DE10052766A1

DE10052766A1 - Heat exchanging system for transferring heat from vapor state medium to heat acceptor has jet pump and electric motor for regulating amount of vapor removed from condensate collecting container

Info

Publication number: DE10052766A1
Application number: DE2000152766
Authority: DE
Inventors: Hans Hesselbacher
Original assignee: Helmut Baelz GmbH
Current assignee: Helmut Baelz GmbH
Priority date: 2000-10-25
Filing date: 2000-10-25
Publication date: 2002-05-16
Anticipated expiration: 2020-10-26
Also published as: DE10052766C2

Abstract

A heat exchanger (7) is provided for condensing the vapor-state carrier medium removed at least partially from a vapor-carrying pipe (2). The suction connection of a pump (23) is connected to a condensate (water) collecting container (28), and the pump output is connected to the heat exchanger. A jet pump (24) and electric motor (34) are provided for regulating the amount of vapor removed from the condensate collecting container. An Independent claim is included for a heat exchanging method.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Übertragung von Wärme von einem dampfförmigen Wärmeträgermedium an einen Wärmeabnehmer.The invention relates to a system for transmission of heat from a vaporous heat transfer medium a heat consumer.

In Wärmeübertragungssystemen dient häufig ein dampf förmiger Wärmeträger, bspw. Wasserdampf, zur Übertragung von Wärmeenergie an einen Wärmeabnehmer, der bspw. durch einen Heizkreislauf gebildet sein kann, in dem ein- oder mehrere Wärmeverbraucher angeordnet sind. Gelegentlich dient das dampfförmige Wärmeträgermedium jedoch auch zur Wärmeabgabe direkt an einen Wärmeverbraucher, der dann den Wärmeabnehmer bildet. Die Wärmeabgabe des dampfförmi gen Wärmeträgermediums geht in der Regel mit einer Kon densation des Mediums einher, denn die Kondensationswärme ist der Hauptanteil der übertragenen Wärmeenergie. Es entsteht Kondensat mit einer Temperatur, die unterhalb der Siedetemperatur des betreffenden Wärmeträgermediums bei den anzutreffenden Druckverhältnissen liegt. In dem Kondensat ist somit noch Wärmeenergie enthalten.Steam is often used in heat transfer systems shaped heat transfer medium, e.g. water vapor, for transmission of thermal energy to a heat consumer, for example by a heating circuit can be formed in the one or several heat consumers are arranged. Occasionally however, the vaporous heat transfer medium is also used for Heat output directly to a heat consumer, who then forms the heat consumer. The heat emission of the vapor heat transfer medium usually works with a con condensation of the medium, because the heat of condensation is the main part of the transferred thermal energy. It creates condensate with a temperature below the boiling temperature of the relevant heat transfer medium is the pressure conditions encountered. By doing This means that condensate still contains thermal energy.

Es sind Wärmeübertragungssysteme bekannt, die ausge sprochene Niedertemperatur-Wärmeverbraucher enthalten. Ein solches System ist bspw. aus der DE 195 02 538 C2 be kannt. Das dort geoffenbarte System enthält eine dampf gespeiste Dampfkühleinrichtung, die nach Art einer Strahlpumpe mit zusätzlicher Wassereinspritzung ausge bildet ist. Diese Dampfkühleinrichtung erzeugt einen Dampf mit niedrigem Druck und einer unter 100°C liegenden Temperatur zur Beheizung von Wärmeverbrauchern, die bspw. lediglich auf 70°C zu halten sind. Das dort anfallende relativ kühle Kondensat wird einem Kondensatsammler zu geführt. Hier entstehender relativ kalter Dampf wird der Dampfkühleinrichtung zugeführt, um zusätzlich zu dem ein gespritzten Kaltwasser eine Dampfkühlung zu bewirken.There are known heat transfer systems spoken low-temperature heat consumers included. Such a system is, for example, from DE 195 02 538 C2 known. The system disclosed there contains a vapor fed steam cooling device, the type of a Jet pump with additional water injection out forms is. This steam cooling device produces one Low pressure steam below 100 ° C Temperature for heating heat consumers, e.g. only to be kept at 70 ° C. The one there relatively cool condensate becomes a condensate collector guided. The relatively cold steam generated here becomes the Steam cooler supplied in addition to the one sprayed cold water to effect steam cooling.

Bei anderen Anwendungsfällen wird jedoch an dem Wär meabnehmer oder Wärmeverbraucher eine hohe Temperatur gewünscht.In other applications, however, the heat consumers or heat consumers have a high temperature desired.

Sollen an einem Wärmeverbraucher relativ hohe Tempe raturen erzeugt werden, hat das Kondensat in der Regel eine relativ hohe Temperatur und eine Auskühlung kann in dem Wärmeverbraucher nicht erfolgen.Should be relatively high tempe at a heat consumer the condensate usually has to be generated a relatively high temperature and cooling can not done to the heat consumer.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein System und ein Verfahren zur Wärmeübertragung von einem dampfförmigen Wärmeträgermedium an einen Wärmeabnehmer zu schaffen, das eine gute Energieausnutzung aufweist.It is an object of the invention, a system and a Process for heat transfer from a vapor To create heat transfer medium to a heat consumer that has good energy utilization.

Diese Aufgabe wird mit dem System nach Anspruch 1 und mit dem Verfahren nach Anspruch 14 gelöst.This object is achieved with the system according to claim 1 and solved with the method according to claim 14.

