DE102005006137B4 - Method for energy input by heating steam by means of a device for heat transfer - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Eintrag von Energie auf ein Produkt über eine Vorrichtung zur Wärmeübertragung durch Kondensation von Dampf, dadurch gekennzeichnet, dass der auftretende Dampfdruck auf der Heizdampfseite der Vorrichtung unabhängig von der Heizdampftemperatur durch zusätzliches Zuleiten von Inertgas auf der Heizdampfseite größer gehalten wird als der Gegendruck des Kondensatableitsystems.method for introducing energy to a product via a heat transfer device by condensation of steam, characterized in that the occurring Vapor pressure on the heating steam side of the device independent of the Heizdampftemperatur by additional supply of inert gas the Heizdampfseite kept larger is considered the back pressure of the condensate drainage system.
Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Energieeintrag durch Heizdampf mittels einer Vorrichtung zur Wärmeübertragung, sowie die Vorrichtung, welche durch den gezielten Einsatz von Inertgas auf der Dampfseite der Vorrichtung eine verbesserte Regelbarkeit der Heizleistung aufweist.object The invention is a method for energy input by heating steam by means of a device for heat transfer, and the device, which by the targeted use of inert gas improved controllability on the steam side of the device has the heating power.
In Chemie- und Industrieanlagen kommen verschiedene Heizsysteme zum Eintrag von Energie, beispielsweise in Destillationen von Produkten, zum Einsatz. Man unterscheidet Systeme, die mit Dampf betrieben werden, von solchen, bei denen flüssige Wärmeträger zum Einsatz gelangen. Welche Systeme Verwendung finden hängt unter anderem davon ab, welche Energiemengen übertragen werden müssen.In Chemical and industrial plants use different heating systems Input of energy, for example in distillations of products, for use. One differentiates systems, which operated with steam of those using liquid heat transfer media. Which Systems find use depends among other things, which quantities of energy have to be transferred.
In einer Vorrichtung zur Wärmeübertragung ist für den Wärmeübergang im Wesentlichen nur die zur Verfügung stehende Kontaktfläche A wirksam. Soll eine besonders große Energiemenge eingetragen werden, erfolgt dies über Heizsysteme die mit Dampf betrieben werden, da beispielsweise die Verdampfungsenthalpie mit ΔhV = 2200 kJ/kg für Wasser/-dampf bei 1 barabs, erheblich größer ist als die spezifische Wärmekapazität cp = 4,18 kJ/kgK von Wasser. Das heißt, die Kondensation des Wasserdampfs auf der Kontaktfläche A stellt um ein vielfaches mehr an Energie für die Übertragung zur Verfügung als der Kontakt mit flüssigem, heißem Wasser an der gleichen Fläche A. Dieser Sachverhalt leitet sich aus den Gleichungen (1) und (2) ab.In a device for heat transfer, only the available contact surface A is essentially effective for the heat transfer. If a particularly large amount of energy to be entered, this is done by heating systems that are operated with steam, for example, the enthalpy of vaporization with Δh V = 2200 kJ / kg for water / steam at 1 bar abs , is considerably greater than the specific heat capacity c p = 4.18 kJ / kgK of water. That is, the condensation of the water vapor on the contact surface A provides many times more energy for the transfer than the contact with liquid, hot water on the same surface A. This fact is derived from equations (1) and (2) ).
Die
Gleichung (1) gilt für
Verdampfung/Kondensation mit ΔhV = 2200 kJ/kg für Wasser/-dampf bei 1 barabs
Q
Wärmeleistung
[W],
m Massenstrom
ΔhV Verdampfungsenthalpie
[kJ/kg]
bedeuten.Equation (1) applies to evaporation / condensation with Δh V = 2200 kJ / kg for water / steam at 1 bar abs
Q thermal output [W],
m mass flow
Δh V enthalpy of vaporization [kJ / kg]
mean.
