DE2735284C2 - Einrichtung zur Ableitung von Kondensat aus geschlossenen und mit einer Dampfzuleitung versehenen Härtekesseln für die Kalksandsteinfabrikation - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ableitung von Kondensat aus geschlossenen und mit einer Dampfzuleitung versehenen Härtekesseln für die Kalksandsteinfabrikation mit Hilfe eines in eine Kondensatableitung eingebauten Absperrorganes, dessen Verschluß mit Hilfe einer Steuerung in seine Offen- oder Geschlofsenstellung verbracht wird.

Die Ableitung von Kondensat muß im allgemeinen auch dann im wesentlichen verlustfrei erfolgen, wenn das Kondensat nicht relativ gleichmäßig anfällt, wie es insbesondere bei Härtekesseln für die Kalksandsteinfabrikation der Fall ist, wobei als weitere Schwierigkeit die in dem Kondensat enthaltenden Feststoffbestandteile hinzukommen, welche Armaturen zusetzen können und abrasiv wirken.

Die Kalksandsteinfabrikation aus Sand, Kalk bzw. Zement und Zuschlägen, nämlich insbesondere Schmelzkammeraschegranulat ist ein wichtiger Zweig der Verarbeitung industrieller Nebenprodukte und an sich seit langem bekannten (Mitteilungen der VGB, Heft 38, Oktober 1955, S. 773, 784). Hierbei werden vorzugsweise Mauersteine aus Rohlingen gepreßt und in Härtekesscl zur Dampfhärtung eingesetzt. Nach deai Einsetzen und Schließen des Härtekessels muß der Dampf im Kessel die eingesetzten Teile auf die erforderliche Härtetemperatur bringen, wobei relativ viel Kondensat entsteht. Daran schließt sich eine weitere Phase an, in der die Temperatur relativ konstant bleibt und nur noch Kondensat durch die unvermeidlichen Wärmeverluste infolge mangelnder Isolation entsteht.

Häufig verzichtet man auf eine Kondensatableitung aus Härtekesseln dieser Art von vornherein wegen der damit verbundenen Dampfverluste. Das hat jedoch die Ansammlung von Kondensat im unteren Teil des Härtekessels zur Foige und führt im oberen Bereich zu höheren Temperaturen als im unteren Teil des Härtekessels. Insbesondere bei höheren Dampftemperaturen und/ oder -diücken ergeben sich daraus Materialspannungen, weil sich der relativ lange Härtekessel unter dem Einfluß de;· Temperaturunterschiede und dos Kondensatgewichtes bananenförmig verformt Solche Spannungen können zu Rissen führen, die natürlich vermieden werden müssen. Dann aber ist eine rechtzeitige und vollständige Ableitung des Kondensats erforderlich.

Für die Kondensatableitung sind thermodynamische Ableiter mit den eingangs bezeichneten Merkmalen be-J-:annt. Hierbei handelt es sich um ein in die Kondensatableitung einzubauendes Gehäuse, in dem ein festes Wehr vorhanden ist, das der Kondensatstrom unter dem Einfluß des sich aufbauenden Druckes überwinden muß. Das Wehr endet an einem oberen Gehäuseraum, in dem eine bewegliche Steuerplatte angeordnet ist, die den betreffender, Gehäuseraurn und das Wehr abschließen, aber für den Obertritt von Kondensat auch freigeben kann und mit dem Druck des Kondensates in ihre Offenstellung gehalten wird.