Das System wird aus einer Leitung mit dampfförmigem Wärmeträgermedium gespeist und führt dieses Wärmeträger medium einem Wärmeübertrager zu. Dieser bildet für das System eine Wärmesenke. In dem Wärmeübertrager findet eine Kondensation des dampfförmigen Wärmeträgermediums bei einem Systemdruck statt, der größer als 1 bar ist. Der Wärmeübertrager (= Kondensator) gibt dann das anfal lende Kondensat kontinuierlich oder diskontinuierlich an ein Kondensatsammelgefäß ab. Das Kondensatsammelgefäß wird von einer Pumpe, bspw. einer Strahlpumpe abgesaugt, d. h. es steht unter einem Druck der niedriger ist als der Druck in der dampfzuführenden Leitung und in dem übrigen System, insbesondere im Kondensator. Der Druck ist nied riger sein als in dem Wärmeübertrager.The system is made up of a line with vapor Heat transfer medium fed and leads this heat transfer medium medium to a heat exchanger. This forms for that System a heat sink. In the heat exchanger takes place a condensation of the vaporous heat transfer medium at a system pressure that is greater than 1 bar. The heat exchanger (= condenser) then gives that condensate continuously or discontinuously a condensate collector. The condensate collector is sucked off by a pump, e.g. a jet pump, d. H. it is under pressure lower than that Pressure in the steam supply line and in the rest System, especially in the condenser. The pressure is low be higher than in the heat exchanger.

Das Kondensat erzeugt in dem Kondensatsammelgefäß aufgrund des verminderten Drucks und seiner Restwärme Dampf, der von der Pumpe dem dampfförmigen Wärmeträgerme dium beigemischt wird und somit dem Wärmeübertrager Wär meenergie zuführt, die ansonsten mit dem Kondensat verlo rengehen würde.The condensate is generated in the condensate collector due to the reduced pressure and its residual heat Steam coming from the pump to the vaporous heat transfer medium dium is mixed and thus the heat exchanger heat supplies me energy that would otherwise be lost with the condensate would go.

Auf diese Weise lässt sich bei festgelegter Wärmeabgabe des Wärmeübertragers der Dampfverbrauch im Ver gleich zu einem Wärmeübertrager mit einfacher Kondensati on deutlich vermindern. Es werden Einsparungen zwischen 10% und 20% erreicht, wie praktische Versuche gezeigt haben. Dies gilt insbesondere, wenn als Wärmeträger Dampf dient und an dem Wärmeübertrager sekundärseitige Aus gangstemperaturen von nur etwa 150°C gefordert werden. Insbesondere lassen sich hohe Einsparungen erzielen, wenn ein Sekundärkreismedium zweistufig erwärmt wird. Das er findungsgemäße System eignet sich somit insbesondere zur Wärmeübergabe von einem Dampfsystem an ein Heißwassersys tem, wobei die Wärmeübertrager dann als Wärmetauscher ausgeführt sind. Jedoch können die Wärmeübertrager auch selbst als Wärmeverbraucher ausgebildet sein, bspw. als Abnehmer von Prozesswärme.In this way, with a specified heat output the heat exchanger the steam consumption in ver equal to a heat exchanger with simple condensate reduce significantly. There will be savings between 10% and 20% achieved, as practical tests have shown to have. This is especially true when steam is the heat transfer medium serves and on the heat exchanger on the secondary side aisle temperatures of only around 150 ° C are required. In particular, high savings can be achieved if a secondary circuit medium is heated in two stages. That he System according to the invention is therefore particularly suitable for Transfer of heat from a steam system to a hot water system tem, the heat exchanger then as a heat exchanger are executed. However, the heat exchangers can too be trained as a heat consumer, for example Process heat consumers.

In dem Kondensatsammelgefäß findet somit ein durch erniedrigten Druck induzierter Siedevorgang statt, der dem Kondensat Wärmeenergie entzieht. Diese Wärmeenergie wird dem Dampfstrom, der dem Wärmeübertrager zugeleitet wird, wieder zugeführt.In the condensate collection vessel, there is a through reduced pressure induced boiling instead of withdraws thermal energy from the condensate. This heat energy is the steam flow that is fed to the heat exchanger is fed again.

Zusätzlich ist zwischen der dampfführenden Leitung und dem Wärmeübertrager ein Kanal vorgesehen, um dem Wär meübertrager dampfförmiges Wärmeträgermedium unter Umge hung der Pumpeinrichtung zuzuführen. Damit kann sicher gestellt werden, dass das Dampfgemisch, das dem Wärme übertrager zugeführt wird, die gewünschte hohe Temperatur aufweist. Als Alternative zu dem Überbrückungskanal kann auch in der zwischen der Pumpe und dem Kondensatsammelge fäß angeordneten Saugleitung ein Drosselventil vorgesehen werden. In addition, there is between the steam-carrying line and the heat exchanger a channel is provided to the heat Gaseous vapor transfer medium under vice feed to the pumping device. So that can be safe that the steam mixture that gives the heat transformer is supplied, the desired high temperature having. As an alternative to the bridging channel also in the between the pump and the condensate collection a throttle valve is provided in the suction line become.

Mit dem vorgestellten Konzept der Brüdenabsaugung aus dem Kondensatsammelgefäß und der Rückführung der Brüden in eine dampfführende Leitung gelingt es, Energie verluste zu vermeiden, die bei offenen Kondensatsammelge fäßen als Dampffahnen sichtbar werden. Die im Kondensat enthaltene Niedertemperatur-Energie wird ähnlich wie bei einer Wärmepumpe genutzt und auf der Hochtemperatur-Seite (Dampf) verfügbar gemacht.With the presented concept of vapor extraction from the condensate collector and the return of the Vapors in a steam pipe manage energy to avoid losses with open condensate collection barrels become visible as steam flags. The one in the condensate contained low-temperature energy is similar to a heat pump and on the high temperature side (Steam) made available.

Die Pumpe ist vorzugsweise als Strahlpumpe ausge bildet. Diese kommt ohne bewegliche Teile aus und ist dauerbetriebsfest. Insbesondere gelingt auf einfache Wei se die Erzeugung eines im Vergleich zu dem übrigen Sys temdruck abgesenkten Drucks für das Kondensatsammelgefäß. Die Strahlpumpe wirkt in Verbindung mit dem Kondensat sammelgefäß als Nachkühler für das Kondensat und bewirkt somit eine Energierückgewinnung.The pump is preferably designed as a jet pump forms. This does not have any moving parts and is continuous operation. In particular, it is easy to do se the generation of a compared to the rest of the Sys reduced pressure for the condensate collection vessel. The jet pump works in conjunction with the condensate collecting vessel as aftercooler for the condensate and causes thus energy recovery.