Die
Gleichung (2) gilt für
Erwärmung/Abkühlung mit
cp = 4,18 kJ/kgK für Wasser
Q
Wärmeleistung
[W],
m Massenstrom
cp spezifische
Wärmekapazität bei konstantem
Druck [kJ/kgK],
ΔT
Temperaturdifferenz (T1 – T2)
[K],
T1 Temperatur des Heizdampfs bei
der Kondensation [K],
T2 Temperatur
Produkt [K]
bedeuten.Equation (2) applies to heating / cooling with c p = 4.18 kJ / kgK for water
Q thermal output [W],
m mass flow
c p specific heat capacity at constant pressure [kJ / kgK],
ΔT temperature difference (T 1 - T 2 ) [K],
T 1 temperature of the heating steam at the condensation [K],
T 2 temperature product [K]
mean.
Die
Kondensation von Wasserdampf in geeigneten Wärmetauschern wird für die Übertragung
von großen
Wärmemengen
in der Industrie häufig
genutzt und die dabei übertragene
Heizleistung kann mit Gleichung (3) einfach beschrieben werden,
Q
Wärmeleistung
[W],
k Wärmedurchgangszahl
A verfügbare Wärmeübertragungsfläche [m2],
ΔT
Temperaturdifferenz (T1 – T2)
[K],
T1 Temperatur des Heizdampfs bei
der Kondensation [K],
T2 Temperatur
Produkt [K]
bedeuten.The condensation of water vapor in suitable heat exchangers is widely used for the transfer of large amounts of heat in the industry and the heat output thereby transferred can be easily described by equation (3).
Q thermal output [W],
k heat transfer coefficient
A available heat transfer area [m 2 ],
ΔT temperature difference (T 1 - T 2 ) [K],
T 1 temperature of the heating steam at the condensation [K],
T 2 temperature product [K]
mean.
Aus Gleichung (3) ergeben sich zwei prinzipielle Möglichkeiten, die Regelung der übertragenen Energiemenge durchzuführen.Out Equation (3) results in two principal possibilities, the regulation of the transmitted Amount of energy.
Bei der kondensatseitigen Regelung wird der Kondensatabfluss über eine Standregelung im freien Ablauf oder per Pumpe als Zwangsförderung geregelt, wodurch der Kondensatstand in der Vorrichtung zur Wärmeübertragung verändert wird. Diese Regelung variiert die zur Kondensation des Heizdampfs verfügbare Fläche A aus Gleichung (3).at the condensate side control is the condensate drain over a Stand control in free flow or by pump as forced delivery regulated, whereby the condensate level in the device for heat transfer changed becomes. This regulation varies the condensation of the heating steam available area A from equation (3).
Bei der dampfseitigen Regelung wird die Dampfzufuhr über ein geeignetes Regelorgan gesteuert, wodurch der Druck des Heizdampfes in der Vorrichtung zur Wärmeübertragung verändert wird und damit auch die Kondensationstemperatur. Mit diesem Verfahren wird die Temperatur T1 und damit die Temperaturdifferenz ΔT aus Gleichung (3) zwischen Heizdampf und Produkt variiert.In the steam-side control, the steam supply is controlled by a suitable control element, whereby the pressure of the heating steam is changed in the device for heat transfer and thus the condensation temperature. With this method, the temperature T 1 and thus the temperature difference .DELTA.T from equation (3) between heating steam and product is varied.
Bei dem Betrieb von dampfbeheizbaren Vorrichtungen zur Wärmeübertragung zeigen sich auch vielfältige Nachteile bezüglich der Kondensatstands- und Dampfregelung. Insbesondere bei hochreaktiven Produkten sind zudem noch produktspezifische Sicherheitsaspekte zu beachten.at the operation of steam-heated heat transfer devices also show diverse Disadvantages regarding the condensate level and steam control. Especially with highly reactive Products are also product-specific safety aspects to be observed.