Die Erfahrungen mit solchen Ableitern zeigen, daß bei unregelmäßigem Kondensatanfall, wie er u. a. in den beschriebenen Härtt.tesseln auftritt, erhebliche Dampfverluste herbeigeführt werden, weil Dampf bei angehobener Steuerplatte durch die Kondensatableitung austritt Ferner hat sich gezeigt, daß Feststoffbestandteile im Kondensat, insbesondere verkrustend und abrasiv wirkende Feststoffbestandteile, wie sie ir> den beschriebenen Härtekesseln in Form von Sand aus den Rohlingen in das Kondensat übertreten, die Steuerplatte, aber auch das Gehäuse in sehr kurzen Zeiträumen verkrusten und zerstören können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Kondensatableitung der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, welche bei unregelmäßige.:? Kondensatanfall im wesentlichen dampfverlustfrei arbeitet und das Verkrusten sowie die damit verbundenen Zerstörungen, insbesondere infolge von Feststoffpartikeln im Kondensat verhindert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst, wobei zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale gekennzeichnet sind.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß das Kondensat praktisch den Querschnitt des Absperrorganes mit Kondensat ausfüllt, so lange hinreichende Mengen von Kondensat abzuführen sind. Dadurch wird eine erhebliche Strömungsgeschwindigkeit im Absperrorgan erzielt und aufrechterhalten. Darauf beruht die Vermeidung von Verkrustungen und die damit verbundenen Zerstörungen, die bislang aufgetreten sind. Für Härtekessel bedeutet dies, daß in der Anfangsphase das Absperrorgan praktisch ständig offen ist, wobei jedoch wegen des hohen Kondensatanfalles kein Dampf verloren geht. In einer anschließenden weiteren Phase geht der Kondensatanfall zurück; dann tritt ein wiederholtes Öffnen und Schließen des Absperrorganes auf. In der beschriebenen weiteren Phase wird das Absperrorgan nur noch gelegentlich, nämlich nach Maßgabe des relativ geringen Kondensatanfalles geöffnet und geschlossen, worauf die dampfverlustfreie Betriebsweise der Einrichtung beruht.

Es ist zwar bei einem elektrischen Wasserstandsan-

zeiger bekannt (DE-PS 6 39 933), durch Steuerung einer Speisewasserpumpe den Zulauf von Wasser zu einem Behälter in Abhängigkeit vom jeweiligen Wasserstand zu steuern. Dies erfolgt durch zwei in dem geschlossenen Gefäß angeordnete Elektroden, die den jeweiligen Wasserstand anzeigen, wobei von oben in den Behälter Dampf eingeführt wird, während das Wasser über einen unteren Anschluß des Behälters eintritt. Dieser vorbekannten Einrichtung ist allerdings das Problem, bei einer Kondensatableitung und bei unregelmäßigem Kondensatabfall das Verkrusten sowie die damit verbundenen Zerstörungen zu vermeiden, fremd.

Ferner ist es bekannt (US-PS 39 05 385), die Ableitung von Kondensat aus einem geschlossenen und mit einer Dampfzuleitung versehenen Behälter in Abhängigkeit von der Höhe des Kondensatspiegels innerhalb dieses Behälters vorzunehmen. Bei der vorbekannten Einrichtung wird einem Behälter über eine Dampfzuleitung Dampf und Kondensat gleichzeitig zugeführt, wobei sich letzteres im unteren Teil des Behälters absetzt. Unter dem Dampfdruck innerhalb des Behälters steigt das Kondensat in einem Standrohr nach oben, wo es eine Elektrode zum öffnen eines Absperrorgans betätigen kann, so daß das Kondensat abfließt Bei der vorbekannten Einrichtung ist allerdings über die Maßnahme einer Kondensatableitung in Abhängigkeit von der Höhe des Kondensatspiegels hinaus kein Betrag zu entnehmen, wie das etwa bei Härtekesseln in der Kalksandsteinfabrikation anstehende Problem von Verkrustungen bei der Kondensatableitung behoben werden kann.