Mit dem erfindungsgemäßen Konzept kann außerdem eine gute Kondensatauskühlung erreicht werden, ohne dass die erforderlichen Wärmetauscher oder Wärmeübertrager zu groß dimensioniert werden müßten. Die Kondensatauskühlung ist nicht Sache des Wärmeübertragers, sondern größtenteils oder vollständig auf das Kondensatsammelgefäß konzen triert, in dem das Kondensat durch Nachverdampfung abge kühlt wird.With the concept according to the invention, a good condensate cooling can be achieved without the required heat exchanger or heat exchanger too large would have to be dimensioned. The condensate cooling is not a matter of the heat exchanger, but mostly or concentrate completely on the condensate collector trated in which the condensate abge by re-evaporation is cooled.

Prinzipiell sind das erfindungsgemäße System und Verfahren bei unterschiedlichen Wärmeträgern nutzbar. Insbesondere ist das Verfahren jedoch dann besonders zweckmäßig, wenn als Wärmeträger Wasserdampf verwendet wird. Das anfallende Kondensat (Wasser) hat hier noch einen besonders hohen Restenergiegehalt. In principle, the system and Process can be used with different heat transfer media. In particular, however, the method is special useful if water vapor is used as the heat transfer medium becomes. The condensate (water) still has here a particularly high residual energy content.

Wird als Wärmeträgermedium Wasserdampf verwendet, hat der dem Wärmeübertrager zugeführte Dampf vorzugsweise eine Temperatur von über 100°C, wobei dass den Wärmeüber trager verlassende Kondensat ebenfalls eine Temperatur von über 100°C hat. Erst in dem Kondensatsammelgefäß wird es dann unter eine Temperatur von 100°C abgekühlt. Dies hat neben den oben genannten Vorteilen für das Anlagen konzept weiter zur Folge, dass die Gefahr von Nachver dampfung in der Kondensatleitung gebannt ist. Die Konden satleitung ist lediglich als Wasserleitung zu dimensio nieren. In einer etwaigen nachgeschalteten Kondensatrück speisepumpe besteht kaum noch Kavitationsgefahr, was ebenfalls zu Einsparungen führen kann.If steam is used as the heat transfer medium, the steam supplied to the heat exchanger preferably has a temperature of over 100 ° C, whereby the heat sluggish condensate also leaves a temperature of over 100 ° C. Only in the condensate collector it then cooled to a temperature of 100 ° C. This has besides the above advantages for the plant concept further entails that the risk of re-ver vapor is banned in the condensate line. The condens sat pipe is only as a water pipe to dimensio kidney. In a possible downstream condensate back feed pump there is hardly any risk of cavitation anymore can also lead to savings.

Die Kondensatabkühlung auf 100°C oder weniger ver einfacht somit die Kondensatrückführung in einen Dampf kessel erheblich.Cool the condensate to 100 ° C or less thus simplifies the condensate return into a steam boiler considerably.

Bei einem bevorzugten Systemkonzept werden zwei rein als Kondensatoren betriebene Wärmetauscher verwendet. Diese Wärmetauscher bewirken keine Kondensatauskühlung, sondern nur Dampfkondensation. Primärseitig sind die Wär metauscher mit Dampf beaufschlagt. Sekundärseitig sind sie in Reihe geschaltet, wobei einer an die Rücklauflei tung und einer an die Vorlaufleitung angeschlossen ist. Somit liegen beide Kondensatoren (Wärmetauscher) auf un terschiedlichen Temperaturniveaus. Der Wärmere wird pri märseitig vorzugsweise direkt mit Dampf beaufschlagt und gibt sehr heißes Kondensat ab, während der Kältere ein Gemisch aus Primärdampf und komprimiertem Brüden erhält, die aus dem Kondensatsammelgefäß entnommen und somit ge wissermaßen recycelt sind. Seine Kondensattemperatur ist niedriger. Die rückgeführte Energie, die durch Entspannung des Kondensats in dem Kondensatsammelgefäß gewonnen wird, wird dem Kälteren der beiden Wärmeübertrager zu geführt, so dass dessen Dampfverbrauch erheblich sinkt.In a preferred system concept, two become pure heat exchangers used as condensers. These heat exchangers do not cause condensate cooling, but only steam condensation. The heat is on the primary side Steam applied to the exchanger. Are secondary they connected in series, one to the return line device and one is connected to the flow line. Thus, both condensers (heat exchangers) are on un different temperature levels. The warmer is pri preferably directly charged with steam on the marside and releases very hot condensate while the colder one enters Mixture of primary steam and compressed vapors, removed from the condensate collection vessel and thus ge are sort of recycled. Its condensate temperature is lower. The energy returned by relaxation of the condensate in the condensate collection vessel becomes the colder of the two heat exchangers led, so that its steam consumption drops significantly.