Die kondensatseitige Regelung ist systembedingt relativ träge, da erst durch eine Niveauänderung des Kondensatstands ein Regeleffekt erreicht wird. Niveauänderungen sind wegen der endlichen Größe von Rohrleitungen und Regelorganen nur verhältnismäßig langsam durchzuführen. Speziell bei Destillationskolonnen ist eine langsame Heizleistungsregelung in der Regel nicht zu tolerieren. Bei der Einleitung des unter hohem Druck stehenden Kondensats in das Niederdruckkondensatnetz kann es zu unerwünschten Dampfschlägen kommen. Durch die Gestaltung der Vorrichtung zur Wärmeübertragung und die Auslegung des Kondensatregelventils kann dies unterdrückt werden, was aber zu hohen Anforderungen an den Planer und dadurch zu erhöhten Investitionskosten führt. Zudem reduzieren Dampfschläge die Lebensdauer einer Anlage und erhöhen die Instandhaltungskosten. Speziell bei liegenden Vorrichtungen zur Wärmeübertragung können unzulässige Wärmespannungen auftreten, da der Dampfraum bei hohen Temperaturen isotherm und der Kondensatbereich bei der niedrigeren Temperatur des Kondensats betrieben wird. Ein weiterer Nachteil ist, dass im Grenzbereich Dampf/Kondensat verstärkt Korrosionsschäden auftreten können.The Condensate-side regulation is system-related relatively sluggish, since only by a level change the condensate level a control effect is achieved. level changes are because of the finite size of piping and regulatory organs only relatively slowly perform. Especially in distillation columns is a slow heat output control usually not tolerate. At the initiation of under high pressure standing condensate in the low pressure condensate network may be undesirable Steam hits come. By the design of the device for heat transfer and the interpretation of the condensate control valve, this can be suppressed, but too high Requirements on the planner and thereby increased investment costs. moreover reduce steam shocks the life of a plant and increase the maintenance costs. Especially with lying devices for heat transfer can impermissible thermal stresses occur because the vapor space at high temperatures isothermal and the condensate area at the lower temperature of the condensate is operated. Another disadvantage is that in the border area Steam / condensate reinforced corrosion damage may occur.
Durch den oft erforderlichen, großen Regelbereich bei der Beheizung mit Heizdampf oder variable Betriebszustände ergeben sich zeitweise oder ständig geringere Kondensationsdrücke als der Gegendruck im Kondensatsystem und die Kondensatableitung wird gestört. Dies tritt besonders häufig auf beim Einfahren von Anlagen, bei Anlagen die zeitweise einen besseren Wärmeübergang auf Grund von neuen oder gereinigten Vorrichtungen zur Wärmeübertragung aufweisen, beziehungsweise beim Betreiben von Anlagen im Teillastbetrieb weit unterhalb der Apparateauslegung. Der resultierende Kondensatstau führt zu einem Anstieg des Kondensationsdruckes, bis sich wieder ein ausreichender Differenzdruck zum Kondensatsystem aufgebaut hat. In Abhängigkeit von der gesamten Regelstrategie bleibt entweder der Kondensatstand erhalten und die Beheizung erfolgt auf einem hohen Temperaturniveau oder das System gerät in Schwingungen mit pulsierendem Kondensatstand und folglich einem unruhigen Energieeintrag. Liegt der Kondensationsdruck unter einem barabs beispielsweise bei Heizdampftemperaturen unterhalb von 100°C, kann das Kondensat nicht mehr frei abfließen. Eine sichere Kondensatentsorgung kann hier nur durch den Einsatz einer geeigneten Pumpe zur Zwangsförderung erfolgen, was ebenfalls zu zusätzlichen Investitions- und Betriebskosten führt.Due to the often required, large control range when heating with heating steam or variable operating conditions arise temporarily or constantly lower condensation pressures than the back pressure in the condensate system and condensate drainage is disturbed. This occurs particularly often when entering systems, systems that temporarily have a better heat transfer due to new or cleaned devices for heat transfer, or when operating systems in part-load operation far below the apparatus design. The resulting condensate accumulation leads to an increase in the condensation pressure until a sufficient differential pressure has built up again to the condensate system. Depending on the overall control strategy either the condensate level is maintained and the heating takes place at a high temperature level or the system is in vibrations with pulsating condensate level and consequently a turbulent energy input. If the condensation pressure below a bar abs, for example, at heating steam temperatures below 100 ° C, the condensate can no longer flow freely. A safe condensate disposal can only be done here by the use of a suitable pump for forced delivery, which also leads to additional investment and operating costs.
