ePrivacy and GPDR Cookie Consent by TermsFeed Generator Skip to main content
  1. Home
  2. Dampftechnik und Tools
  3. Dampftechnik
  4. Dampfverdichter

Andere Ventile

Dampfverdichter

Aufgrund der einfacheren und kostengünstigeren Konstruktion einer offenen Kondensatrückführung herrscht in Kondensatsystemen zumeist ein annähernd atmosphärischer Druck. Wenn diesem System jedoch Kondensat aus Verbrauchern mit mittlerem oder hohem Druck zugeführt wird, entsteht durch den Druckabfall in der Düse des Kondensatableiters oft eine große Menge Entspannungsdampf. Dieser enthält wertvolle Wärmeenergie, deren Nutzung die Energiebilanz einer Anlage verbessert und den Gesamtenergieverbrauch senkt. Aufgrund des offenen Systems wird dieser Entspannungsdampf jedoch oft „über Dach abgeblasen”. Es gibt jedoch zwei Möglichkeiten der Nutzung: die Rückgewinnung mittels Entspanner und die Dampfverdichtung.

Die gebräuchlichste Methode zur Rückgewinnung von Energie aus Entspannungsdampf ist die Installation eines Entspanners. Dieser bietet ausreichend Raum, damit sich Entspannungsdampf und Kondensat sauber voneinander trennen können. Das obere Ende des Entspanners ist mit einem Netz niedrigeren Drucks verbunden, in welches der Dampf einströmt.

Bei der Nutzung eines solchen Systems muss jedoch der erhöhte Gegendruck auf die vorgeschalteten Kondensatableiter berücksichtigt werden, um die ausreichende Druckdifferenz für eine sachgemäße Entwässerung weiterhin zu gewährleisten. In vielen Fällen liegt der verfügbare Druck des Entspannungsdampfes jedoch unterhalb des technisch nutzbaren Niveaus der Anlage. Hier eignet sich der Dampfverdichter als effektive Lösung.

 

Zu niedriger Druck verhindert oft Nutzung von Entspannungsdampf

Bei der Betrachtung des gesamten Dampfsystems zeigt sich vielerorts eine Diskrepanz zwischen dem Druckniveau des Entspannungsdampfes und dem für die weitere Nutzung benötigten Druck. Der Druck des Entspannungsdampfes ist durch die minimale Druckdifferenz der Hochdruckkondensatableiter gegeben, bei welcher der benötigte Durchsatz noch möglich ist. Im folgenden Beispiel steht Nachdampf mit 1 bar ü zur Verfügung, für das Niederdrucknetz werden jedoch 2 bar ü benötigt. Der Entspannungsdampfdruck ist für eine technische Nutzung zu niedrig und wird daher oft abgeblasen. Wäre es möglich, den Druck von 1 bar ü auf 2 bar ü zu erhöhen, könnte das verlustreiche Abblasen vermieden werden.

 

Anheben des Dampfdrucks

Im Fall von Luft ist eine solche Druckerhöhung mit einem Standard-Druckluftkompressor einfach möglich. Eine mechanische Dampfkompression ist hingegen aufgrund von Kondensat und anderen physikalischen Gegebenheiten unüblich. Eine Erhöhung des Drucks durch Wärmezufuhr ist außerdem nur in einem engen, geschlossenen Raum (wie in einem Dampfkessel) möglich. In einem Dampfleitungsnetz würde Wärmezufuhr lediglich zu einer oft unerwünschten Überhitzung führen. Wie lässt sich also der Dampfdruck erhöhen?

Die Lösung ist die Mischung von Dampf mit geringem Druck mit Hochdruckdampf. Diese Mischung erfolgt durch einen Ejektor. Eine einfache Verbindung von zwei Rohrleitungen würde hingegen nur zum Rückfluss von Dampf mit hohem Druck in die Leitung mit geringem Druck führen.

 

Verwendung eines Dampfejektors zur Mischung von Hochdruck- und Niederdruckdampf

Ein Dampfejektor führt Niederdruckdampf dem Hochdruckdampfstrom zu, ohne dabei Rückfluss und Druckschwankungen zu verursachen. In den Ejektor strömt Hochdruckdampf durch eine Düse in eine Mischkammer. Dadurch wird der Strom beschleunigt und ein Unterdruck erzeugt. Dieser Unterdruck saugt den Niederdruckdampf an, sodass er in die Mischkammer gelangt. In der Mischkammer mischen sich beide Ströme und der erhöhte Massenstrom führt zu einer erhöhten Fließgeschwindigkeit. Im Diffusor wird die Bewegungsenergie wieder in Druck umgewandelt.

Funktionsweise eines Ejektors

Alt Text

Mischen von Niederdruck- und Hochdruckdampfströmen

Alt Text

Ein Dampfejektor verwendet bezogen auf Dampf die sogenannte Thermokompression, um zwei Dampfströme unterschiedlichen Drucks zu einem Mitteldruckniveau zu mischen. Dadurch ist es möglich, Entspannungsdampf mit geringem Druck auf ein technisch verwertbares Niveau anzuheben.

 

Effizienz von Dampfverdichtern

Die Effizienz des sogenannten Dampfverdichters kann durch das „Mischungsverhältnis“ charakterisiert werden. Dieses beschreibt das Verhältnis von benötigtem Hochdruckdampf und angesaugtem Niederdruckdampf, um das gewünschte Mitteldruckniveau zu erreichen. Werden beispielsweise 4 Tonnen Hochdruckdampf benötigt, um 1 Tonne Niederdruckdampf auf ein Mitteldruckniveau zu heben, so beträgt das Mischungsverhältnis 4:1 bzw. 4. Mit dem Ziel eines möglichst geringen Verbrauchs an Hochdruckdampf steht ein niedriges Mischungsverhältnis für eine hohe Effizienz.

Ein größeres Mischungsverhältnis zeigt an, dass mehr Hochdruckdampf benötigt wird, um den Mitteldampfdruck zu erzeugen. Daraus resultiert eine größere Gesamtaustrittsmenge des Dampfverdichters. Bei der Auslegung ist daher die Dampfbilanz des gesamten Systems zu berücksichtigen und zu prüfen, ob ein ausreichender Bedarf vorliegt. Dies kann dazu führen, dass eine Verdichtung auf ein gewünschtes Mitteldruckniveau zwar technisch möglich ist, aufgrund der zu hohen Austrittsmenge aber für die Anlage nicht realisierbar ist, wenn die Differenz zwischen Hoch- und Niederdruckdampf zu groß ist.

Eine gute Datengrundlage über die Dampfverbräuche in der Anlage sowie eine sorgfältige Planung sind daher entscheidend für die erfolgreiche Implementierung eines Dampfverdichters. Der Einsatz eines Dampfverdichters kann jedoch zu signifikanten Einsparungen bei den Energiekosten und der Dampferzeugung führen, mit zumeist attraktiven Amortisationszeiten. Zudem wirken sich das reduzierte Abblasen von Entspannungsdampf und die verminderte CO₂-Produktion positiv auf die Umwelt aus.