Gruppenentwässerung

Die gemeinsame Entwässerung mehrerer Sektionen eines Dampfverbrauchers mit nur einem Kondensatableiter wird als Gruppenentwässerung bezeichnet.

Von einer Gruppenentwässerung ist grundsätzlich abzuraten, da hier durch Druckunterschiede im Dampfverbraucher Kondensatrückstau und Wasserschläge entstehen können, die zu Betriebsstörungen und Anlageschäden führen. Stattdessen sollte prinzipiell jeder Dampfraum eines Verbrauchers einzeln mit einem eigenen Kondensatableiter entwässert werden.

Gruppenentwässerung ist prinzipiell nicht zu empfehlen.

Gruppenentwässerung

Einzelentwässerung

Beispielsweise sollte ein Wärmetauscher, der aus drei Sektionen besteht (wie oben dargestellt), nicht mit einem einzigen Kondensatableiter entwässert werden. Da der Kondensatanfall in der ersten Heizzone größer ist als in der letzten, kommt es zu Druckunterschieden zwischen diesen Sektionen. Deshalb sollte für jede Sektion ein eigener Kondesatableiter installiert werden.

Warum Gruppenentwässerung problematisch ist

Als Beispiel betrachten wir einen Rippenrohr-Wärmetauscher. Die Rippenrohre werden durch mehrere Rohre mit Dampf versorgt, die in einen gemeinsamen Verteiler münden. Meistens werden mehrere dieser Einheiten nacheinander angeordnet, um die Heizfläche und damit die übertragbare Wärmeleistung zu vergrößern. Obwohl man einen solchen Wärmetauscher als einen ganzen Apparat ansehen kann, besteht er im Prinzip doch aus mehreren einzelnen Wärmetauschereinheiten, die auch separat entwässert werden müssen.

Die anfallende Kondensatmenge ändert sich von Sektion zu Sektion entsprechend des sich ändernden Wärmeflusses von der Vorheizzone über die nachfolgenden Heizzonen bis hin zum Austritt. Die erste Sektion (Eintritt) hat prinzipiell den größten Dampfverbrauch und damit auch den größten damfseitigen Druckverlust. Entsprechend ist der Dampfverbrauch in der letzten Sektion (Austritt) am geringsten, so dass hier auch der kleinste Druckverlust auftritt. Damit ist der Kondensatdruck in der ersten Heizsektion niedriger als in der letzten, so dass eine Art Kurzschluss des höchsten Druckes aus der letzten Sektion entsteht.

In den ersten Heizsektionen resultiert ein größerer Druckverlust als in den nachfolgenden, so dass ein Druckunterschied in den verschiedenen Sektionen entsteht. Bei Gruppenentwässerung mit einem gemeinsamen Kondensatableiter muss in den Sektionen niedrigeren Drucks so viel Kondensat in den Dampfraum angestaut werden, bis der hydrostatische Druck schließlich die Entwässerung ermöglicht. Die Folgen sind ungleichmäßige Beheizung, Wasserschläge und Korrosionsschäden. Das bedeutet erhöhte Wartungskosten, verringerte Anlagensicherheit und reduzierte Produktivität.

Für weitere Informationen zum Thema Wasserschläge lesen Sie bitte den folgenden Artikel:

• Wie entsteht Wasserschlag?

Probleme durch Gruppenentwässerung

Kondensatrückstau und daraus resultierende Probleme wie ungleichmäßige Beheizung, Korrosion, Schäden durch Temperaturschock und Wasserschläge können auftreten, wenn ein gemeinsamer Kondensatableiter für die Entwässerung mehrerer Heizsektionen eines Dampfverbrauchers verwendet wird.

Bei bereits installierter Gruppenentwässerung

Manche Maschinen sind so konstruiert, dass die Zahl der Kondensatableiter aufgrund der schwierigen Einbausituation, Platzmangel oder zugunsten der Kostenminimierung begrenzt ist. In solchen Fällen kann es schwierig sein, nachträglich Kondensatableiter für die einzelne Entwässerung jeder Heizsektion zu installieren. In manchen Anwendungen finden sich typischerweise häufig Gruppenentwässerungen, und sie führen oft zu den zu erwartenden Schwierigkeiten.

Typische Probleme mit Gruppenentwässerungen werden häufig beobachtet in:

• Lufterhitzern
• Etagenpressen
• Heizpartien in Wellpappemaschinen

Wenn bei der Konstruktion eines Dampfverbrauchers eine Gruppenentwässerung bereits vorgesehen wurde und ein Umbau auf Einzelentwässerung nicht möglich ist, kann evtl. ein großzügig bemessener Kondensatsammler vor dem Kondensatableiter helfen. Das große Volumen ermöglicht dann einen gewissen Druckausgleich.

Etagenpresse mit Kondensatsammler

Probleme bei der Installation eines Kondensatsammlers

Illustration

Die Installation eines Kondensatsammlers kann zwar den Kondensatfluss unterstützen. Im Gegenzug müssen aber höhere Wärmestrahlungsverluste in Kauf genommen werden und größere und damit teurere Rohrleitungen und Armaturen eingesetzt werden. Kondensatsammler können nicht Probleme durch Druckunterschiede in der Leitung beheben, und damit bleibt die Einzelentwässerung die bevorzugte Lösung.

Dies ist jedoch nicht zu empfehlen, wenn eine Einzelentwässerung noch möglich ist, und es gibt viele Fälle, wo auch dies nicht zufriedenstellenstellend funktioniert. Wenn z.B. die in den Sammler mündenden Kondensatleitungen nicht immer mit Gefälle verlaufen und wenn sie nicht groß genug bemessen sind, um einen Druckausgleich zu ermöglichen, kann Dampf aus einer Sektion mit höherem Druck in einer anderen Sektion mit größerem Kondensatanfall zu Rückstau führen.

Ein Kondensatsammler kann nur wirksam sein, wenn die Zulaufleitungen groß genug bemessen sind, um das Kondensat an den Wandungen abwärts fließen zu lassen, während im Kernbereich der Leitung der Dampf strömen kann und zu einem Druckausgleich führt. Wenn dagegen das Kondensat den ganzen Querschnitt dieser Leitungen ausfüllt, kann es zu Kondensatrückstau und damit zu Heizproblemen und Wasserschlägen kommen.

Ein ausreichend groß bemessener Kondensatsammler mag zwar, sofern die o.g. Bedingungen eingehalten werden, die Probleme durch Gruppenentwässerung reduzieren. Dennoch ist für die Nutzung der maximalen Leistung die separate Entwässerung der einzelnen Wärmetauschersektionen vorzuziehen, da in ihnen selbst bei gemeinsamer Dampfversorgung unterschiedliche Drücken herrschen können.

Fazit

Bei der Installation von Kondensatableitern an Dampfverbrauchern sollte eine Gruppenentwässerung prinzipiell vermieden werden. Wenn diese unumgänglich ist, sollte mit dem Hersteller des Dampfverbrauchers die ordentliche Entwässerung sichergestellt werden. Sofern eine Einzelentwässerung bereits besteht, sollte diese aus o.g. Gründen unbedingt beibehalten werden, um die maximale Leistung und Effizienz im Prozess zu erzeilen.