Wegen der vielfältigen Probleme der Kondensatstandsregelung zur Heizleistungssteuerung wird in der Industrie überwiegend die Heizdampfregelung eingesetzt. Aber auch bei der Heizdampfregelung ergeben sich Probleme, die sich aus der thermodynamisch begründeten Abhängigkeit des Dampfdrucks von der Temperatur, wie in Tabelle 1 beispielhaft für Wasser als Heizmedium dargestellt, herleiten lassen. Hierbei steht die Forderung nach einem weiten Bereich der Heizleistungsregelung der starken Abhängigkeit des Dampfdrucks von der Dampftemperatur gegenüber beziehungsweise entgegen, da der Dampfdruck mit fallenden Temperaturen stark abnimmt.Because of the manifold problems of condensate level control for heating power control in the industry mainly the heating steam control is used. But also in the heating steam control problems arise, which can be derived from the thermodynamically justified dependence of the vapor pressure on the temperature, as shown in Table 1 by way of example for water as the heating medium. Here, the demand for a wide range of heating power control of the strong dependence of the vapor pressure of the steam temperature opposite or contrary, since the vapor pressure decreases sharply with falling temperatures.
Tabelle 1: Table 1:
Zur optimalen Beheizung einer Anlage soll die Dampftemperatur in einem möglichst weiten Bereiche variiert werden. Diese Variationsbandbreite wird bei den Verfahren gemäß dem Stand der Technik dadurch begrenzt, dass abhängig von den örtlichen Gegebenheiten des Kondensatableitsystems unterhalb eines bestimmten Dampfdrucks keine geordnete Kondensatabfuhr mehr möglich ist. Damit kommt es abhängig von den örtlichen Gegebenheiten unterhalb eines bestimmten Dampfdrucks zu einem Kondensatstau mit den bereits aufgeführten Problemen. Die Heizleistungssteuerung durch Heizdampfregelung ist somit nur dann problematisch, wenn der Dampfdruck kleiner als der Gegendruck des Kondensatsystems ist.to optimal heating of a plant should the steam temperature in one preferably wide ranges are varied. This variation bandwidth becomes in the method according to the state The technique is limited by that depending on the local Conditions of the condensate drainage system below a certain Vapor pressure no orderly condensate removal is possible. It depends from the local Conditions below a certain vapor pressure to a condensate jam with the ones already listed Problems. The heating power control by heating steam control is thus problematic only if the vapor pressure is less than the Counterpressure of the condensate system is.
