Effiziente Verwertung von Niederdruck-Dampf zum Aufheizen verschiedener Medien mittels dynamischer Dampfeinmischung
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- Nicole Morgenstern
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1 Effiziente Verwertung von Niederdruck-Dampf zum Aufheizen verschiedener Medien mittels dynamischer Dampfeinmischung Referent: DI Ludwig Michal Praktiker-Konferenz 2007 Slide No. 1/19
2 Übersicht Theoretische Grundlagen Realisierte technische Lösung Überblick über mögliche Bauformen Praxiserfahrungen Anwendungsmöglichkeiten Praktiker-Konferenz 2007 Slide No. 2/19
3 Übersicht / Stand der Technik: Dampf eignet sich aufgrund seines hohen Energiegehaltes zum Aufheizen Wasser basierender Flüssigkeiten und Stoffsuspensionen State of the art sind statische Dampfeinblassysteme. Nachteile: großer Bauraum 4mx2mx1,6m; 4000kg, für vergleichbare Leistung Dampfschläge durch unzureichenden Wärmeübergang in das Medium Partielle Überhitzung des Stoffes nicht vermeidbar Praktiker-Konferenz 2007 Slide No. 3/19
4 Das neue Heizsystem mit hoher Heizleistung auf kleinstem Raum Der Dynamic Steam Heater der Andritz AG Ø250mm 500mm Heizleistung: 6 MW Praktiker-Konferenz 2007 Slide No. 4/19
5 Theoretische Grundlagen: spez. Wärmekapazität von Wasser: Verdampfungswärme von Wasser: spez. Volumen von Wasserdampf: 4,187 kj/kgk 2257,9 kj/kgk (bei 1 bar abs.) 1,69 m3/kg (bei 1bar abs.) Zum Aufheizen von 1m 3 Wassers um 20 C benötigt man somit 70m 3 Dampf Für eine Heizleistung von 6 Megawatt muss man ca. 2m 3 /s Dampf einmischen! Praktiker-Konferenz 2007 Slide No. 5/19
6 Theoretische Grundlagen: Energieübergang durch Kondensation Der Wärmeübergang praktisch nur an den Grenzflächen zwischen dem gasförmigen Dampf und dem flüssigen Medium Je größer die Phasengrenzfläche, desto rascher die Kondensation des Dampfes Je größer die Grenzfläche desto homogener die Aufheizung Praktiker-Konferenz 2007 Slide No. 6/19
7 Zustand des Dampfes für Verwendung in DSH: Druckniveau des Sattdampfes nicht entscheidend für Heizleistung des DSH ob 2 oder 6 bar (abs.) ist in der Energiebilanz nahezu egal. 1 bar: h =2704,6 [kj/kg] 5 bar: h =2755,2 [kj/kg] Bauweise des DSH ermöglicht Verwendung von Niederdruck-Dampf Praktiker-Konferenz 2007 Slide No. 7/19
8 Realisierte Lösung: Maximieren der Phasengrenzfläche durch dynamisches Einmischen Dampfrotor durchpflügt das zu erwärmende Medium Praktiker-Konferenz 2007 Slide No. 8/19
9 Vorteile: enorme Leistungsfähigkeit bei kleiner Bauform, 3-50 MW Verwendung von kostengünstigem Niederdruckdampf keine Dampf- und Wasserschläge im festgelegten Betriebsbereich Schonung der gesamten Anlage/Rohrleitungen geräuscharm gleichmäßiges Aufheizen des Mediums kein partielles Überhitzen oder Verbrennen von Feststoffsuspensionen Praktiker-Konferenz 2007 Slide No. 9/19
10 Bauformen: Praktiker-Konferenz 2007 Slide No. 10/19
11 Dynamic Steam Heater Medium consistency (DSHM): Zum Aufheizen von Stoffsuspensionen bei Mittelkonsistenz (6-11%) Modularer Aufbau bestehend aus: Standrohr Zustandsregler PULP IN STEAM IN HEATED PULP OUT Steam Heater Stoffpumpe AIR OUT Praktiker-Konferenz 2007 Slide No. 11/19
12 Dynamic Steam Heater Low consistency (DSHL): Zum Aufheizen von Stoffsuspensionen bei Mittelkonsistenz (2-6%) Modularer Aufbau bestehend aus: Standrohr Steam Heater Stoffpumpe HEATED MEDIUM OUT STEAM IN MEDIUM IN Praktiker-Konferenz 2007 Slide No. 12/19
13 Dynamic Steam Heater direct (DSHD): Zum Aufheizen von Wasser bis MC-Stoff Bauform für Einbau in (bestehenden) Rohrleitungen. Voraussetzung ist, dass das Medium mit Vordruck dem DSHD zugefördert wird. HEATED MEDIUM OUT STEAM IN MEDIUM IN Praktiker-Konferenz 2007 Slide No. 13/19
14 Dynamic Steam Heater Propeller, (DSHP): Zum Aufheizen von Wasser und Filtrat Für große Dampfmengen (bis zu 50 t/h Dampf) Propellerpumpe für Förderung des zu erwärmenden Mediums Dampfrotoren auf selber Welle wie Propellerpumpe STEAM IN HEATED MEDIUM OUT MEDIUM IN Propeller zum Fördern des Mediums Praktiker-Konferenz 2007 Slide No. 14/19
15 Praxiserfahrungen: Vergleich Normalbetrieb und Überlast Bild: Normalbetrieb Bild: Überlast Praktiker-Konferenz 2007 Slide No. 15/19
16 Praxiserfahrungen: Kondensationsschläge bei Überlast: Erwärmung: 24 C T in : 56 C T out : 80 C Medium: Wastepaper 11% Fördermenge: 120 m 3 /h Dampfzugabe: 15 t/h Bei Betrieb innerhalb der Einsatzgrenzen keine Dampfschläge Einsparung von Chemikalien durch bessere Prozesstemperatur Praktiker-Konferenz 2007 Slide No. 16/19
17 DSHP bei der PM 1 Jass Schwarza: DSHP zum Vorheizen von VE-Wasser im Kraftwerksprozess Zulauf zum Steam heater VE-Wasser Behälter Dampfanschluß Rücklauf vom Steam heater zum VE- Wasser Behälter Praktiker-Konferenz 2007 Slide No. 17/19
18 DSHP bei der PM 1 Jass Schwarza: DSHP zum Vorheizen von voll entsalztem Wasser im Kraftwerksprozess Einsatz nur im Stör- oder Abrissfall an der Papiermaschine Leistung: 50 to/h Dampf mit max. 240 C und 10 bar (abs.) Speicherzeit: 1 Stunde für das Einmischen von 50t Dampf das entspricht ca m3 Dampf Maximale Temperaturdifferenz/Durchlauf: 20 C Kein Verlust des VE-Wassers Wärmemenge geht nicht verloren Aufheizen des VE-Wasserbehälters Beschleunigen des Anfahrprozesses Schnelle Amortisation des DSHP Praktiker-Konferenz 2007 Slide No. 18/19
19 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Praktiker-Konferenz 2007 Slide No. 19/19
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