Als "Absaufen" bezeichnet man:

Einen Zustand, bei dem der notwendige Differenzdruck im Kondendsatableiter (oder sonstigem Entwässerungsventil) sehr gering oder sogar negativ wird, so dass das Kondensat nicht mehr abgeleitet werden kann und sich in den Dampfverbraucher zurückstaut.

Damit verbunden sind häufig folgende Probleme:

• Schäden an Wärmetauschern
• Wasserschläge
• Ungleichmäßige Beheizung

Sofern derartige Probleme in der Anlage auftreten, kann dies mit hoher Wahrscheinlichkeit auf Kondensatrückstau zurückgeführt werden.

Generell können Kondensatableiter das Kondensat nur durch einen positiven Differenzdruck zwischen Ein- und Austritt ableiten. Daher muss der Druck am Kondensat-Einlass immer größer sein als der Gegendruck am Auslass.

Auch wenn dieses Prinzip bei der Auslegung von Dampfsystemen grundsätzlich berücksichtigt wird, gibt es einige Faktoren, die diese Verhältnisse umkehren können. Durch den Druckabfall an einem dampfseitigen Temperaturregelventil in Drosselstellung kann z.B. der Dampfdruck unter den Kondensat-Gegendruck sinken. Kondendat staut sich an und der Dampfverbraucher "säuft ab".

Prinzipiell kann Kondensatrückstau aus folgenden Gründen auftreten:

• Vakuumbildung
• Dauerhaft negativer Differenzdruck (bei Entwässerung in Kondensatsystem mit hohem Gegendruck)
• Schwankender Dampfdruck (zeitweise positiver und negativer Differenzdruck)

Normalerweise werden Wärmetauscher so ausgelegt, dass sie die maximal zu erwartende Wärmeleistung übertragen können. Die Heizfläche ist dabei eine feste Auslegungsgröße, also im Betrieb nicht veränderlich. Der Durchsatz des zu beheizenden Mediums kann jedoch je nach Betriebsverhältnissen stark schwanken. Um die Solltemperatur aufrecht zu erhalten muss also die Wärmezufuhr angepasst werden. Wenn z.B. in einem Lufterhitzer der Luftstrom reduziert wird, muss entsprechend auch die Temperatur des Heizdampfes (und damit der Druck) abgesenkt werden.

Wenn das Temperaturregelventil die Dampfzufuhr stark drosselt, sinkt der Druck im Wärmetauscher drastisch ab. Entsprechend verhält es sich mit dem Eintrittsdruck am Kondensatableiter, der schließlich unter den Kondensat-Gegendruck sinken kann. Damit kann das Kondensat nicht mehr abgeleitet werden und es staut sich im Wärmetauscher an.

Erklärung:

In einem dampfbeheizten Lufterhitzer sorgen Regelventil, Temperatursensor und Prozessregler für eine konstante Austrittstemperatur. Die oben dargestellte Animation ist ein Beispiel für ein solches System. Dampf mit 3 bar ü wird verwendet, um Luft auf 80 °C zu erhitzen. Bei solchen Konstellationen kommt es häufig zu Kondensatrückstau.

• Die Luft am Eintritt hat zunächst Umgebungstemperatur. Das Temperaturregelventil öffnet so weit, dass die benötigte Wärmezufuhr für die gewünschte Solltemperatur am Austritt (in diesem Fall 80 °C) zur Verfügung steht.
• Sobald sich die Austrittstemperatur dem Sollwert (80 ° C) nähert, drosselt das Regelventil den Dampfdruck und damit die Wärmezufuhr.
• Während die Luft aufgeheizt wird, beginnen Dampfdruck und -temperatur im Lufterhitzer zu sinken. Dies kann zu einem unzureichenden Differenzdruck im Kondendensatableiter führen, so dass sich das Kondensat bis an die Heizfläche zurückstaut und dabei den Wärmestrom verringert.
• Das Regelventil reagiert auf den resultierenden Temperaturabfall der Luft und öffnet wieder mehr, so dass sich der Dampfdruck im Wärmetauscher erhöht und das Kondensat abgeleitet werden kann.
• Der Vorgang wiederholt sich, wobei immer wieder Kondensat angestaut wird, sobald der Differenzdruck negativ wird.

Zwar wird das Kondensat letztendlich ausgetragen, sobald das Regelventil wieder öffnet und genügend Dampfdruck am Kondensatableiter ansteht. Dennoch gibt mit diesem zyklischen Regelverhalten einige Probleme: Das "Absaufen" begünstigt Fouling (Ablagerungen an der Heizfläche), beeinträchtigt die Produktqualität durch Temperaturschwankungen und kann zu gravierenden Schäden an Wärmetauscherrohren und -dichtungen durch Wasserschläge führen.

Wasserschlag

Wasserschlag tritt dort auf, wo Dampf auf angestautes Kondensat trifft und aufgrund der Temperaturunterschiede schlagartig kondensiert. In Wärmetauschern mit wenig Abstand zwischen den Rohren, wie beim unten dargestelten Rohrbündel-Wärmetauscher, können Wasserschläge leicht zu Rohrbrüchen führen.

Um mehr über Wasserschlag zu erfahren, klicken Sie hier Wasserschlag

Ungleichmäßige Beheizung

Kondensatrückstau in Verbrauchern wie dampfbeheizten Doppelmantelbehältern kann zu sehr ungleichmäßiger Beheizung und damit Temperaturschichtung im Produkt führen.

Der bloße Austausch des Kondensatableiters schützt nicht vor Kondensatrückstau, denn dies löst nicht das Problem von eventuell auftretendem negativen Differenzdruck.

Prinzipiell gibt es zwei Möglichkeiten, Kondensatrückstau zu vermeiden:

• Erhöhung des Drucks am Kondensatableiter-Eintritt
• Verringerung des Gegendrucks am Kondensatbleiter-Austritt

Für weitere Informationen bzgl. Kondensatrückstau und entsprechenden Gegenmaßnahmen, lesen Sie weiter in Teil 2: Maßnahmen zur Vermeidung von Kondensatrückstau