DE19523028C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung von Heiz- und Abkühlzyklen heißdampfbetriebener Heißdampf-Reaktionsbehälter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung von Heiz- und Abkühlzyklen heißdampfbetriebener Reak­ tionsbehälter (Heißdampf-Reaktionsbehälter) sowie eine Heißdampf-Versorgungsvorrichtung für eine Heißdampf- Reaktions-Behälteranordnung.

In verschiedenen Bereichen der Technik wird unter Druck stehender Heißdampf verwendet, um Eigenschaften von Substraten zu verändern, die dem Heißdampf ausgesetzt werden. Insbesondere werden in der Baustoffindustrie Baumaterialien, wie beispielsweise Kalksandstein oder Leichtbeton, in Heißdampf-Reaktionsbehältern unter der Einwirkung von unter einem Druck im Bereich von 10-25 bar stehendem Dampf gehärtet. Um z. B. solche Härtepro­ zesse durchführen zu können, ist es erforderlich, die Heißdampf-Reaktionsbehälter nach der Beschickung mit Substrat aufzuheizen und nach der Durchführung des Här­ teprozesses abzukühlen. Dazu wird eine Heißdampf-Ver­ sorgungsvorrichtung verwendet.

Aus DE-OS 32 27 097 A1 sind ein Verfahren zur Dampfbehand­ lung mehrerer Autoklaven sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bekannt. Bei diesem bekann­ ten Verfahren werden mindestens ein erster und ein zweiter Heißdampf-Reaktionsbehälter über ein Leitungs­ system mit Heißdampf versorgt. Zur Begrenzung des Ener­ gieverbrauchs ist gemäß dem in dieser Offenlegungs­ schrift beschriebenen Verfahren vorgesehen, daß nach einem in einem der Heißdampf-Reaktionsbehälter durch­ geführten Härteprozeß in diesem noch vorhandener Rest- Heißdampf in einen zunächst drucklosen und aufzuheizen­ den weiteren Heißdampf-Reaktionsbehälter übergeleitet wird, wodurch in dem aufzuheizenden Heißdampf-Reak­ tionsbehälter ein Druck- und Temperaturniveau N1 er­ zeugt wird. Das Zeitintervall T2′, während dessen der zu entleerende Heißdampf-Reaktionsbehälter von einem Druck- und Temperaturniveau N2 abgekühlt wird, wird auch als Abkühl-Zeitintervall bezeichnet und ist wegen dem Überströmens dem Aufheiz-Zeitintervall T1′ bis zum Druck- und Temperaturniveau N1 in dem aufzuheizenden Heißdampf-Reaktionsbehälter gleich. Um das für den Härteprozeß erforderliche Druck- und Temperaturniveau N2 zu erreichen, wird anschließend an das überströmen Heißdampf mit einem Dampfkompressor von einem niedrigen Druck- und Temperaturniveau in Dampf auf dem für die Reaktion notwendigen höheren Druck- und Temperaturni­ veau umgewandelt und dem mit Heißdampf zu befüllenden Heißdampf-Reaktionsbehälter zugeführt.

Aus der Praxis sind ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausnutzung der Energie des bei Härte­ prozessen von Baumaterialien in Heißdampf-Reaktionsbe­ hältern anfallenden Restdampfes bekannt, bei dem eben­ falls der nach einem Härteprozeß in einem Heißdampf- Reaktionsbehälter noch vorhandene Restheißdampf zunächst in einen zu befüllenden Heißdampf-Reaktionsbehälter übergeleitet wird. Um nach dem Überleiten eines Teils des Heißdampfes den im abzukühlenden Heißdampf-Reak­ tionsbehälter verbleibenden Restheißdampf möglichst schnell zu entfernen, wird mittels eines Dampfstrahl­ verdichters, eines Radialverdichters oder eines Turbo­ verdichters innerhalb eines Zeitintervalls T3 der ver­ bliebene Restdampf aus dem abzukühlenden Heißdampf- Reaktionsbehälter abgesaugt und in ein Speisewassergefäß geleitet.