Das System zur Wärmeübertragung und das entsprechen de Verfahren eigenen sich insbesondere bei industriellen Anwendungen, bei denen die volle Dampftemperatur von bspw. 160°C benötigt wird und ein Kondensat von 120°C bspw. schon zu kühl ist. Um in dem entsprechenden Prozess die ausreichende Wärme zur Verfügung zu haben, kann das Kondensat in der Prozessanwendung nicht oder nur sehr wenig gekühlt werden - es muss den Prozess sehr heiß ver lassen. Das erfindungsgemäße System und das erfindungs gemäße Verfahren gestattet jedoch die Nutzung der in dem Kondensat enthaltenen Wärme in dem gleichen Prozess. Dies, indem der Kondensatbehälter als Verdampfer genutzt wird. Die in dem System vorgesehene Pumpe vermindert den in dem Kondensatsammelgefäß vorhandenen Druck und begüns tigt somit eine Nachverdampfung. Außerdem verdichtet die Pumpe den abgesaugten Dampf, um ihn in die dampfführende Leitung zurückzuspeisen, wodurch die Dampftemperatur durch adiabatische Erwärmung auch wieder zunehmen kann. Als Pumpen können bedarfsweise auch mechanische Pumpen vorgesehen werden, die durch Fremdenergie oder durch den Druck des durch die Leitung herangeführten Heißdampfs angetrieben sind. Die Strahlpumpe ist jedoch eine beson ders einfache und mechanisch robuste Lösung für die die Pumpe, die hier als Brüdendampfverdichter und somit im Sinne einer Wärmepumpe eingesetzt ist.The system for heat transfer and that de Processes are particularly suitable for industrial ones Applications where the full steam temperature of For example, 160 ° C is required and a condensate of 120 ° C for example, is already too cool. To in the corresponding process Having enough heat available can do that Condensate in the process application not or only very much little cooling - the process must be very hot to let. The system according to the invention and the fiction however, the procedure in accordance with the Condensate contained heat in the same process. This is done by using the condensate tank as an evaporator becomes. The pump provided in the system reduces the existing pressure in the condensate collection vessel and begin post-evaporation. It also condenses Pump the extracted steam to the steam-carrying Feed line back, reducing steam temperature can also increase again through adiabatic heating. If necessary, mechanical pumps can also be used as pumps be provided by external energy or by the Pressure of the superheated steam supplied through the line are driven. However, the jet pump is a special one simple and mechanically robust solution for those Pump, which here as vapor vapor compressor and thus in Sense of a heat pump is used.

Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen sind Gegenstand der Beschreibung, der Zeichnung oder von Unteransprüchen. Further details of advantageous embodiments are the subject of the description, the drawing or of Dependent claims.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Er findung veranschaulicht. Es zeigen:In the drawing, embodiments of the He illustrated. Show it:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungs gemäßen Systems, in aufs äußerste schematisierter Dar stellung, Fig. 1 shows a first embodiment of a system according to the Invention, standing in the utmost schematic Dar,

Fig. 2 eine alternative Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Systems, ebenfalls in schematisierter Dar stellung, und Fig. 2 shows an alternative embodiment of the inventive system, also in a schematic Dar position, and

Fig. 3 eine Prinzipskizze einer alternativen Aus führungsform eines Systems zur Wärmeübertragung. Fig. 3 is a schematic diagram of an alternative imple mentation form of a system for heat transfer.

In Fig. 1 ist ein System 1 zur Wärmeübertragung veranschaulicht, bei dem die in dem Wärmeträger Wasser dampf vorhandene Wärme auf den Wärmeträger Wasser über tragen wird. Das System 1 erhält Dampf von einer Dampf leitung 2, die überhitzten Dampf mit einer Temperatur von bspw. 200°C oder 300°C und einem Druck von 15 Bar bis 20 Bar heranführt. In dem System 1 entstehendes Kondensat wird über eine Kondensatleitung 3 entsorgt oder zu einem nicht weiter veranschaulichten Dampferzeuger zurückge führt. Das System 1 stellt die Schnittstelle zwischen einem Dampfkreislauf, zu dem die Dampfleitung 2 und die Kondensatleitung 3 gehören, und einem Heißwasserkreislauf dar, zu dem eine Heißwasservorlaufleitung 4 und eine Rücklaufleitung 5 gehören. Das System 1 ist folgenderma ßen aufgebaut:
Zur Übertragung von Wärmeenergie aus dem Dampfkreis lauf auf den Heißwasserkreislauf dienen mindestens ein, im vorliegenden Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zwei Wärmetauscher 6, 7. Jeder Wärmetauscher weist einen Dampfvorlaufanschluss 8, 9 und einen Kondensatrücklauf anschluss 11, 12 auf. Sekundärseitig weist jeder Wärme tauscher 6, 7 einen Heißwasserausgang 14, 15 (Vorlauf) sowie einen Rücklaufwassereingang 16, 17 (Rücklauf) auf. Sekundärseitig sind die Wärmetauscher 6, 7 in Reihe ge schaltet, d. h. die Rücklaufleitung 5 ist an den Rücklauf wassereingang 17 angeschlossen. Der Heißwasserausgang 15 ist mit dem Rücklaufwassereingang 16 verbunden und der Heißwasserausgang 14 ist mit der Vorlaufleitung 4 verbun den. In Fig. 1, a system 1 for heat transfer is illustrated, in which the steam present in the heat transfer water heat will transfer to the heat transfer water. The system 1 receives steam from a steam line 2 , which introduces superheated steam at a temperature of, for example, 200 ° C. or 300 ° C. and a pressure of 15 bar to 20 bar. In the system 1 resulting condensate is disposed of via a condensate line 3 or leads back to a steam generator (not shown). The system 1 represents the interface between a steam circuit, to which the steam line 2 and the condensate line 3 belong, and a hot water circuit, to which a hot water supply line 4 and a return line 5 belong. System 1 is structured as follows:
At least one, in the present exemplary embodiment according to FIG. 1, two heat exchangers 6 , 7 are used to transfer thermal energy from the steam circuit to the hot water circuit. Each heat exchanger has a steam supply connection 8 , 9 and a condensate return connection 11 , 12 . On the secondary side, each heat exchanger 6 , 7 has a hot water outlet 14 , 15 (flow) and a return water inlet 16 , 17 (return). On the secondary side, the heat exchangers 6 , 7 are connected in series, ie the return line 5 is connected to the return water inlet 17 . The hot water outlet 15 is connected to the return water inlet 16 and the hot water outlet 14 is connected to the feed line 4 .

Primärseitig sind die Wärmetauscher 6, 7 parallel geschaltet. Der Dampfvorlaufanschluss 8 ist über ein Re gulierventil 18 mit der Dampfleitung 2 verbunden. Das Regulierventil 18 ist mit einer Stelleinrichtung 19, bspw. einem entsprechenden Elektromotor verbunden, der von einer Steuereinrichtung 21 bedarfsentsprechend ange steuert wird. Die Steuereinrichtung 21 ist mit nicht wei ter veranschaulichten Sensoren oder anderweitigen Vorgabeeinrichtungen verbunden, die den Wärmebedarf kenn zeichnende Signale abgeben und an die Steuereinrichtung 21 leiten.The heat exchangers 6 , 7 are connected in parallel on the primary side. The steam flow connection 8 is connected to the steam line 2 via a regulating valve 18 . The regulating valve 18 is connected to an actuating device 19 , for example a corresponding electric motor, which is controlled as required by a control device 21 . The control device 21 is connected to sensors or other specification devices which are not illustrated further and which emit signals which characterize the heat requirement and pass them on to the control device 21 .

