Energieeinsparung in Dampf- und Kondensatsystemen

Im Kondensat besteht jedoch unbestritten der meiste Gewinn, wenn es zurückgeführt wird. Es stammt schließlich aus dem Dampfnetz, das heißt das Frischwasser wurde nicht nur erhitzt, sondern im Vorfeld über die Wasseraufbereitung geführt, entgast und gegebenenfalls mit Chemikalien dosiert. Kosten, die sich beim Rückführen in den Prozesskreislauf nutzen lassen. Der größte Verlust entsteht, wenn Kondensatableiter infolge langer Betriebszeiten, mangelnder Wartung, verschmutzter Kondensatnetze oder Ähnlichem nicht dicht schließen. Dann arbeiten sie mit Dampfschlupf oder führen zu Kondensatstau. Der Kontrolle und dem Überwachen von Kondensat­ableitern sollte daher viel Aufmerksamkeit zukommen. Um Kondensat intelligent auszuschleusen, stehen unterschiedliche Kondensatableitersysteme zur Verfügung. Der erste Schritt, um Dampfverluste zu vermeiden, beginnt bei der Auswahl des passenden Kondensatableiters.

Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser
Um Ausfälle der Ableiter zu vermeiden und Verluste durch undichtes Schließen zu verringern, muss das Betriebspersonal die Ableiter regelmäßigen Kontrollen unterziehen. Eine wichtige Methode bei der Kondensatableiterkontrolle ist das Messen von Körperschall, der durch Strömungsvorgänge im Kondensatableiter erzeugt wird; ein Datensammler zeigt die Signale an – auch im Ex-Bereich. Bei der Beurteilung der Messergebnisse ist zu beachten, dass die Schallintensität nur teilweise von der Größe der strömenden Dampfmenge abhängt. Die Kondensatmenge, das Druckgefälle und die Art der Schallquelle, also der jeweilige Kondensatableiter, beeinflussen die Ergebnisse.
Auf dem Markt gibt es automatisierte Ultraschallmessgeräte für die Kontrolle von Kondensatableitern. Diese Systeme lassen sich individuell für alle Bauarten und Fabrikate verwenden. Ein vorprogrammierter Datensammler nimmt in der Anlage Messwerte auf; kondensatableiterspezifische Vorgaben lassen sich je nach Ausführung beim Messen berücksichtigen. Nach der Übermittlung und Speicherung der Daten im PC erfolgt die Auswertung. Einige Systeme lassen zudem den Vergleich mit historischen Daten zu und bieten die Grundlage für ein professionelles Kondensatableitermanagement.

Wo liegen Chancen,
wo lauern Gefahren?
Für das stationäre Überwachen gibt es Spezialschaugläser, sogenannte Vaposkope, durch die der Bediener Störungen schnell erkennen kann. Dazu ist jedoch erforderlich, dass das Betriebspersonal regelmäßige Kontrollgänge macht und die Schaugläser gut einzusehen sind. Treten zudem Störungen zwischen den Kontrollgängen auf, bleiben sie meist unerkannt und führen schnell zu Energieverlusten und Problemen in der Anlage.
Ein kontinuierliches und verzögerungsfreies Überwachen von Kondensatableitern mit integrierter Niveausonde schafft Abhilfe. Unbekannte Zustände im Dampf- und Kondensatsystem lassen sich so zeitnah erkennen und direkt anzeigen und damit Störungen vermeiden. Diese stationären Systeme lassen sich mit einer aktiven Rückmeldung an eine Leitwarte oder an ein Signalsystem anbinden. Je nach Auslegung lassen sich Überwachungssysteme mit Reaktionszeiten von weniger als zehn Sekunden aufbauen. Oft werden beispielsweise Gruppen von 16 Kondensatableitern mit einer Überwachungsstation zusammengefasst und mit einem Fehlerrelais an die nachgeschalteten Systeme angebunden. Neben der Bündelung von Überwachungselektroden können diese Systeme Fehlalarme vermeiden, indem sie die Anlagentemperatur und den Betriebszustand der Anlage erfassen.
Für Messungen im Fluid ist es notwendig, die Elektroden entweder in die Rohrleitung, in die Prüfkammern oder direkt in die zu überwachenden Kondensatableiter einzubauen. Die Elektroden arbeiten wahlweise mit konduktiven Elektroden, Temperatursensoren, oder Leitfähigkeitssensoren, wobei das Messen von Konduktivität und Temperatur im Kondensat beziehungsweise im Dampf zu eindeutigen Ergebnissen führt – unabhängig von schallerzeugenden Aggregaten.