Es kommen zusätzlich zu den bereits ausgeführten technisch – wirtschaftlichen Problemen der gängigen Regelstrategien oft noch sicherheitstechnische Probleme hinzu, da aus sicherheits- oder produktionstechnischen Gründen in einigen Industriezweigen der Kontakt von Wasser mit Produkt bei einem Leck in der Vorrichtung zur Wärmeübertragung verhindert oder zumindest begrenzt werden muss. Bei einem Leck in einer Vorrichtung mit Kondensatstand ist die verfügbare Wassermenge für eine Wechselwirkung mit dem Produkt wesentlich größer, als bei einer Vorrichtung mit idealer Kondensatableitung, bei der sich auf der Heizdampfseite der Vorrichtung nahezu kein Kondensat befindet. Dies verdeutlicht Tabelle 2, die die Zunahme der verfügbaren Wassermenge im selben Volumen, entsprechend der Dichte, [kg/m3] in Abhängigkeit vom eingesetzten Heizmedium, hier beispielhaft Wasser, und seiner Temperatur im Heizdampf aufzeigt. Um diese Sicherheitsaspekte zu beachten, kommen spezielle und damit investitionsintensive Konstruktionen der Vorrichtung zur Wärmeübertragung, beispielsweise Sicherheitswärmetauscher mit Doppelrohren zum Einsatz.Safety-related problems often arise in addition to the technical-economic problems of the conventional control strategies already described, since, for safety or production reasons, the contact of water with product must be prevented or at least limited in the case of a leak in the device for heat transfer in some industries , In the case of a leak in a condensate-level device, the amount of water available for interaction with the product is substantially greater than in an ideal condensate drainage device where there is almost no condensate on the heating steam side of the device. This is illustrated in Table 2, which shows the increase in the available volume of water in the same volume, according to the density, [kg / m 3 ] depending on the heating medium used, in this case water, and its temperature in the heating steam. In order to comply with these safety aspects, special and thus investment-intensive constructions of the device for heat transfer, such as safety heat exchangers with double tubes are used.
Tabelle 2: Table 2:
Bei stark gedrosselter Heizleistung baut sich im Verdampfer, der konstruktiv für Normallast ausgelegt wurde, ein Kondensatstand mit den bereits ausgeführten Nachteilen auf. Wenn das nicht zulässig ist, muss beispielsweise eine Destillationskolonne unwirtschaftlich, bei höherem Rücklauf und somit höherem Energieeinsatz betrieben werden, als es beim aktuellen Lastzustand erforderlich wäre.at strongly throttled heating capacity builds up in the evaporator, the constructive for normal load was designed, a condensate level with the disadvantages already outlined on. If that's not allowed is, for example, a distillation column uneconomic, at higher returns and thus higher Energy use are operated, as it is in the current load condition would be required.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Energieeintrag durch Heizdampf mittels einer regelbaren Vorrichtung zur Wärmeübertragung zur Verfügung zu stellen. Dabei soll eine geordnete Kondensatsabfuhr durch dampfseitige Regelung stets gewährleistet sein, und der Kondensatstand möglichst auf dem apparativ bedingten kleinsten Niveau gehalten werden, auch wenn der Dampfdruck kleiner als der Gegendruck des Kondensatsystems ist.The present invention is therefore based on the object to provide a method for energy input by heating steam by means of a controllable device for heat transfer available. In this case, an orderly condensate removal by steam-side control should always be guaranteed, and the condensate level should be kept as low as possible on the apparatus-related minimum level, even if the vapor pressure is less than the back pressure of the condensate system.
Überraschend wurde gefunden, dass diese Aufgabe durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst wird. Gegenstand dieser Erfindung ist ein Verfahren zum Eintrag von Energie auf ein Produkt über eine Vorrichtung zur Wärmeübertragung durch Kondensation von Dampf, dadurch gekennzeichnet, dass der auftretende Dampfdruck auf der Heizdampfseite der Vorrichtung unabhängig von der Heizdampftemperatur durch zusätzliches Zuleiten von Inertgas auf der Heizdampfseite höher gehalten wird als der Gegendruck des Kondensatableitsystems. Bevorzugt ist der Dampfdruck auf der Heizdampfseite 0,1 bis 1,0 bar höher als der Gegendruck des Kondensatableitsystems. Bevorzugt wird als Dampf Wasserdampf für dieses Verfahren eingesetzt.Surprised was found to accomplish this object by the method according to the invention according to claim 1 solved becomes. The subject of this invention is a method for entry from energy to a product over a device for heat transfer by condensation of steam, characterized in that the occurring Vapor pressure on the heating steam side of the device independent of the heating steam temperature by additional supply of inert gas higher on the heating steam side is held as the back pressure of the condensate drainage system. Is preferred the vapor pressure on the heating steam side is 0.1 to 1.0 bar higher than the back pressure of the condensate drainage system. Preference is given to steam Steam for used this method.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt bevorzugt eine gezielte Zugabe von Inertgases zum Dampf. Dabei wird der Wärmeübergang und damit die Wärmedurchgangszahl k aus Gleichung (3) beeinflusst. Die Gasdosierung wirkt sich somit auf den dritten Parameter der Gleichung (3) aus. Somit wird eine verbesserte Regelbarkeit der Heizleistung erreicht, da die Gaszumischung quasi zu einer Verschiebung des Arbeitsbereiches des Wärmetauschers zu höheren Dampftemperaturen führt und damit zu höheren Drücken. Die Regelung der Heizleistung kann somit weiterhin durch die Heizdampfsteuerung erfolgen.at the method according to the invention Preferably, a targeted addition of inert gases to the vapor. This is the heat transfer and thus the heat transfer coefficient k is influenced by equation (3). The gas dosage thus affects to the third parameter of equation (3). Thus, a improved controllability of heating power achieved because the gas admixing almost a shift of the working range of the heat exchanger to higher Steam temperatures leads and thus to higher ones To press. The control of the heating power can thus continue through the Heizdampfsteuerung respectively.