Während der Wärmetauscher 6 nur aus der Leitung 2 entnommenen Heißdampf erhält wird dem Wärmetauscher 7 an seinem Dampfvorlaufanschluss 9 ein Dampfgemisch zu geführt. Dazu ist der Dampfvorlaufanschluss 9 über eine entsprechende Leitung 22 mit einer Brüdenkompressorein heit 23 verbunden, die im vorliegenden Ausführungsbei spiel durch eine Strahlpumpe 24 gebildet ist. Die Strahl pumpe 24 weist einen Ausgang 25, einen Sauganschluss 26 und einen Treibmittelanschluss 27 auf. Letzterer ist mit der Dampfleitung 2 verbunden. Der Sauganschluss 26 ist dagegen mit einem Kondensatsammelgefäß 28 verbunden, des sen beiden Kondensatzulaufanschlüsse 31, 32 mit den Kon densatausgangsanschlüssen 11, 12 der Wärmetauscher 6, 7 verbunden sind. Das Kondensatsammelgefäß 28 weist außer dem einen Kondensatausgang 33 auf, der zu der Kondensat leitung 3 führt.While the heat exchanger 6 only receives superheated steam removed from the line 2 , a steam mixture is fed to the heat exchanger 7 at its steam feed connection 9 . For this purpose, the steam flow connection 9 is connected via a corresponding line 22 to a vapor compressor unit 23 , which in the present exemplary embodiment is formed by a jet pump 24 . The jet pump 24 has an output 25 , a suction port 26 and a propellant port 27 . The latter is connected to the steam line 2 . The suction port 26 , however, is connected to a condensate collector 28 , the sen two condensate inlet connections 31 , 32 with the condensate outlet connections 11 , 12 of the heat exchangers 6 , 7 are connected. The condensate collector 28 has in addition to a condensate outlet 33 which leads to the condensate line 3 .

Zwischen den Kondensatrücklaufanschlüssen 11, 12 und dem Kondensatsammegefäß 29 sind feste Drosseln 30a, 30b oder gesteuerte Drosselventile angeordnet. Diese dienen dazu, ein Druckgefälle zwischen den Wärmetauschern 6, 7 und dem Kondensatsammelgefäß 28 aufzubauen. Dadurch kon densiert der Dampf in den Wärmetauschern 6, 7 oberhalb einer Temperatur, bei der er in dem Kondensatsammelgefäß 28 wieder verdampft. Anstelle der Drosseln 30a, 30b kön nen entsprechende Drosseln oder Ventile auch in das Kon densatsammelgefäß 28 oder die Wärmetauscher 6, 7 einge baut sein. Auch können in den Kondensatleitungen vorhan dene Regelventile zur Regulierung des Kondensatanstaus zur Erzeugung des Druckgefälles dienen.Fixed throttles 30 a, 30 b or controlled throttle valves are arranged between the condensate return connections 11 , 12 and the condensate collecting vessel 29 . These serve to build up a pressure gradient between the heat exchangers 6 , 7 and the condensate collection vessel 28 . As a result, the steam condenses in the heat exchangers 6 , 7 above a temperature at which it evaporates again in the condensate collecting vessel 28 . Instead of the throttles 30 a, 30 b, appropriate throttles or valves can also be built into the condensate collecting vessel 28 or the heat exchangers 6 , 7 . Also in the condensate lines existing control valves can be used to regulate the accumulation of condensate to generate the pressure gradient.

Die Strahlenpumpe 24 ist als regulierbare Strahlpum pe ausgebildet. Bspw. weist sie einen Stellkegel auf, der ihre Treibdüse mehr oder weniger freigibt. Zur Einstel lung dient eine Stelleinrichtung, bspw. ein Elektromotor 34, der von der Regeleinrichtung 21 betätigt wird.The jet pump 24 is designed as an adjustable jet pump. For example. it has a cone that more or less releases its propellant nozzle. An adjusting device, for example an electric motor 34 , which is actuated by the control device 21 , serves for the adjustment.

Zusätzlich ist der Eingangsanschluss 9 des Wärmetau schers 7 über eine Leitung 35 mit der Dampfleitung 2 ver bunden. In der Leitung 35 ist ein Regulierventil 36 an geordnet, dass über eine Stelleinrichtung, bspw. einen Elektromotor 37 regulierbar, d. h. einstellbar ist. Die Stelleinrichtung 37 ist von der Steuereinrichtung 21 ge steuert.In addition, the input port 9 of the heat exchanger 7 is connected via a line 35 to the steam line 2 . A regulating valve 36 is arranged in line 35, which can be regulated, ie adjusted, via an adjusting device, for example an electric motor 37 . The actuating device 37 is controlled by the control device 21 .

Das beschriebene System 1 kann bspw. so ausgelegt werden, dass es etwa 150°C heißes Fernheizwasser erzeugt und an der Heißwasservorlaufleitung 4 abgibt. Das in der Rücklaufleitung 5 zurückkommende Wasser ist ausgekühlt und kann bspw. 60°C aufweisen. Es soll bspw. eine Heiß wassermenge von 54,5 t/h erzeugt werden.The system 1 described can, for example, be designed in such a way that it generates hot district heating water of about 150 ° C. and delivers it to the hot water supply line 4 . The water returning in the return line 5 has cooled down and can have, for example, 60 ° C. For example, a hot water volume of 54.5 t / h is to be generated.