Die DE-PS 32 10 695 C2 offenbart den nächstkommenden Stand der Technik. DE-PS 32 10 695 beschreibt ein Verfahren, bei dem Dampf aus einem zu entleerenden Heißdampf-Reaktions­ behälter zwischengespeichert und einem aufzuheizenden Reaktionsbehälter zugeführt wird, wodurch in dem auf­ zuheizenden Reaktionsbehälter ein erstes, niedriges Druck-Temperaturniveau erreicht wird. Anschließend wird ein zweites, hohes Druck-Temperaturniveau dadurch er­ reicht, daß Frischdampf zugeführt wird. Zur Durchführung des obengenannten Verfahrens ist eine Vorrichtung vor­ gesehen, die eine Niederdruck-Versorgungsvorrichtung mit einer Speicher-Behälteranordnung, einen Dampferzeuger, eine Leitungsanordnung und eine Auffüllvorrichtung zum Befüllen der Speicher-Behälteranordnung über die Lei­ tungsanordnung aufweist. Die gemäß DE-PS 32 10 695 vor­ gesehene Auffüllvorrichtung ist eine Verdichteranlage, die auf die Verdichtung von Restdampf aus einem zu ent­ leerenden Heißdampf-Reaktionsbehälter hin ausgerichtet ist. Trotz dieser Auffüllvorrichtung erfolgt das Auf­ füllen der Speicher-Behälteranordnung jedoch überwiegend durch einfaches überströmen von Restdampf in einem Hoch­ druck- bzw. Niederdruckspeicher der Speicher-Behälter­ anordnung aufgrund des Druckgefälles bis zum Druckaus­ gleich zwischen dem zu entleerenden Heißdampf-Reaktions­ behälter und dem entsprechenden Druckspeicher.

Trotz der durch das Überströmen von Heißdampf aus einem Heißdampf-Reaktionsbehälter in einen anderen Heißdampf- Reaktionsbehälter oder in eine Speicher-Behälteranord­ nung erfolgenden Energieeinsparung ist der Betrieb einer Heißdampf-Reaktionsbehälteranordnung kostenintensiv.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Durchführung von Heiz- und Abkühlzyklen heißdampf­ betriebener Reaktionsbehälter sowie eine Heißdampf-Ver­ sorgungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit denen eine Heißdampf-Reaktionsbehälteranordnung mit niedrigen Betriebskosten betrieben werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 10; die Unteransprüche betreffen jeweils bevorzugte Ausgestaltungen.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß bei einem Ver­ fahren zur Durchführung von Heiz- und Abkühlzyklen an heißdampfbetriebenen Reaktionsbehältern (Heißdampf- Reaktionsbehältern) während eines Abkühl-Zeitintervalls T2 ein zu entleerender Heißdampf-Reaktionsbehälter da­ durch geleert wird, daß Heißdampf oberhalb eines drit­ ten Druck- und Temperaturniveaus N3 aus einem zu ent­ leerenden Heißdampf-Reaktionsbehälter einer Speicher- Behälteranordnung zugeführt wird, wobei das dritte Druck- und Temperaturniveau N3 unterhalb des während des Härteprozesses herrschenden Druck- und Temperatur­ niveaus N2 liegt, und wobei das Abkühl-Zeitintervall T2 kürzer ist als ein Aufheiz-Zeitintervall T1, während dessen ein aufzuheizender Heißdampf-Reaktionsbehälter mit Heißdampf bis zu einem ersten, niedrigen Druck- und Temperaturniveau N1 befüllt wird.

Während bei den bekannten Verfahren das Abkühl-Zeit­ intervall T2′ des Entleerens des zu entleerenden Heiß­ dampf-Reaktionsbehälters wegen des Überströmens davon abhängt, welche Dampfmenge dem aufzuheizenden Heiß­ dampf-Reaktionsbehälter zugeführt werden kann, ohne durch Überschreitung eines kritischen Temperaturan­ stiegs das Substrat in dem aufzuheizenden Heißdampf- Reaktionsbehälter zu zerstören, hängt die Abkühl-Zeit­ intervallzeit T2 bei der Erfindung nur von der Leistungsfähigkeit des für die Entleerung erforderli­ chen Leitungssystems ab. Dadurch, daß das Entleeren des zu entleerenden Heißdampf-Reaktionsbehälters von dem Befüllen des aufzufüllenden Heißdampf-Reaktionsbehäl­ ters unabhängig ist, kann ein Abkühl-Zeitintervall T2 realisiert werden, das kleiner als das Aufheiz-Zeit­ intervall T1 ist. Da der aus einem Heißdampf-Reaktions­ behälter abzuführende Heißdampf gemäß der Erfindung aus dem Heißdampf-Reaktionsbehälter schneller entfernt werden kann, ist es auch möglich, die Entladung des Substrats früher vorzunehmen. Auf diese Weise wird die zur Durchführung eines Heiz- und Abkühlzyklus er­ forderliche Prozeßdauer gesenkt, so daß sich die Heiß­ dampf-Reaktionsbehälteranordnung besser ausnutzen läßt, was zu geringeren Betriebskosten führt.

Vorzugsweise wird der zum Füllen eines aufzuheizenden Heißdampf-Reaktionsbehälters während des Zeitintervalls T1 verwendete Dampf direkt der Speicher-Behälteranord­ nung entnommen. Dadurch ist es möglich, die gesamte Anlage mit einem relativ klein dimensionierten Dampfer­ zeuger zu betreiben. Gleichzeitig wird dadurch Energie eingespart, da unnötiges Verflüssigen und Wiederver­ dampfen von Wasser in einem Dampferzeuger vermieden wird.