Das eingespeiste Gas wird als Inertgas bezeichnet, da es möglichst geringe Wechselwirkungen, wie beispielsweise Löslichkeit oder Reaktionsvermögen, mit dem Heizdampf oder Kondensat hat. Weiterhin ist für den Fall einer Leckage auch ein weitgehend inertes Verhalten zum beheizten Produkt und Heizdampf gegeben.The fed gas is referred to as inert gas, as it possible low interactions, such as solubility or reactivity, with has heating steam or condensate. Furthermore, in case a leakage also a largely inert behavior to the heated Product and heating steam given.
Für den erfindungsgemäßen Einsatz wird das eingeleitete Inertgas ausgesucht aus der Gruppen enthaltend Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon, Radon, Druckluft und Stickstoff oder Gemische daraus. Bevorzugt wird Stickstoff verwendet, da dieses Gas nahezu keine Wechselwirkungen mit Wasser und den meisten, zu beheizenden Produkten hat. Weiterhin ist es in der Industrie gut verfügbar und relativ preisgünstig.For the use according to the invention is the introduced inert gas selected from the groups containing Helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, compressed air and nitrogen or mixtures thereof. Preferably, nitrogen is used, as this Gas almost no interactions with water and most, too has heated products. Furthermore, it is good in the industry available and relatively inexpensive.
Die erfindungsgemäße, kontrollierte Einleitung des Inertgases kann beispielsweise über einen Druckminderer oder über eine Druckregelung erfolgen. Die Druckregelung kann beispielsweise als Fertiggerät oder als Druckregelstrecke aus Einzelkomponenten aufgebaut sein. Die entsprechende Auswahl richtet sich nach der Qualität der Inertgasversorgung und den Anforderungen des Betreibers. Beim Einsatz eines Druckminderers darf der Druck im Inertgasnetz nur geringfügig schwanken. Bei schwankendem Inertgasdruck, dem Wunsch nach einer guten Bedienbarkeit oder bei geforderter Visualisierung/Fernbedienung der Inertgasdosierung ist die Druckregelung bevorzugt zu verwenden.The according to the invention, controlled Introduction of the inert gas can for example via a pressure reducer or via a Pressure control done. The pressure control can, for example, as Fertiggerät or be constructed as a pressure control line of individual components. The appropriate selection depends on the quality of the inert gas supply and the requirements of the operator. When using a pressure reducer the pressure in the inert gas network may fluctuate only slightly. With fluctuating Inert gas pressure, the desire for good operability or at required visualization / remote control of Inertgasdosierung is the pressure control preferred to use.
