Hauptanwendungen von Dampf

Wasserdampf wird vielfältig in der Industrie verwendet. Die wohl häufigsten Anwendungen sind Heizprozesse sowie Dampfturbinen in Kraftwerken, aber das Spektrum geht weit über diese hinaus.

Typische Anwendungen von Dampf in Prozessen sind:

Heizen
Antrieb
Treibmedium
Zerstäubung
Reinigung
Produktbefeuchtung
Luftbefeuchtung

Die folgenden Abschnitte erläutern diese Prozesse und geben Beispiele für entsprechende Dampfverbraucher.

Heizen mit Dampf

Überdruckdampf

Üblicherweise wird Dampf mit Überdruck erzeugt und verteilt. Die Versorgung der Dampfverbraucher erfolgt mit einem Druck von mehr als 0 bar ü und einer Temperatur von mehr als 100°C.

Heizanwendungen mit Überdruckdampf finden sich beispielsweise in Lebensmittelfabriken, Raffinerien oder chemischen Anlagen. Sattdampf dient hier als Wärmequelle für Wärmetauscher, Wiederverdampfer, Reaktoren, Luftvorwärmern oder vielfältige weitere Heizanlagen.

Rohrbündelwärmetauscher

In einem Wärmetauscher erhitzt Dampf ein Produkt durch Wärmeübertragung. Der Dampf kondensiert dabei zu Wasser, und dieses Kondensat wird über einen Kondensatableiter abgeführt.

Dampfofen

Überhitzter Dampf mit 200 – 800°C unter atmosphärischem Druck ist besonderes einfach in der Handhabung und wird in haushaltstypischen Dampföfen verwendet.

Vakuumdampf

In den letzten Jahren ist die Verwendung von Dampf zum Heizen auf Temperaturen unter 100°C deutlich angestiegen. In diesem Temperaturbereich wurde zuvor überlicherweise heißes Wasser als Heizmedium verwendet.

Durch die Verwendung von Vakuumdampf kann man alle positiven Eigenschaften nutzen, die auch Überdruckdampf besitzt. Das Einstellen der Temperatur über den Druck ermöglicht eine präzise Temperaturregelung, welche mit Heißwasser-Systemen nicht erreicht werden kann. Der Dampfverbraucher muß jedoch zusammen mit einer Vakuumpumpe betrieben werden, denn nur durch eine Druckminderung alleine können keine Drücke unter Atmosphärendruck erreicht werden.

Heizen durch Verdampfungswärme

Verglichen mit Heißwasser-Systemen ermöglichen Vakuumdampfsysteme ein rasches und gleichmäßiges Heizen. Die Soll-Temperatur kann schnell und ohne Einschwingvorgang erreicht werden.

Antrieb mit Dampf

Dampf dient in großem Maße als Antriebskraft in Anlagen wie Dampfturbinen, welche unverzichtbar zur Stromerzeugung in Wärmekraftwerken sind. Zur Steigerung des Wirkungsgrades benutzt man hierzu Dampf mit hohen Drücken und Temperaturen. Anwendungen in Kraftwerken gehen bis zu 250 bar ü und 610°C überhitzen Dampfes im kritischen Bereich.

Dampfturbinen verwenden in der Regel überhitzten Dampf, um Schäden der Anlage durch einfließendes Kondensat zu vermeiden. In einigen Atomkraftwerktypen vermeidet man jedoch überhitzten Dampf mit sehr hohen Temperaturen, um Probleme mit den Turbinen-Werkstoffen zu vermeiden. In solchen Fällen kommt Sattdampf mit hohen Drücken zum Einsatz. Hier sorgen Dampftrockner für die Entfernung des Kondensats.

Neben der Stromerzeugung treiben Dampfturbinen auch große Pumpen oder Kompressoren an.

Dampfturbine zur Stromerzeugung

Die Antriebskraft des Dampfes setzt die Rotoren der Turbine in Bewegung. Diese Rotationskraft wird dann im Generator in elektrische Energie umgewandelt.