Weitere Energie und damit Betriebskosten lassen sich einsparen, wenn der der Speicher-Behälteranordnung zu­ geführte Heißdampf in der Speicher-Behälteranordnung über einen Dampfwärmetauscher erhitzt wird, der mit Heißdampf aus dem zu entleerenden Heißdampf-Reaktions­ behälter beheizt wird, oder wenn Heißdampf unterhalb eines vierten Druck- und Temperaturniveaus N4, das dem Druck- und Temperaturniveau in der Speicher-Behälteran­ ordnung entspricht, aus einem zu entleerenden Heiß­ dampf-Reaktionsbehälter abgeleitet und zur Aufheizung von Speisewasser für einen Dampferzeuger verwendet wird.

Unabhängig von den Verbesserungen der Wirtschaftlich­ keit einer Heißdampf-Reaktionsbehälteranordnung, bei denen zur Verkürzung der Heiz- und Abkühlzyklen Heiß­ dampf in eine Speicher-Behälteranordnung geleitet wird, läßt sich der Betrieb einer Heißdampf-Reaktionsbehäl­ teranordnung dadurch kostengünstiger gestalten, daß bei der Durchführung von Heiz- und Abkühlzyklen das dem Dampferzeuger zur Bereitstellung von Heißdampf auf einem hohen Druck- und Temperaturniveau zuzuführende Speisewasser in einem vom Abgas einer Heizeinrichtung des Dampferzeugers beheizten Abgas-Wärmetauscher er­ hitzt wird.

Eine weitere Energieeinsparung läßt sich erzielen, wenn das dem Abgas-Wärmetauscher zuzuführende Speisewasser mittels Heißdampf aus dem zu entleerenden Heißdampf- Reaktionsbehälter vorgewärmt wird, und auch dadurch, daß das in dem Abgas-Wärmetauscher erhitzte Speisewas­ ser in der Speicher-Behälteranordnung über einen Spei­ sewasser-Wärmetauscher, der mit Heißdampf aus dem zu entleerenden Reaktionsbehälter beheizt wird, nacher­ hitzt wird.

Wenn das Speisewasser in der Speicher-Behälteranordnung mit Kondensat des in der Speicher-Behälteranordnung zwischengespeicherten Heißdampfes vermischt wird, kann die Temperatur des in den Dampferzeuger auf das hohe Druck- und Temperaturniveau N2 zu bringenden Speisewas­ sers weiter erhöht werden. Eine zur Entleerung der Heißdampf-Reaktionsbehälter vorgesehene Pumpe oder ein solcher Verdichter erlauben es, die Ausströmrate von Heißdampf auch bei geringem Druckunterschied ausrei­ chend hoch zu halten, so daß der zu entleerende Heiß­ dampf-Reaktionsbehälter der weiteren Verwendung schnell zugeführt werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildun­ gen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Zeichnung im Zusammenhang mit der Beschreibung.

Nachstehend wird anhand zweier bevorzugter Ausführungs­ formen die Erfindung näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Heißdampf-Ver­ sorgungsvorrichtung mit zwei daran ange­ schlossenen Heißdampf-Reaktionsbehältern und

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer Heißdampf- Versorgungsvorrichtung mit zwei daran ange­ schlossenen Heißdampf-Reaktionsbehältern.

Die in Fig. 1 gezeigte Heißdampf-Versorgungsvorrichtung 10 ist über Leitungen mit einer einen ersten Heißdampf- Reaktionsbehälter 12 und einen zweiten Heißdampf-Reak­ tionsbehälter 14 aufweisenden Heißdampf-Reaktionsbehäl­ teranordnung 16 verbunden. Sie bildet mit der Heiß­ dampf-Reaktionsbehälteranordnung 16 eine Härtestraße 18 eines Kalksandsteinwerks und weist als zentralen An­ lagenteil zur Erzeugung von Heißdampf einen Dampfer­ zeuger 20 auf.

Die Heißdampf-Versorgungsvorrichtung 10 ist als ge­ schlossener Kreislauf ausgelegt, wobei lediglich Ver­ luste durch Frischwasser, das einer Kondensat-/Frisch­ wasseraufbereitungsvorrichtung 22 zuführbar ist, aus­ zugleichen sind.

Das in der Heißdampf-Versorgungsvorrichtung 10 in flüs­ sigem oder gasförmigem Zustand zirkulierende Wasser wird zunächst in der Kondensat-/Frischwasser-Aufbe­ reitungsvorrichtung 22 für die Verwendung in der Heiß­ dampf-Versorgungsvorrichtung 10 aufbereitet.