Unter Zugrundelegung dieser Beispielparameter arbei tet das System 1 wie folgt: Using these example parameters, system 1 works as follows:

Die beiden Wärmetauscher 6, 7 sind sekundärseitig in Reihe geschaltet und benötigen deshalb unterschiedliche Temperaturniveaus an ihrem Primäranschluss. Der Wärmetau scher 7 heizt das an der Rücklaufleitung 5 ankommende Wasser von 60°C auf etwa 100°C auf. Die dazu erforderli che Leistung beträgt bei dem genannten Massenstrom von 54,5 t/h 2522 kW. Der nachgeschaltete Wärmetauscher 6 heizt das Wasser dann von 100°C auf 150°C auf. Er benö tigt dazu 3178 kW. Der Wärmetauscher 6 gibt Kondensat mit einer Temperatur von 195°C über seinen Kondensatrücklauf anschluss 11 an den Kondensatsammelbehälter 28 ab. Der Kondensatstrom beträgt 5831 kg/h. Der Wärmetauscher 6 wird nur als Kondensator betrieben (keine Kondensataus kühlung) und überträgt somit im Wesentlichen nur die Kon densationswärme des Dampfs auf das aufzuheizende Heiß wasser des Sekundärkreislaufs.The two heat exchangers 6 , 7 are connected in series on the secondary side and therefore require different temperature levels at their primary connection. The Wärmetau shear 7 heats the incoming water on the return line 5 from 60 ° C to about 100 ° C. The required output is 2522 kW at the mass flow of 54.5 t / h. The downstream heat exchanger 6 then heats the water from 100 ° C to 150 ° C. To do this, it requires 3178 kW. The heat exchanger 6 releases condensate at a temperature of 195 ° C. via its condensate return connection 11 to the condensate collecting container 28 . The condensate flow is 5831 kg / h. The heat exchanger 6 is operated only as a condenser (no condensate cooling) and thus essentially only transfers the heat of condensation of the steam to the hot water to be heated in the secondary circuit.

Der Wärmetauscher 7 wird ebenfalls nur als Kondensa tor betrieben und gibt an seinem Kondensatrücklauf anschluss 12 4052 kg/h Kondensat mit einer Temperatur von 120°C ab. Auch dieses Kondensat wird in den Kondensat sammelbehälter 28 geleitet.The heat exchanger 7 is also operated only as a capacitor and gives 12 4052 kg / h of condensate at a temperature of 120 ° C at its condensate return connection. This condensate is also passed into the condensate collecting tank 28 .

Die Strahlpumpe 24 saugt, wenn die Steuereinrichtung 21 den Motor 34 entsprechend einstellt, ständig Brüden dampf aus dem Kondensatsammelgefäß 28 ab und senkt damit den Druck in dem Kondensatsammelgefäß auf 1 Bar, d. h. etwa auf Atmosphärendruck. Es entstehen durch die Dru ckentlastung des Kondensats in dem Kondensatsammelgefäß 28 und das dadurch einsetzende Nachsieden des noch heißen Kondensats in dem Kondensatsammelgefäß 28 größere Brüden mengen (Entspannungsdampf). Auf das heiße, aus dem Wärme tauscher 6 entnommene, Kondensat entfallen dabei 1062 kg/h und auf das vergleichsweise kühlere Kondensat des Wärmetauschers 7 noch 160 kg/h.When the control device 21 adjusts the motor 34 accordingly, the jet pump 24 continuously sucks vapors vapor out of the condensate collecting vessel 28 and thus lowers the pressure in the condensate collecting vessel to 1 bar, ie approximately to atmospheric pressure. It caused by the Dru ckentlastung of the condensate in the condensate collection vessel 28 and the subsequent boiling characterized onset of the still hot condensate in the condensate collection vessel 28 larger amounts of vapor (flash vapor). The hot condensate taken from the heat exchanger 6 accounts for 1062 kg / h and the comparatively cooler condensate of the heat exchanger 7 still 160 kg / h.

Der Wärmetauscher 7 erhält 2830 kg/h Primärdampf aus der Leitung 2 zum Teil über das Ventil 36 und zum Teil als Treibmittel über die Strahlpumpe 24. Dazu kommen 1062 kg/h Entspannungsdampf aus dem Kondensat des Wärmetau schers 6 und 160 kg/h Entspannungsdampf aus dem Kondensat des Wärmetauschers 7. Der Wärmetauscher 6 benötigt zur Aufheizung des Wassers 5831 kg/h. Die gesamt verbrauchte Dampfmenge und somit die aus der Leitung 2 entnommene Dampfmenge beträgt 8661 kg/h. Wird 150° heißes Fernheiz wasser demgegenüber durch Einleiten von Dampf direkt er zeugt, sind bei der gegebenen Menge dazu 10460 kg/h Dampf erforderlich. Die Einsparung beträgt durch das erfin dungsgemäße System 17%. Sie wird durch die zweistufige Wassererwärmung mit Kondensatnachverdampfung und Brüden kompression erreicht.The heat exchanger 7 receives 2830 kg / h of primary steam from the line 2 partly via the valve 36 and partly as a propellant via the jet pump 24 . In addition there are 1062 kg / h of relaxation steam from the condensate of the heat exchanger 6 and 160 kg / h of relaxation steam from the condensate of the heat exchanger 7 . The heat exchanger 6 requires 5831 kg / h to heat the water. The total amount of steam consumed and thus the amount of steam removed from line 2 is 8661 kg / h. If, on the other hand, 150 ° hot district heating water is generated directly by introducing steam, 10460 kg / h of steam are required for the given amount. The saving is 17% due to the system according to the invention. It is achieved through two-stage water heating with condensate re-evaporation and vapor compression.