Fremdstoffeinbruch erkennen oder
Kondensat verwerfen?
Weil Verunreinigungen des Kesselwasserkreislaufes durch kontaminiertes Kondensat zu erwarten sind, wird eine Kondensatrückführung oft nicht umgesetzt. Verunreinigungen können im Kondensatsammelbehälter, dem Speisewasserbehälter oder dem Kessel zu erheblichen Schäden führen.  Bei der Qualitätskontrolle des Kondensats wird grundsätzlich unterschieden zwischen Fremdstoffen, welche die Leitfähigkeit des Betriebskondensats anheben (beispielsweise Säuren, Laugen, Rohwässer, Farbflotte etc.), sowie ungelösten Produkten, die eine Lichtbrechung im Geber der Überwachungseinheit verursachen (beispielsweise Öle, Fette, Molkereiprodukte, Benzine etc.).
Das technische Regelwerk TRD 604 fordert das Überwachen des Kondensats immer dann, wenn es zum Kontaminieren des zurückgeführten Produktes kommen kann. Aufgrund der Bedeutung der Überwachungseinrichtungen existiert seit einigen Jahren eine Prüfgrundlage für diese Systeme: das VdTÜV-Merkblatt „Wasserüberwachungseinrichtungen 100″ kurz WÜ 100. Gestra hat für alle seine neuen Systeme auf der Basis dieses Regelwerkes die Bauteilprüfung betrieben und erfolgreich abgeschlossen: Im Bereich der Leitfähigkeitsüberwachung ist es das System LRG 16-9 / LRS 1-7a (WÜL) und bei der Fremdstoffüberwachung auf Öl, Fett, Benzin etc. das System OR 52 (WÜF).
Besteht die Gefahr, dass Öle, Fette oder ähnliche Stoffe in das Kondensat eindringen können, erfolgt eine Überwachung beispielsweise mit einem Öl- und Trübungsmelder Typ OR – für das Überwachen in Ex-Bereichen gibt es die Variante OR-Ex. Dieses System arbeitet mit einer photometrischen Messung. Sobald die Messwerte den Grenzwert überschreiten, wird Alarm ausgelöst, und ein Dreiwegeventil ermöglicht das Ausschleusen des verunreinigten Kondensats. Aufgrund der besonderen Konstruktion lässt sich das System als nahezu selbstüberwachend bezeichnen. Zudem werden Einflüsse wie Glasverschmutzungen, Lampenalterung, defekte Lampen oder Kabelbruch selbsttätig erkannt, lösen Alarm aus und schleusen das Kondensat aus.

Kondensatrückführung aus allen
Betriebsbereichen möglich
Bei Dampf- und Kondensatanlagen lässt es sich oft nicht vermeiden, dass Wärmeverbraucher tiefer liegen als die Kondensatsammelbehälter. Bei genügend Betriebsdruck im Kondensatnetz darf die Kondensatleitung nach den Verbrauchern steigend verlegt werden, um Höhensprünge zu überwinden. Bei Höhensprüngen von mehr als 2 m sollten Kondensat-Kompensatoren vom Typ ED zum Einsatz kommen, um Wasserschläge zu vermeiden. Sie wirken als Puffer, der den Wasserschlag wie ein Windkessel abfängt.
Reicht der Betriebsdruck im Kondensatnetz nicht aus, um das Kondensat zum Kesselhaus zurückzufördern, sind Kondensat-Rückförderanlagen erforderlich: Sammelbehälter nehmen das Kondensat auf, das von Dampfverbrauchern oder Kondensatentspannern zufließt. Von hier befödern entweder pumpenlose Kondensatheber oder Kondensatpumpen das Kondensat niveauabhängig zum Speisewasserbehälter.
Pumpenlose Rückförderanlagen vom Typ KH stehen serienmäßig für Kondensatdurchsätze bis 10 t/h und einen Betriebsüberdruck von maximal 12 bar zur Verfügung. Eine Kondensat-Rückförderanlage ist mit allen notwendigen Armaturen, Manometern und Magnetventilen für Entlüftung und Treibdampfzufuhr ausgerüstet sowie anschlussfertig montiert und verdrahtet. Eine Niveausonde übernimmt die automatische Steuerung. Pumpenlose Rückförderanlagen wie der Typ FPS oder die Typen UNA 25-PK und UNA 25-PS fördern ohne Hilfsenergie das anfallende Kondensat durch Treibdampf zum zentralen Kondensatsammelbehälter. Während der Typ FPS serienmäßig für Kondensatdurchsätze bis 6 t/h und einem Betriebsdruck von höchstens 13 bar verwendet wird, kommen die Typen UNA 25-PK und UNA 25-PS im unteren Leistungsbereich zum Einsatz.

Fakten in Zahlen
Jährliche Zusatzkosten durch Dampfverluste
Berechnungsformel der Dampfverluste:
D = A x B x C
Berechnung der Verlustkosten:
Jährliche Verluste in Euro = D/1000 x E
Beispiel:
A (Anzahl der defekten Kondensatableiter) = 10; B (Dampfverlust je Kondensatableiter) = 3 kg/h; C (jährliche Betriebsstunden) = 8.000 h; D (jährliche Dampfverluste); E (Dampfkosten je Tonne Dampf) = ca. 35-45 Euro (Stand 01.2012)
Ergebnis:
Der Dampfverlust beträgt pro Jahr 240.000 kg, und die jährlichen Verluste D betragen ca. 8.400 bis 10.800 Euro. Die Kosten für einen neuen Kondensatableiter betragen je nach Anschlussart inklusive Montage ca. 190 bis 250 Euro.

Weitere Armaturen des Herstellers aus dem Bereich Kondensatableiter können Sie hier abrufen.

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