Von der Kondensat-/Frischwasser-Aufbereitungsvorrich­ tung 22 verläuft eine erste Speisewasserleitung 24 zu einem Kondensatbehälter 26 und durch diesen hindurch zu einem Speisewasser-Vorheizbehälter 28. Die erste Speisewasserleitung 24 ist in dem Kondensatbehälter 26 schlangenartig ausgebildet, so daß das durch die erste Speisewasserleitung 24 hindurchfließende Wasser ohne Kontakt mit in dem Kondensatbehälter 26 befindlichem Kondensat 30 von diesem aufgeheizt wird. Die erste Speisewasserleitung 24 mündet an einem oberen Ende des Speisewasser-Vorheizbehälters 28, so daß das Speisewas­ ser 32 in den Speisewasser-Vorheizbehälter 28 einströ­ men kann. Anstelle eines Speisewasser-Vorheizbehälters 28 können auch zwei hintereinandergeschaltete Speise­ wasser-Vorheizbehälter im Anlagensystem zwischen dem Kondensatbehälter und der Speicher-Behälteranordnung 42 vorgesehen sein. Das Kaskadenprinzip der Vorwärmung bleibt dabei erhalten.

Von dem Speisewasser-Vorheizbehälter 28 verläuft eine zweite Speisewasserleitung 34 über eine Pumpe 36 zu einem Abgas-Wärmetauscher 38, der von Abgas 40 durch­ strömt wird und in dem die zweite Speisewasserleitung 34 derart geführt ist, daß sich eine besonders große Wärmeaufnahmefläche ergibt. Von dem Abgas-Wärmetauscher 38 verläuft die zweite Speisewasserleitung 34 zu einer Speicher-Behälteranordnung 42, die zur Speicherung von Heißdampf 44 und heißem Speisewasser 46 vorgesehen ist.

Um das in der Speicher-Behälteranordnung 42 befindliche heiße Speisewasser dem Dampferzeuger 20 zuzuführen, ist eine dritte Speisewasserleitung 48 mit einer Pumpe 50 vorgesehen. Das von der Speicher-Behälteranordnung 42 zu dem Dampferzeuger 20 transportierte Speisewasser wird in dem Dampferzeuger 20 mittels eines üblichen Brenners weiter erhitzt, und dann über eine erste Dampfleitung 52 in eine Dampfsammelleitung 54 einge­ speist. Von der Dampfsammelleitung 54 kann der Heiß­ dampf wahlweise in den ersten oder zweiten Heißdampf- Reaktionsbehälter 12, 14 eingespeist werden.

Auslaßseitig sind die beiden Heißdampf-Reaktionsbehäl­ ter 12, 14 an eine Ablaßdampf-Sammelleitung 56 ange­ schlossen, die in eine erste Ablaßdampfleitung 58 mün­ det. Über die Ablaßdampf-Sammelleitung 56 und die erste Ablaßdampfleitung 58 sind die beiden Heißdampf-Reak­ tionsbehälter 12, 14 mit einem Entlüftungsverdichter 60 verbunden, der eine Hochdruckumgehung 62 aufweist und dazu dient, Heißdampf aus einem der Heißdampf-Reak­ tionsbehälter 12, 14 abzuführen, wenn dieser zu entlee­ ren ist.

Von dem Entlüftungsverdichter 60 geht eine zweite Ab­ laßdampfleitung 64 bis zu einer Verzweigung 66, von der eine dritte, von einem Ventil 68 gesteuerte Ablaßdampf­ leitung 70 ausgeht, die in die Speicher-Behälteran­ ordnung 42 mündet. Der zweite Zweig der Verzweigung 66 mündet in eine Heizleitung 72, die jeweils mit einer großen Heizfläche versehen durch die Speicher-Be­ hälteranordnung 42 und den Speisewasser-Vorheizbehälter 28 hindurchgeführt ist und in den Kondensatbehälter 26 mündet. Die Heizleitung 72 weist dabei in der Speicher- Behälteranordnung einen Heißdampf- und einen Speisewas­ ser-Wärmetauscher auf. In dem Kondensatbehälter 72 kann das in dem Speicherbehälter 42 und dem Speisewasser- Vorheizbehälter 28 zuvor abgekühlte Wasser-Dampf-Ge­ misch aus einer Verteilungsvorrichtung 74 austreten und expandieren, so daß es als Dampf und Kondensat 30 in dem Kondensatbehälter 26 vorliegt.

Um das in dem Kondensatbehälter 26 befindliche Konden­ sat 30 der Kondensat-/Frischwasser-Aufbereitungsvor­ richtung 22 zuzuführen, ist eine erste Zuführleitung 76 vorgesehen. Da auch in den beiden Heißdampf-Reaktions­ behältern 12, 14 Kondensat anfällt, ist auch an diesen eine Kondensatsammelleitung 78 vorgesehen, die über eine zweite Zuführleitung 80 Kondensat zu dem Konden­ satbehälter 26 leitet.

Die Befüllung der Heißdampf-Reaktionsbehälter 12, 14 mit Heißdampf kann nicht nur über die Dampfsammelleitung 54 und die erste Dampfleitung 52 (Hochdruckdampfleitung) sondern auch über die Dampfsammelleitung 54 und eine zweite Dampfleitung 82 (Niederdruckdampfleitung) von der Speicher-Behälteranordnung 42 aus erfolgen. Die in der Heißdampf-Versorgungsvorrichtung 10 vorgesehenen Dampfleitungen weisen einen Durchmesser von 100 mm auf, wobei Ventile ihn den Dampfleitungen einen Durchmesser von 150 mm haben.