Die Installation eines Druckminderers oder Druckreglers für das eingespeiste Inertgas dient dazu, im Dampfraum der Vorrichtung zur Wärmeübertragung einen Mindestdruck zu erzeugen, wodurch der Kondensatstand auf das apparativ bedingte kleinste Niveau gebracht wird, sowie die kontinuierliche Kondensatableitung garantiert ist. Damit ist eine präzise, störungsfreie Heizdampfregelung auch in solchen Fällen möglich, bei denen zum derzeitigen Stand der Technik die Heizdampfregelung versagt. Wie beispielsweise bei überdimensionierten Wärmetauscherflächen oder bei zeitweise besserem Wärmeübergang bei neuen oder gereinigten Wärmetauschern und auch bei Teillastbetrieb weit unter der Apparateauslegung sowie bei einem Betrieb der Anlage, bei der der Dampfdruck kleiner als der Gegendruck des Kondensatsystems ist. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Entstehung eines Kondensatstandes auf ein apparativ bedingtes kleinstes Niveau gebracht, so dass Nachteile wie Korrosionsschäden, höhere Instandhaltungskosten und verringerte Lebensdauer vermieden werden können. Zudem ergibt sich ein wichtiger sicherheitstechnischer Vorteil, da durch das Einbringen von Inertgas der Kondensatstand minimiert wird und somit bei einem Leck eine wesentlich geringere Kondensatmenge mit dem Produkt in Kontakt kommt.The Installation of a pressure reducer or pressure regulator for the fed Inert gas serves to in the vapor space of the device for heat transfer to produce a minimum pressure, whereby the condensate level on the apparatus-related minimum level is brought, as well as the continuous Condensate drainage is guaranteed. This is a precise, trouble-free Heizdampfregelung also possible in those cases where the current State of the art, the Heizdampfregelung fails. Like for example at oversized Heat exchanger surfaces or at times better heat transfer for new or cleaned heat exchangers and also at part-load operation far below the apparatus design as well during operation of the system, where the vapor pressure is less than the back pressure of the condensate system is. By the method according to the invention the emergence of a condensate level on an apparatus-related brought the lowest level, so that disadvantages such as corrosion damage, higher maintenance costs and reduced life can be avoided. In addition, there is a important safety advantage because of the introduction of inert gas, the condensate level is minimized and thus at a Leak a much smaller amount of condensate with the product in Contact is coming.
Für eine weiter bevorzugte Ausführung können sowohl auf der Inertgas, als auch der Dampfseite verschiedene Sicherheitsmaßnahmen eingeführt werden. Wenn der maximale Inertgasdruck vor dem Dosierorgan höher als der zulässige Druck der Vorrichtung zur Wärmeübertragung ist, kann die Vorrichtung bevorzugt mit mindestens einem ausreichend bemessenen Sicherheitsventil zusätzlich abgesichert werden. Zur Vermeidung von Dampfrückströmung ins Inertgasnetz, beispielsweise bei Inertgasausfall oder bei höherem Dampf- als Inertgasdruck, können bevorzugt geeignete Rückströmsicherungen eingebaut werden. Bei frostgefährdeter Aufstellung der Inertgasdosierung können bevorzugt kurze Leitungswege zwischen dem Dosierorgan und der Einleitstelle des Inertgases in die Dampfleitung oder die Vorrichtung zur Wärmeübertragung eingebaut werden. Besonders bevorzugt werden diese Leitungswege, das Dosierorgan und die Rückströmsicherung mit einer Frostschutzbegleitheizung ausgerüstet.For a further preferred embodiment can on the inert gas, as well as the steam side different security measures introduced become. If the maximum inert gas pressure upstream of the metering device is higher than the permissible Pressure of the device for heat transfer is, the device may preferably with at least one sufficient sized safety valve in addition be secured. To avoid vapor backflow into the inert gas network, for example at inert gas failure or at higher Steam as inert gas pressure, can preferably suitable Rückströmsicherungen to be built in. For frost-prone Installation of the inert gas metering can preferably short lines between the dosing and the point of introduction of the inert gas in the steam line or the heat transfer device are installed. Particularly preferred are these lines, the metering and the backflow protection equipped with an anti-freeze heating system.
