Effiziente Dampferzeugung reduziert den Gasverbrauch

Durch den Überfall Russlands auf die Ukraine hatte sich die Energie- und Rohstoffversorgung Europas drastisch verschärft. Aktuell entspannen sich die Märkte für Erdgas zwar wieder aufgrund voller Gasspeicher, milder Witterung, erreichter Einsparungen und der Einigung auf eine Preisbremse – doch die Unsicherheiten bestehen weiter und die Unternehmen sind angehalten, ihren Verbrauch dauerhaft zu reduzieren. Das gilt ganz besonders mit Blick auf das übergeordnete Ziel des Klimaschutzes.

Um größere Verluste zu vermeiden und um Energie – insbesondere Gas – einzusparen, haben viele Hersteller dem Verband der Chemischen Industrie (VCI) zufolge ihre Produktion schon gedrosselt. Viele von ihnen sahen sich in den vergangenen Wochen und Monaten bereits dazu gezwungen, ihre Produktion zurückzufahren. Andere wiederum sind auf andere Brennstoffe wie Heizöl umgestiegen. Diese drastischen Schritte gefährden die Wettbewerbsfähigkeit und die Zukunft der Unternehmen.

Da Gas als Grundstoff für die Produktherstellung unverzichtbar ist, gilt es, alle Möglichkeiten auszuschöpfen, durch die Erdgas in der Energieerzeugung eingespart werden kann. Mit der Dampferzeugung als großem Verbraucher ist diese für Betriebe eine wichtige Stellschraube, um Gas einzusparen.

Gemäß den Dampftabellen der American Society of Mechanical Engineers (ASME) werden 2.500 kJ Energie benötigt, um 1 kg 1.000 kPa Sattdampf zu erzeugen. Das entspricht 722 kWh pro Tonne erzeugtem Dampf. Je nach Dampfsystem wird der erzeugte Dampf ganz oder teilweise über die Kondensatableiter in das Kesselhaus zurückgeführt. Der zurückgegebene Prozentsatz spiegelt die Gesamteffizienz des Systems wider.

Wenn das System geschlossen, also das gesamte Kondensat über Kondensatableiter in den Kessel zurückgeführt wird, und perfekt effizient ist, wird erwartet, dass das gesammelte Kondensat zu 100 % zurückgeführt wird. Doch Systemverluste führen dazu, dass während des gesamten Prozesses Dampf verloren geht. Einer der Hauptfaktoren für Dampfverluste sind ausgefallene Kondensatableiter.

Kondensatableiter als Schlüsselkomponente

Ein Kondensatableiter ist ein selbständiges Ventil, das verwendet wird, um Kondensat unter Abdämmung des Frischdampfes in einem Dampfsystem abzuleiten. Ziel ist es, Kondensat, Luft und nicht kondensierbare Gase aus dem Dampfsystem in das Kondensatsystem zu leiten und gleichzeitig zu verhindern, dass Frischdampf austritt. Nur so ist sichergestellt, dass das Dampfsystem effizient und damit energiesparend arbeitet.

Mechanische Kondensatableiter sind in einer Dampfanlage oft ein Schwachpunkt. Sie sind die Schnittstelle zwischen der Dampf- und der Kondensatschiene. Etwa 3 bis 5 % Frischdampf – und damit wertvolle Energie – kann über diese Armaturen schon im Neuzustand entweichen.

Venturidüsen-Kondensatableiter arbeiten nach einem anderen Prinzip. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kondensatableitern leitet der Venturidüsen-Kondensat-ableiter kontinuierlich ab und nicht in Intervallen. Diese kontinuierliche Ableitung wird lediglich durch Entspannungsdampf gedrosselt, wenn sich der Dampf der Düse nähert und das heiße Kondensat hinter der Düse entspannt und einen Gegendruck erzeugt. Wenn sich dann Kondensat staut, kühlt es sich etwas ab und der Entspannungsdampf beziehungsweise Gegendruck verringert sich, das Kondensat fließt wieder normal ab.

Im Betrieb schaltet der Ableiter kontinuierlich zwischen unter Dampfdruck strömendem (ähnlich wie Wasser aus einem Wasserhahn) Kondensat und durch Entspannungsdampf gebremstem Kondensat hin und her. Entspannungsdampf reduziert die Geschwindigkeit des abfließenden Kondensats und verhindert, dass Frischdampf in die Kondensatleitung austritt. Dieser Prozess ist selbstregelnd und passt sich dem Hauptdampfdruck automatisch an. Durch sein Funktionsprinzip erhöht der Venturidüsen-Kondensatableiter also die Effizienz des gesamten Dampfsystems.

Einsparungen von bis zu 30 Prozent

Da der Venturidüsen-Kondensatableiter rein physikalisch arbeitet, hat er keine mechanische Wirkung und somit auch keinen mechanischen Einfluss auf das Dampfregelsystem. Er folgt den Regelanforderungen des Dampfregelventils und wirkt nicht gegen dieses, wie es bei mechanischen Kondensatableitern der Fall ist. Dies führt bei Batch-Verfahren zu einem kürzeren Heizzyklus. Außerdem weist er einen kontinuierlichen Kondensatfluss auf, das heißt einen konstanten Kondensatfilm an der Wärmetauscherwand. Durch den gleichmäßigen Betrieb ist die Wärmeübertragung konstant und die Solltemperatur wird schnell erreicht. Das besondere Funktionsprinzip kann die Gesamtzykluszeiten der Chargen verringern und die Produktionskapazität steigern.

Bei Unternehmen, die unterschiedliche Produkte herstellen, fallen auch unterschiedliche Massenströme an Kondensat an. Neben der Dampf- und Zeiteinsparung ist deshalb auch die Flexibilität der Venturidüsen-Kondensatableiter ein Vorteil. Ihr Einsatzbereich deckt sämtliche Bedingungen für industrielle Anwendungen ab. Obwohl die Betriebsbereiche für Venturidüsen-Einsätze kleiner sind als bei herkömmlichen Schwimmer- oder Glockentypen, hat die praktische Erfahrung gezeigt, dass diese Ableiter in den meisten Fällen nur 10 oder 20 % des Bereichs benötigen. Ein entsprechend ausgelegter Venturidüsen-Kondensatableiter arbeitet über 70 bis 80 % seines Betriebsbereichs, deckt aber
100 % der Prozessbedingungen ab. Das macht ihn wesentlich effizienter.

Die Hersteller selbst schätzen, dass bis zu 10 % aller installierten mechanischen Ableiter jährlich ausfallen. Erfahrungen und praktische Tests haben gezeigt, dass Venturidüsen-Kondensatabscheider die Dampfverluste im Vergleich zu mechanischen Ableitern eliminieren und somit Energie von 10 bis 30 % einsparen. Mit Blick auf die Gaspreiskrise und immer dringlicher werdende Klimaschutzmaßnahmen ist das ein bedeutender Beitrag für die Zukunftsfähigkeit – nicht nur von Unternehmen in der Prozessindustrie.