Im Betrieb der gezeigten Anlage werden nach einer An­ fahrphase, nach der ein Heißdampf-Reaktionsbehälter, beispielsweise der erste Heißdampf-Reaktionsbehälter 12, mit Substrat und Heißdampf befüllt ist, Heiz- und Abkühlzyklen wie folgt durchgeführt:

Zunächst wird der zweite Heißdampf-Reaktionsbehälter 14 ebenfalls mit Substrat beschickt. Wenn die Beschickung beendet ist, wird der zweite Heißdampf-Reaktionsbehäl­ ter 14 geschlossen und über die Niederdruckdampfleitung 82 und die Dampfsammelleitung 54 an den Speicherbehäl­ ter 42 angeschlossen. Aus der Speicher-Behälteranord­ nung 42 wird unabhängig von dem ersten Heißdampf-Reak­ tionsbehälter und mit einer vom Substrat abhängigen Rate so lange Heißdampf dem zweiten Heißdampf-Reak­ tionsbehälter 14 zugeführt, bis in den zweiten Heiß­ dampf-Reaktionsbehälter 14 ein erstes Druck- und Temperaturniveau N1 erreicht ist. Bei diesem Druck- und Temperaturniveau N1, bei etwa 7 bar Druck und 170°C tritt zwischen der Speicher-Behälteranordnung 42 und dem zweiten Heißdampf-Reaktionsbehälter 14 ein Druckausgleich ein und der Weg von der Speicher-Behäl­ teranordnung 42 zu dem zweiten Heißdampf-Reaktionsbe­ hälter 14 wird abgesperrt. Im Anschluß an das Erreichen des Druck- und Temperaturniveaus N1 wird der zweite Heißdampf-Reaktionsbehälter 14 über die Dampfsammel­ leitung 54 und die erste Dampfleitung 52 an den Dampf­ erzeuger 20 angeschlossen. Der zweite Heißdampf-Reak­ tionsbehälter 14 wird dann mit dem für die Reaktion des Substrats notwendigen Heißdampf beaufschlagt bis in dem zweiten Heißdampf-Reaktionsbehälter 14 das zweite Druck- und Temperaturniveau N2 mit etwa 16 bar und etwa 210°C erreicht ist.

Der zweite Heißdampf-Reaktionsbehälter 14 wird solange auf dem Druck- und Temperaturniveau N2 gehalten, wie es für die Reaktion des Substrats, im vorliegenden Fall für das Aushärten der Kalksandsteine, erforderlich ist.

Wenn die Reaktionszeit abgelaufen ist, wird der in dem dann zu entleerenden zweiten Heißdampf-Reaktionsbehäl­ ter 14 befindliche Heißdampf zu der Speicher-Behäl­ teranordnung 42 überführt. Dies geschieht selbst dann, wenn gleichzeitig ein weiterer Heißdampf-Reaktionsbe­ hälter beispielsweise der zuvor geleerte erste Heiß­ dampf-Reaktionsbehälter 12 mit Heißdampf zu befüllen wäre.

Bei der Entleerung des zweiten Heißdampf-Reaktionsbe­ hälters 14 wird zunächst der Heißdampf über die Ablaß­ dampf-Sammelleitung 56 und die erste Ablaßdampfleitung 58 zu dem Entlüftungsverdichter geführt. Solange die Druckdifferenz zwischen dem zu entleerenden zweiten Heißdampf-Reaktionsbehälter 14 und der Speicher-Behäl­ teranordnung 42 ausreichend hoch ist, um eine hohe Strömungsrate zu gewährleisten, strömt der Heißdampf über die Hochdruckumgehung 62 den Entlüftungsverdichter 60 umgehend und durch die zweite Ablaßdampfleitung 64, die Verzweigung 66, das Ventil 68 und die dritte Ablaß­ dampfleitung 70 in die Speicher-Behälteranordnung 42. Dadurch baut sich in der Speicher-Behälteranordnung 42 ein Druck auf, der der Strömung des Heißdampfes entge­ genwirkt, während gleichzeitig sich der in dem zweiten Heißdampf-Reaktionsbehälter 14 befindliche Druck ab­ baut. Dadurch sinkt die Strömungsrate des Heißdampfes ab, so daß sich die Entleerung des Heißdampf-Reaktions­ behälters 14 verlangsamt. Um die Entleerung des Heiß­ dampf-Reaktionsbehälters 14 zu beschleunigen, wird dann der Entlüftungsverdichter 60 zugeschaltet, der den Heißdampf dann durch die zweite Ablaßdampfleitung 64 zu der Verzweigung 66 fördert.

