Verbrauchsbewertung
Wenn die Nennauslegungsdampfmenge bekannt ist, muss ein planerischer Schritt zur Festlegung der Dampfleistung der einzelnen Kessel in der Anlage erfolgen. Dabei gilt es, sowohl den während des Betriebs auftretenden maximalen Dampfbedarf wie auch den minimalen Dampfbedarf zu ermitteln. Zusätzlich sind eventuelle Auslegungssicherheiten oder die Erweiterung der Kesselanlage zu berücksichtigen.
Maximaldampfleistung
Die Maximallast bzw. die Nennlast entspricht der Summe der einzelnen Verbraucher, die zur gleichen Zeit in Betrieb sein können.
Um die Maximaldampfleistung nicht zu groß zu wählen, sollte geprüft werden, ob alle Wärmeverbraucher gleichzeitig mit ihrer maximalen Leistung in Betrieb sind oder sein müssen. In der Regel ist dies nicht der Fall oder kann durch betriebsinterne Abläufe vermieden werden. So kann die erforderliche Maximallast z. B. dadurch reduziert werden, dass Anfahrprozesse von Anlagenteilen und Wärmetauschern gestaffelt durchgeführt werden, wodurch die Probleme durch Überdimensionierung der Anlage in Schwachlastphasen komplett vermieden oder zumindest verringert werden.
|
Sicherheiten bei der Auslegung Selbstverständlich ist es sinnvoll, bei der maximalen Dampfleistung auch eine entsprechende Sicherheit zu berücksichtigen. Um eine starke Überdimensionierung zu vermeiden, sollten folgende Aspekte bei der Festlegung der Sicherheiten berücksichtigt werden:
Probleme durch Überdimensionierung
|
Anfahrbetrieb
Im Anfahrbetrieb, besonders wenn der Speisewasserbehälter, die Rohrleitungen oder die Wärmetauscher noch kalt sind, wird zusätzliche Wärme benötigt um das System auf Betriebstemperatur aufzuheizen. Erst, wenn das System auf Betriebstemperatur ist, steht die volle Dampfleistung für die Verbraucher zur Verfügung.
Überlast
Die Überlast einzelner Verbraucher oder der Gesamtanlage über die Maximallast des Kessels hinaus führt zu einer sehr hohen Dampfabnahme aus dem Kessel. Neben der Verringerung des Drucks im Kessel führt dies auch zu einer höheren Dampffeuchte und zum Schäumen des Kesselwassers. Daher sollte die Überlast des Kessels z. B. mit dem Einsatz von Druckreduzierstationen an den Verbrauchern oder durch den Kesselschutz mit motorischem Dampfentnahmeventil (SUCcess) vermieden werden.
Das Problem der Überlast am Dampfkessel kann auch bei korrekt ausgelegten Wärmetauschern auftreten. Die an Wärmetauschern angegebene Leistung bezieht sich auf den Auslegungszustand und innerhalb der Wärmetauscher ist meist eine Heizflächenreserve von 10 ... 30 % enthalten. Sind die Wärmetauscher neu, so erreichen sie auch eine entsprechend höhere Leistung mit einem höheren Dampfbedarf.
Entwicklung des Dampfverbrauchs bei Betriebsveränderungen
Ein besonderes Augenmerk sollte auf die zukünftig möglichen Veränderungen in einem Betrieb gerichtet werden. Sind Erweiterungen bereits geplant oder vorgesehen, ist dies bei der zu erwartenden Maximaldampfleistung zu berücksichtigen. Dabei ist es meist möglich, die Gesamtanlagenkonzeption hinsichtlich der Dampfleistung flexibel für eine spätere Erweiterung so zu gestalten, dass Nachteile für den jetzigen Betrieb durch eine starke Überdimensionierung vermieden werden können.
Minimalleistung und Schwachlastphasen
Die minimale Leistung tritt meist während des Produktionsstillstands nachts oder am Wochenende auf. Neben den betrieblichen Verbrauchern sind hier vor allem die sogenannten Stillstandsverluste zu beachten. Diese sind unabhängig vom aktuellen Dampfbedarf der Anlage und treten zu jeder Zeit auf.
Im Wesentlichen sind dies:
- Wärmeverluste durch Wärmeabstrahlung am Dampfkessel
- Wärmeverluste in den Rohrleitungen
- Wärmeverluste an den Komponenten
- Brüdenverluste an der Entgasung
Besonders Schwachlastphasen, bei denen die notwendige Dampfleistung unterhalb des Regelbereichs des Brenners liegt, sollten vermieden werden.
Sobald der Brenner häufig taktet (> 4 Brennerstarts/h), leidet die Wirtschaftlichkeit durch die auftretenden Vorlüftverluste erheblich.
Außerdem wird die Gesamtlebensdauer der Anlage durch die thermischen Belastungen beim Brennerstart beeinträchtigt.
Diese Teillastzustände lassen sich oft durch übergeordnete Regelungen und betriebliche Energiemanagementsysteme vermeiden oder verringern, wenn dies bei der Planung der Anlage bereits berücksichtigt wird.
Fachbericht: Vermeidbare Belastungen an Großwasserraum-Dampfkesselanlagen