In Fig. 2 ist ein abgewandeltes System 1 ver anschaulicht. Soweit Funktions- oder Baugleichheit mit dem vorbeschriebenen System 1 besteht, wird auf die vor stehende Beschreibung verwiesen. Im Unterschied zu dem vorbeschriebenen System 1 wird hier der gesamte, für den Wärmetauscher 7 erforderliche, Primärdampf durch die Strahlpumpe 24 geleitet. Um dennoch die Dampfabsaugung aus dem Kondensatsammelgefäß 28 regulieren zu können, ist zwischen dem Sauganschluss 26 der Strahlpumpe 24 und dem Kondensatsammelgefäß 28 ein Absaugungsregulierventil 41 angeordnet, das über einen Stellmotor 42 oder eine ander weitige Stelleinrichtung von der Steuereinrichtung 21 gesteuert wird. Dieses Regulierventil gestattet eine Drosselung der Dampfabsaugung, um sicherzustellen, dass der die Strahlpumpe 24 an dem Ausgang 25 verlassende Dampfstrom eine Mindesttemperatur nicht unterschreitet. Im Extremfall kann die Strahlpumpe 24 bei geschlossenem Absaugungsregulierventil 41 auch nur Dampf von dem Treib mittelanschluss 27 zu dem Ausgang 25 weiterleiten.In FIG. 2 a modified system 1 is anschaulicht ver. As far as functionality or identical construction with the system 1 described above, reference is made to the description above. In contrast to the system 1 described above, the entire primary steam required for the heat exchanger 7 is passed through the jet pump 24 . To be able to regulate the suction of steam from the condensate collection vessel 28, between the suction port 26 of the jet pump 24 and the condensate collection vessel 28 is arranged a Absaugungsregulierventil 41, which is controlled by a servo motor 42 or other weitige actuating device by the control device 21st This regulating valve allows throttling of the steam suction to ensure that the steam flow leaving the jet pump 24 at the outlet 25 does not fall below a minimum temperature. In extreme cases, the jet pump 24 can also only pass steam from the propellant connection 27 to the outlet 25 when the suction regulating valve 41 is closed.

Eine weiter abgewandelte Ausführungsform des Systems 1 ergibt sich aus Fig. 3. Diese unterscheidet sich von den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen durch die Verwendung einer mechanischen Pumpe 43 als Brüdenverdich ter. Die Pumpe 43 ist zwischen die Leitung 22 und das Kondensatsammelgefäß 28 geschaltet. Sie bewirkt eine Ab senkung des Drucks in dem Kondensatsammelgefäß 28 auf einen Druck, der niedriger ist als der Kondensatdruck in dem Wärmeverbraucher, der in Fig. 3 symbolisch durch einen Wärmetauscher 44 angedeutet ist. Zur Schaffung der Druckdifferenz ist in dem Wärmetauscher 44 oder zwischen seinem Ausgang 11 und dem entsprechenden Kondensateingang 31 des Kondensatsammelgefäß 28 eine Drossel 45 oder ein von der Steuereinrichtung gesteuertes Regulierventil (nicht dargestellt) angeordnet.A further modified embodiment of the system 1 is shown in FIG. 3. This differs from the embodiments described above by the use of a mechanical pump 43 as a vapor compressor. The pump 43 is connected between the line 22 and the condensate collection vessel 28 . It causes a reduction in the pressure in the condensate collecting vessel 28 to a pressure which is lower than the condensate pressure in the heat consumer, which is symbolically indicated in Fig. 3 by a heat exchanger 44 . To create the pressure difference, a throttle 45 or a regulating valve (not shown) controlled by the control device is arranged in the heat exchanger 44 or between its outlet 11 and the corresponding condensate inlet 31 of the condensate collecting vessel 28 .

Die Pumpe 43 kann elektrisch betrieben oder mecha nisch durch Entspannung des die Leitung 22 durchströmen den Primärdampfs (bspw. mittels einer kleinen Turbine oder ähnlicher Einrichtungen) angetrieben werden. Be darfsweise kann auch eine Strahlpumpe verwendet werden. Wesentlich ist bei diesem System 1 die Nutzung der Re stenergie, die das von dem Wärmetauscher 44 abgegebene heiße Kondensat enthält. Außerdem wird die von dem Dampf infolge seines Drucks verrichtbare mechanische Arbeit zur Brüdenkompression und somit dazu genutzt, diese wieder auf ein hohes Temperaturniveau zu bringen. Dadurch können Wärmetauscher oder anderweitige Wärmeverbraucher, bspw. Prozesswärmeverbraucher, mit Dampf beheizt und insgesamt auf hohem Temperaturniveau von bspw. über 195°C gehalten werden.The pump 43 can be operated electrically or mechanically by expanding the primary steam flowing through the line 22 (for example by means of a small turbine or similar devices). If necessary, a jet pump can also be used. What is essential in this system 1 is the use of the residual energy which contains the hot condensate emitted by the heat exchanger 44 . In addition, the mechanical work that can be carried out by the steam as a result of its pressure is used to compress the vapor and thus to bring it back to a high temperature level. As a result, heat exchangers or other heat consumers, for example process heat consumers, can be heated with steam and kept overall at a high temperature level of, for example, above 195 ° C.

Der Druck in dem Wärmeverbraucher bzw. Wärmetauscher 44 wird dann so eingestellt, dass der Dampf bei der ge wünschten Prozesstemperatur von bspw. 195°C kondensiert. Die Wärmeübertragung erfolgt durch Dampfkondensation. Das somit sehr heiße, noch nicht ausgekühlte, Kondensat wird in das Kondensatsammelgefäß 28 eingeleitet und dort ent spannt. Bei der somit druckinduzierten Nachverdampfung wird die Siedewärme von der in dem Kondensat enthaltenen gespeicherten Wärme aufgebracht, d. h. das verbleibende Kondensat kühlt in dem Kondensatsammelgefäß 28 weit, vor zugsweise unter 100°C, ab. Der entstehende Dampf wird in dem Brüdenkompressor 23, d. h. bspw. in der Strahlpumpe 24 oder der mechanischen Pumpe 43, wieder verdichtet und dem Dampfstrom zugeführt, der in dem betreffenden Wärmever braucher 6, 7, 44 eingeleitet wird. Dabei wird durch Ver mischung mit heißem Primärdampf und durch adiabatische Kompression die Temperatur des Brüdendampfs wieder auf eine Temperatur erhöht, die selbst bei dem höheren, in dem Wärmeverbraucher 6, 7, 44 herrschenden Druck über der Siedetemperatur (z. B. 195°C) liegt.The pressure in the heat consumer or heat exchanger 44 is then set such that the steam condenses at the desired process temperature of, for example, 195 ° C. The heat transfer takes place through steam condensation. The thus very hot, not yet cooled, condensate is introduced into the condensate collection vessel 28 and there is ent tensioned. In the post-evaporation thus pressure-induced, the boiling heat is applied by the stored heat contained in the condensate, ie the remaining condensate cools down in the condensate collecting vessel 28 , preferably below 100 ° C. The resulting steam is compressed again in the vapor compressor 23 , ie, for example, in the jet pump 24 or the mechanical pump 43 , and fed to the steam flow which is introduced into the relevant heat consumer 6 , 7 , 44 . By mixing with hot primary steam and by adiabatic compression, the temperature of the vapor is increased again to a temperature which is higher than the boiling temperature (e.g. 195 ° C.) even at the higher pressure prevailing in the heat consumer 6 , 7 , 44 . lies.