Sobald sich in der Speicher-Behälteranordnung 42 ein Druck- und Temperaturniveau N3 einstellt, das gering­ fügig höher liegt als das Druck- und Temperaturniveau N1 und der von dem Entlüftungsverdichter 60 gelieferte Druck nicht mehr ausreicht, eine zufriedenstellende Strömungsrate des Ablaßdampfes zu gewährleisten, wird das Ventil 68 geschlossen und der Heißdampf wird durch die Speicher-Behälteranordnung 42 und den Speisewasser Vorratsbehälter 28 in den Kondensatbehälter 26 ge­ leitet. Auf dem Weg durch die Speicher-Behälteran­ ordnung 42 und den Speisewasser-Vorratsbehälter 28 wird der Heißdampf abgekühlt, wobei seine Wärme auf das in beiden befindliche Speisewasser 32, 46 sowie den in der Speicher-Behälteranordnung 42 enthaltenen Heißdampf 44 übergeht. In dem Kondensatbehälter 26 entspannt sich der Heißdampf und wärmt in diesem das durch die erste Speisewasserleitung 24 geführte Speisewasser auf.

Nachdem der Heißdampf des zweiten Heißdampf-Reaktions­ behälters 14 in die Speicher-Behälteranordnung 42 sowie die im Heißdampf noch enthaltene Energie in die Speicher-Behälteranordnung 42 sowie den nachfolgenden Speisewasser-Vorratsbehälter 28 und den Kondensatbehäl­ ter 26 überführt worden sind, kann der zweite Heiß­ dampf-Reaktionsbehälter 14 zur Entnahme des Substrats geöffnet werden. Da die Speicher-Behälteranordnung 42 sämtlichen Heißdampf bis zu einem Druck- und Tempe­ raturniveau N3 mit einer hohen Rate schluckt, kann der zweite Heißdampf-Reaktionsbehälter 14 sehr früh ent­ leert werden. Dabei ist es nicht erforderlich, auf andere Heißdampf-Reaktionsbehälter oder das in diesem befindliche Substrat Rücksicht zu nehmen.

Wenn in der Speicher-Behälteranordnung 42 Heißdampf gespeichert ist, kann dieser zum Aufheizen eines be­ reits beschickten, aber noch kalten Heißdampf-Reak­ tionsbehälters beispielsweise des zwischenzeitlich ent­ leerten und neu beschickten ersten Heißdampf-Reaktions­ behälter 12 verwendet werden. Die durch die zweite Dampfleitung 82 zu dem jetzt zu beheizenden ersten Heißdampf-Reaktionsbehälter zu transportierende Heiß­ dampfmenge kann dabei an die Erfordernisse des Sub­ strats angepaßt werden, ohne daß dadurch die Entleerung eines anderen Heißdampf-Reaktionsbehälters behindert würde.

Die in der Speicher-Behälteranordnung 42 zur Verfügung stehende Heißdampfmenge wird bei der in Fig. 1 ge­ zeigten Ausführungsform mittels des Abgas-Wärme­ tauschers 38 erhöht. Der Abgas-Wärmetauscher 38, der mittels Abgas 40 eines Brenners des Dampferzeugers 20 beheizt wird, wird über die zweite Speisewasserleitung 34 und die in der zweiten Speisewasserleitung 34 ange­ ordnete Pumpe 36 gespeist und leitet das in ihm weiter erhitzte Wasser in dampfförmiger Form der Speicher-Be­ hälteranordnung mit einem Druck von 6 bis 8 bar zu.

Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform nur hinsichtlich des Abgas-Wärmetauschers. Da die beiden Ausführungen ansonsten übereinstimmen, sind entsprechende Anlagen­ teile mit Bezugszeichen versehen, die um 100 erhöht sind, wobei hinsichtlich der Beschreibung auf die ent­ sprechenden Anlagenteile der ersten Ausführungsform verwiesen wird.

Während bei der ersten Ausführungsform der Abgas -Wärme­ tauscher 38 das ihm zugeführte Speisewasser als Heiß­ dampf in die Speicher-Behälteranordnung 42 abgibt, dient der Abgas-Wärmetauscher 138 der zweiten Ausfüh­ rungsform der Erhitzung von Speisewasser, das dem Dampferzeuger 120 zugeführt wird. Der Dampferzeuger 120 erhält somit Speisewasser auf zwei Wegen und nicht nur auf einem Weg, wie der Dampferzeuger 20 der ersten Aus­ führungsform, der sein Speisewasser über die dritte Speisewasserleitung 48 aus der Speicher-Behäl­ teranordnung 42 bezieht.