Eine
Vorrichtung zur Wärmeübertragung
ist dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum Dampf durch eine
Zuleitung das Inertgas in den Dampfraum eingespeist wird. Die Einspeisung
des Inertgases erfolgt beispielsweise über die zuführende Dampfleitung oder über einen
Anschluss direkt in den Dampfraum der Vorrichtung zur Wärmeübertragung.
Eine solche Vorrichtung zur Wärmeübertragung
wird beispielhaft in
Die
Vorrichtung zur Wärmeübertragung
ist dadurch gekennzeichnet, dass sie aus der Gruppe enthaltend Rohrbündel-Wärmetauscher, Platten-Wärmetauscher,
Spiralwärmetauscher
und Blockwärmetauscher ausgewählt ist.
Eine bevorzugte Form ist schematisch in
Die Wärmetauscher haben wesentliche Vorteile, denn sie können durch eine einfache und kostengünstige Nachrüstung mit einer Inertgaseinspeisung auch bei bereits bestehenden Anlagen hergestellt werden. Auch kann auf die mit zusätzlichen Kosten verbundene Ableitung des Kondensats durch Zwangsförderung verzichtet werden. Durch die Umrüstung müssen keine investitionsintensiven, speziell konstruierten Wärmetauscher eingesetzt werden, da die Entstehung von Dampfschlägen durch die Erfindung ausgeschlossen wird.The heat exchangers have significant advantages, because they can be through a simple and inexpensive retrofitting with an inert gas supply even with existing systems getting produced. Also may be at the extra cost Dissipation of the condensate can be dispensed with by forced delivery. By the conversion have to No investment-intensive, specially designed heat exchangers be used, since the formation of steam blows through the invention is excluded.
BeispieleExamples
Beispiel 1 (nicht erfindungsgemäß):Example 1 (not according to the invention):
Dieses
Beispiel bezieht sich auf
Für den Energieeintrag
genügte
eine Kondensation des Heizdampfes bei einer Temperatur T2 von ca. 100°C. Im Heizdampfraum
(
Beispiel 2 (nicht erfindungsgemäß):Example 2 (not according to the invention):
Dieses
Beispiel bezieht sich auf
Durch
die produktionsbedingte Unterlast wurde die Rücklaufmenge auf die Kolonne
um 25% gesenkt (entspricht auch ungefähr einer Energieeinsparung
von 25%). Für
den Energieeintrag erfolgte jetzt, durch die reduzierte Rücklaufmenge,
den dadurch reduzierten Kolonnendruckverlust und die geringere Produkttemperatur
eine Kondensation des Heizdampfes bei einer Temperatur T2 von nur
noch ca. 100°C.
Im Heizdampfraum (
Es wurde ein Energieverbrauch von ca. 8 t/h Heizdampf gemessen.It an energy consumption of about 8 t / h heating steam was measured.
Beispiel 3:Example 3:
Es
wurde für
eine Silandestillation der gleiche Rohrbündelwärmetauscher verwendet wie für das Beispiel
1, mit dem Unterschied dass eine Inertgaszuleitung (
Es
erfolgte zusätzlich
eine druckgeregelte (
Beispiel 4:Example 4:
Es
wurde für
eine Silandestillation der gleiche Rohrbündelwärmetauscher verwendet wie für das Beispiel
2, mit dem Unterschied dass eine Inertgaszuleitung (
Es
erfolgte zusätzlich
eine druckgeregelte (
Es wurde ein Energieverbrauch von ca. 6 t/h Heizdampf gemessen.It an energy consumption of approx. 6 t / h heating steam was measured.
Die
sicherheitstechnische Betrachtung des Beispiels
Bei
dem Vergleich des Beispiels
Claims (3)
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE200510006137 DE102005006137B4 (en) | 2005-02-10 | 2005-02-10 | Method for energy input by heating steam by means of a device for heat transfer |
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2005
- 2005-02-10 DE DE200510006137 patent/DE102005006137B4/en not_active Expired - Fee Related
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