Ein System zur Wärmeübertragung von Dampf an andere Prozessmedien und/oder Prozesswärmeverbraucher, enthält einen Wärmeverbraucher 6, 7, 44, der seine Wärme durch Kondensation des Dampfs gewinnt. Das entstehende und nicht ausgekühlte Kondensat wird in einem geschlossenen Kondensatsammelgefäß 28 entspannt, d. h. unter niedrigerem Druck gehalten. Durch Nachverdampfung sinkt zum einen die Temperatur des Kondensats und zum anderen entsteht Dampf, der komprimiert und dem Primärdampfstrom beigemischt wird. Dazu kann eine Strahlpumpe 24 dienen. Das System gestattet die Ausnutzung der in dem Dampf enthaltenen Wärme und die weitgehende Ausnutzung der in dem Kondensat enthaltene Wärme. Insbesondere gestattet das System die Abkühlung des Kondensats unter die in dem beheizten Pro zess gewünschte Temperatur, was erhebliche Dampfeinspa rungen ermöglicht.A system for the heat transfer of steam to other process media and / or process heat consumers contains a heat consumer 6 , 7 , 44 , which gains its heat through condensation of the steam. The resulting and not cooled condensate is expanded in a closed condensate collecting vessel 28 , ie kept under a lower pressure. Post-evaporation firstly lowers the temperature of the condensate and secondly produces steam which is compressed and added to the primary steam stream. A jet pump 24 can serve this purpose. The system allows the heat contained in the steam to be used and the heat contained in the condensate to be used to a large extent. In particular, the system allows the condensate to be cooled below the temperature desired in the heated process, which enables considerable steam savings.

Claims

1. system ( 1 ) for heat transfer from a vapor-shaped heat transfer medium to a heat consumer,
with at least one heat exchanger ( 7 , 44 ) for condensing the vaporous heat transfer medium, which is at least partially removed from a steam-carrying line ( 2 ),
with a condensate collecting vessel ( 28 ) which is connected with its input ( 32 ) to the heat exchanger ( 7 , 44 ) and with its output ( 33 ) is connected to a condensate line ( 3 ) in order to deliver condensate to it,
with a pump ( 24 , 43 ) whose suction connection ( 26 ) is connected to the condensate collection vessel ( 28 ) and whose outlet ( 25 ) to the heat exchanger ( 7 , 44 ) is connected, and
with a means ( 24 , 34 ; 36 ; 37 ; 41 , 42 ; 43 ) for regulating the amount of steam removed from the condensate collection vessel ( 28 ).

2. System according to claim 1, characterized in that the means ( 36 , 37 ) for regulating the amount of steam removed from the condensate collecting vessel ( 28 ) a between the line ( 2 ) and the heat exchanger ( 7 ) for supplying the vaporous heat transfer medium to the heat Carrier ( 7 ) in a connecting channel ( 22 ) arranged regulating device ( 36 , 37 ).

3. System according to claim 1, characterized in that the means (41, 42) satsammelgefäß for regulating the condensate (28) removed amount of steam between the pump (24, 43) and the condensate collecting vessel (28) arranged valve (41) and is an associated actuating device ( 42 ).

4. System according to claim 1, characterized in that the pump ( 24 ) is a jet pump, the propellant medium connection ( 27 ) to the line ( 2 ) is connected, which leads to pressurized vaporous heat transfer medium.

5. System according to claim 1, characterized in that the condensate collection vessel ( 28 ) is closed.

6. System according to claim 5, characterized in that the system as a whole is closed leads is.

7. System according to claim 1, characterized in that the heat exchanger ( 7 ) supplied vaporous heat transfer medium is water vapor and has a temperature of over 100 ° C.

8. System according to claim 1, characterized in that the condensate at the inlet ( 32 ) of the condensate collecting vessel ( 7 ) has a temperature of over 100 ° C.

9. System according to claim 1, characterized in that the condensate at the outlet ( 33 ) of the condensate collecting vessel ( 28 ) has a temperature of below 100 ° C.

10. System according to claim 1, characterized in that the heat exchanger ( 7 ) is a heat exchanger which transfers the heat of the condensing vaporous heat transfer medium to a further heat transfer medium.

11. System according to claim 8, characterized in that the system ( 1 ) includes a further heat exchanger ( 6 ), the two heat exchangers ( 6 , 7 ) being connected in series on the output side.

12. System according to claim 9, characterized in that one ( 6 ) of the heat exchangers ( 6 , 7 ) is connected on the primary side to the steam supplying line ( 2 ) and is only acted upon with steam removed from the line ( 2 ) and that the other heat exchanger ( 7 ) with a mixture of steam removed from line ( 2 ) and the condensate satsammungsgefäß ( 28 ) is applied.

13. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the temperature taken from the heat exchanger ( 6 , 7 , 44 ) is greater than 100 ° C.

14. Process for heat transfer from a steam shaped heat transfer medium to a heat consumer, the supplied vaporous medium by means of a Pump vaporous heat transfer medium from a con condensate vessel is supplied compressed, the Pressure in this condensate collector below one in the other system will lower existing pressure to re-evaporation of the condensate in connection with to allow it to cool down.