Bei beiden Ausführungsformen ist die Speicher-Behäl­ teranordnung 42; 142 mit etwa 30 Kubikmetern im Ver­ hältnis zu dem Heißdampf-Reaktionsbehälter 12, 14; 112, 114 so bemessen, daß in ihr die zur Füllung eines mit Kalksandsteinen beschickten und aufzu­ heizenden Heißdampf-Reaktionsbehälters 12, 14; 112, 114 von 60 000 bis 100 000 Kubikmetern erforderliche Heiß­ dampfmenge gespeichert werden kann. Bei der Dimensio­ nierung der Speicher-Behälteranordnung 42; 142 ist da­ rauf zu achten, daß diese nicht zu groß ist, um eine unnötige Expansion und damit einen Druckverlust des Heißdampfes zu verhindern und es ist ferner darauf zu achten, daß die Speicher-Behälteranordnung 42; 142 nicht zu klein ist, so daß nicht zu viel Heißdampf in den Kondensatbehälter 26; 126 zu leiten ist.

Mit den beschriebenen Vorrichtungen ist es möglich, den Druck in einem Heißdampf-Reaktionsbehälter 12, 14; 112, 114 in etwa 30 Minuten von 16 bar auf 0 bar abzubauen. Dies bedeutet gegenüber einer Vorrichtung, bei der Heißdampf von einem Heißdampf-Reaktionsbehälter zu ei­ nem anderen Heißdampf-Reaktionsbehälter übergeleitet wird, eine Zeitersparnis von 25 Minuten, da das Über­ leiten selbst und der damit in dem zu entleerenden Be­ hälter einhergehende Druckabbau von 16 bar auf etwa 7 bar 20 Minuten erfordert, das Ablassen von Druck in einen Kondensatbehälter von 7 bar auf etwa 3 bar weite­ re 20 Minuten und schließlich das Leeren mittels eines Radiallüfters oder Entlüftungsverdichters von 3 bar auf 0 bar weitere 15 Minuten.

Claims (18)

1. Verfahren zur Durchführung von Heiz- und Abkühlzy­ klen heißdampfbetriebener Reaktionsbehälter, bei dem

• - ein mit Substrat gefüllter, aufzuheizender Heißdampf-Reaktionsbehälter während eines Auf­ heiz-Zeitintervalls T1 mit Heißdampf bis zu einem ersten Druck- und Temperaturniveau N1 mit einem ersten, niedrigen Druck und einer ersten, nied­ rigen Temperatur befüllt wird,
• - der aufzuheizende Reaktionsbehälter nachfolgend mit Heißdampf bis zu einem zweiten Druck- und Temperaturniveau N2 mit einem zweiten, höheren Druck und einer zweiten, höheren Temperatur be­ füllt wird, wobei der dazu verwendete Heißdampf einem Dampferzeuger entnommen wird, in dem Wasser oder Dampf auf das zweite Druck- und Temperatur­ niveau N2 gebracht wird,
• - während eines Abkühl-Zeitintervalls T2 ein zu entleerender Heißdampf-Reaktionsbehälter dadurch geleert wird, daß Heißdampf oberhalb eines drit­ ten Druck- und Temperaturniveaus N3 aus dem zu entleerenden Heißdampf-Reaktionsbehälter einer Speicher-Behälteranordnung zugeführt wird,

wobei das dritte Druck- und Temperaturniveau N3 unterhalb des ersten Druck- und Temperaturniveaus N1 liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkühl-Zeitintervall T2 kürzer ist als das Aufheiz-Zeitintervall T1.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Füllen eines aufzuheizenden Heißdampf- Reaktionsbehälters während des Zeitintervalls T1 verwendete Dampf der Speicher-Behälteranordnung ent­ nommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der der Speicher-Behälteranordnung zugeführte Heißdampf in der Speicher-Behälteranordnung über einen Dampf-Wärmetauscher erhitzt wird, der mit Heißdampf aus dem zu entleerenden Reaktionsbehälter beheizt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Heißdampf unterhalb eines vier­ ten Druck- und Temperaturniveaus N4, das dem höch­ sten Druck- und Temperaturniveau in der Speicher- Behälteranordnung entspricht, aus einem zu entlee­ renden Reaktionsbehälter abgeleitet und zur Aufhei­ zung von Speisewasser für den Dampferzeuger verwen­ det wird.

5. Verfahren zur Durchführung von Heiz- und Abkühlzy­ klen heißdampfbetriebener Heißdampf-Reaktionsbehäl­ ter, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Dampferzeuger zuzuführende Speisewasser in einem vom Abgas einer Heizeinrichtung des Dampferzeugers beheizten Abgas- Wärmetauscher (Economizer) erhitzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Abgas-Wärmetauscher zuzuführende Spei­ sewasser mittels Heißdampf aus dem zu entleerenden Heißdampf-Reaktionsbehälter vorgewärmt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das in dem Abgas-Wärmetauscher erhitz­ te Speisewasser in der Speicher-Behälteranordnung über einen Speisewasser-Wärmetauscher, der mit Heiß­ dampf aus dem zu entleerenden Reaktionsbehälter be­ heizt wird, nacherhitzt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Speisewasser in der Speicher- Behälteranordnung mit Kondensat des in der Speicher- Behälteranordnung zwischengespeicherten Heißdampfes vermischt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der zu entleerende Heißdampf-Reak­ tionsbehälter mittels einer Pumpe oder eines Ver­ dichters geleert wird, der den Heißdampf der Spei­ cher-Behälteranordnung oder einem Wärmetauscher zu­ führt.