Dampf als Treibmedium

Dampf eignet sich auch als Treibmedium für andere Gase oder Flüssigkeiten in Rohrleitungen. Mit Hilfe von Dampfejektoren, auch Strahlpumpen genannt, kann ebenso ein Vakuum in Anlagen wie Destillationskolonnen o.ä. erzeugt werden. Dies ermöglicht es, Prozessgase zu trennen und zu reinigen. Auch bei großen Kondensationsturbinen kommen zur Absaugung von Luft in den Oberflächenkondensatoren solche Ejektoren zum Einsatz.

Ejektor eines Oberflächenkondensators

Hochdruckdampf tritt in den Ejektor durch eine Düse ein in dessen Mischkammer ein Unterdruck erzeugt wird, durch welchen dann Luft aus dem Kondensator heraus angesaugt wird.

Dampf findet auch in Kondensathebern oder Pumpkondensatableitern als Treibmedium Verwendung, wenn ein hoher Gegendruck oder eine stark verminderter Differenzdruck den Einsatz eines normalen Kondensatableiters nicht mehr zulässt. Dies trifft man häufig bei Entspannern, belüfteten Kondensattanks und temperaturgeregelten Wärmetauschern an.

Dampf zur Zerstäubung

Zerstäubung mittels Dampf ist ein Prozess, der Dampf zur mechanischen Trennung von Fluiden verwendet. Bei einigen Brennern dient eine Dampfinjektion in den Brennstoff zur Optimierung der Verbrennung und zur Minimierung der Entstehung von Kohlenwasserstoffen. In Dampferzeugern und Kesseln, die Schweröle verwenden, wird diese Methode angewandt, um das hochviskose Öl in kleinere Tröpfchen aufzuspalten. Bei Gasfackeln dient die Zerstäubung mittels Dampf zur Reduktion von Rußpartikeln am Auslaß.

Gasfackel mit Dampfzufuhr

In Gasfackeln wird das Gas vor der Verbrennung mit Dampf vermischt.

Reinigen mit Dampf

Industriell wird Dampf oft zum Reinigen von Oberflächen eingesetzt. Ein Bespiel ist ein Dampfrußbläser, welcher in Dampfkesseln verwendet wird, die mit Kohle oder Öl geheizt werden. Dampfrußbläser reinigen in regelmäßigen Abständen die Brennerwand, um Rußablagerungen zu entfernen, welche den Wärmeübergang zum Dampfraum des Kessels behindern und somit Leistung und Wirkungsgrad des Kessels beinflussen können.

Reinigen der Heizrohre eines Kessels mittels eines Dampfrußbläsers.

Dampf aus der Düse des Dampfrußbläsers löst getrocknete oder gesinterte Asche und Ruß an der Rohrwandung, welche in einen Trichter fallen und ausgetragen werden.

Dampf zur Produktbefeuchtung

Dampf findet auch Anwendung, um ein Produkt gleichzeitig aufzuheizen und mit Feuchtigkeit zu versorgen. Als Beispiel dient Dampf bei der Papierproduktion zur Befeuchtung, um mikroskopische Risse oder Schäden zu vermeiden, die bei der hohen Rotationsgeschwindigkeit der Papiermaschinen auftreten können. Auch bei der Pelletierung von Futterstoffen wird Dampf zum Aufheizen und Befeuchten benötigt.

Futtermittel-Pelletierpresse

Die Befeuchtung des Futters macht dieses weicher und geliert Teile der enthaltenen Stärke, was in festeren Pellets resultiert.

Dampf zur Luftbefeuchtung

Viele industrielle Gebäudekomplexe, besonders in kälteren Klimazonen, verwenden Dampf mit geringem Druck als Hauptwärmequelle zur Heizung in der kalten Jahreszeit. Lufterhitzer dienen in Kombination mit Dampfluftbefeuchtern zur Behandlung angesaugter Luft für in angenehmes Raumklima, zur Erzeugung einer günstigen Atmospäre zur Lagerung von Büchern oder Akten oder zur Desinfektion der Luft. Durch das Aufheizen von Luft sinkte dessen relative Feuchtigkeit, welche jedoch mittels Sattdampf wieder auf den normalen Anteil angehoben wird.

Dampfluftbefeuchter in einem Lüftungskanal