10. Heißdampf-Versorgungsvorrichtung für eine Heißdampf- Reaktionsbehälteranordnung (16, 116), mit

• - einer Niederdruck-Versorgungsvorrichtung zur Ver­ sorgung der Heißdampf-Reaktionsbehälter mit Heiß­ dampf, um in mindestens einem zu befüllenden Heißdampf-Reaktionsbehälter (12, 14; 112, 114) der während des Aufheiz-Zeitintervalls T1 ein erstes, niedriges Druck- und Temperaturniveau N1 zu er­ zeugen,
• - einem Dampferzeuger (20; 120), in dem Wasser oder Dampf als Heißdampf auf ein hohes Druck- und Tem­ peraturniveau N2 gebracht werden,
• - einer Leitungsanordnung (52, 54; 152, 154), mittels derer der Dampferzeuger (20; 120) mit dem zu be­ füllenden Heißdampf-Reaktionsbehälter (12, 14; 112, 114) verbindbar ist, um in diesem ein zweites, hohes Druck- und Temperaturniveau N2 zu erzeugen,
• - einer Auffüllvorrichtung (56 bis 70; 156 bis 170), mittels derer ein auswählbarer Heißdampf-Reak­ tionsbehälter (12, 14; 112, 114) mit der Speicher- Behälteranordnung (42; 142) verbindbar ist, um diese aufzufüllen und den jeweiligen Heißdampf- Reaktionsbehälter (12, 14; 112, 114) in einem Ab­ kühl-Zeitintervall T2 vollständig zu entleeren,
• - wobei die Niederdruck-Versorgungsvorrichtung eine Speicher-Behälteranordnung (42; 142) zur Speiche­ rung von aus einem entleerten Heißdampf-Reak­ tionsbehälter (12, 14; 112, 114) der Heißdampf-Reak­ tionsbehälteranordnung (16; 116) abgelassenem Heißdampf aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher-Behälteranordnung (42; 142) und die Auffüllvorrichtung (56 bis 70; 156 bis 170) derart ausgebildet sind, daß das Abkühl-Zeitintervall T2 kürzer ist als das Aufheiz-Zeitintervall T1.

11. Heißdampf-Versorgungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ablaßvorrichtung (82, 54; 182, 154) vorgesehen ist, mittels derer ein auswählbarer Heißdampf Reaktionsbehälter (12, 14; 112, 114) mit der Speicher-Behälteranordnung (42; 142) verbindbar ist, um einen Heißdampf-Reaktions­ behälter (12, 14; 112, 114) in einem Zeitintervall T2 zu befüllen.

12. Heißdampf-Versorgungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Speicher-Behäl­ teranordnung (42; 142) ein speisewasser-Wärmetauscher und/oder ein Heißdampf-Wärmetauscher vorgesehen ist, der über Leitungen wahlweise mit einem abzukühlenden Heißdampf-Reaktionsbehälter (12, 14; 112, 114) verbind­ bar ist.

13. Heißdampf-Versorgungsvorrichtung für eine Heißdampf- Reaktionsbehälteranordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zu dem Dampferzeuger (20; 120) führenden Speisewasserleitung (24, 34, 48; 124, 134; 148) ein ab­ gasbeheizter Abgas-Wärmetauscher (38; 138) angeordnet ist.

14. Heißdampf-Versorgungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der zu dem Dampfer­ zeuger (20; 120) führenden Speisewasserleitung (24, 34, 48; 124, 134, 148) vor dem Abgas-Wärmetauscher (38; 138) eine Vorrichtung (28; 128) zur Speisewasser- Vorwärmung angeordnet ist, die mittels Heißdampf beheizt wird und über Leitungen (72; 172) mit dem Speisewasser-Wärmetauscher und/oder dem Heißdampf- Wärmetauscher verbunden ist.

15. Heißdampf-Versorgungsvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher- Behälteranordung (42) derart ausgebildet ist, daß in ihr von einem der Heißdampf-Reaktionsbehälter (12, 14) zugeführter Heißdampf und in dem Abgas-Wärm­ tauscher (38) erhitztes Speisewasser mischbar sind.

16. Heißdampf-Versorgungsvorrichtung nach einem der An­ sprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auffüllvorrichtung (56 bis 70; 156 bis 170) eine Pumpe oder ein Verdichter (60; 160) vorgesehen ist, mittels derer Heißdampf aus einem Heißdampf-Reak­ tionsbehälter (12, 14; 112, 114) in die Speicher-Behäl­ teranordnung (42; 142) förderbar ist.