Vorzugsweise ist das Meßgefäß an die Dampfzuleitung des Behälters mit Hilfe einer im oberen Teil des Meßgefäßes mündenden Zweigleitung angeschlossen, so daß das Meßgefäß unter denselben Druck, wie der Behälter, gesetzt wird, wobei jedoch über das Kondensatniveau im Meßgefäß, das als Flüssigkeitsverschluß wirkt, ein Übertritt von Dampf in die Kondensatableitung verhindert ist

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird pin elektrischer Niveautester zusammen mit einem pneumatisch gesteuerten Absperrorgan verwendet. Abgesehen davon, daß solche Einrichtungen handelsüblich und daher leicht zu beschaffen sind, hat die erfindungsgemäße Einrichtung in dieser Ausführungsform auch den Vorteil, daß man Absperrorgane mit großen Durchflußquerschnitten, beispielsweise Kugelhähne verwenden kann, die gegen die abrasive Wirkung von im Kondensat enthaltenden Feststoffpartikeln relativ unempfindlich sind.

Nachfolgend wird ehe Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, welche die Erfindung schematisch, d. h. unter Fortlassung aller für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Einzelheiten wiedergibt. Darin zeigt

F i g. 1 die erfiniiungsgemäße Einrichtung am Beispiel einer elektropneumatischen Steuerung, sowie

F i g. 2 ein Diagramm zur Wiedergabe der verschiedenen Betriebsphasen.

Der mit 1 bezeichnete Härtekessel ist ein Druckgefäß, das über eine Dampfzuleitung 2 mit etwa 14 bar Überdruck beaufschlagt werden kann, wobei der Dampf eine Temperatur von beisDielsweise 27O⁰C aufweist. In dem Härtekessel können durch an sich bekannte und deswegen nicht dargestellte Härtewagen Kalksandsteinrohlinge, z. B. Mauersteine eingesetzt werden.

Vor dem Eingang 3 in den Härtekessel 1 verzweigt sich die Dampfleitung 2. Eine Zweigleitung 4 führt zu einem Kondensattopf 5, der als Meßgefäß dient. Dabei mündet die Leitung 4 im oberen Teil des Kondensattopfes. Im unteren Teil geht eine Zweigleitung 6 für Kondensat ab, die an einer Verzweigung 7 endet An der Verzweigung 7 endet auch eine aus dem unteren Teil 8 des Härtekessels 1 abgehende Kondensatableitung 9. Der andere Zweig 10 der Kondensatableitung nimmt einen schematisch wiedergegebenen Kugelhahn 11 auf, der mit Hilfe eines pneumatisch betätigten doppelt wirkenden Schubkolbengetriebes 12 in seine Offen- bzw.

ίο Geschlossenstellung verbracht werden kann.

Durch den Deckelverschluß 13 des Kondensattopfes 5 sind die elektrischen Leitungen 14 und 15 je einer Sonde 16 bzw. 17 herausgeführt. Die Sonden 16 und 17 sind Elektroden, die beispielsweise aus modifizierten Kraftfahrzeugzündkerzen bestehen, die dadurch für den erwähnten Druck und die Temperatur des abzuleitenden Kondensates verwendbar gemacht sind.

Die Leitungen 14 und 15 führen zu einem an sich bekannter, und in einem Steuerschrank 20 untergebrachten elektrischen Niveautester 21. In dem Niveautester befindet sich ein Schaltrela!<·- 22; außerdem hat der Niveautester mehrere elektrische A !Schlüsse, nämlich für die R- und die Mp-Phase mit 1' und 2' bezeichneten Anschlüsse, ferner die Anschlüsse 3' und T für eine elektrische Leitung 24, die zum Deckelverschluß 13 führt, d-e Anschlüsse 4' und 5' für die Leitungen 26 und 27 eines Stufenschalters 28 mit den Stellungen »Zu«, »Automatik« und »Auf« sowie schließlich die Anschlüsse 8' und 9' für die bereits erwähnten Leitungen 14 und 15, welche zu den Elektroden 16 und 47 im Kondensattopf führen.

Außer dem Niveautester 21 und dem erwähnten Stufenschalter 28 befindet sich im Steuerschrank noch ein Vier/Zweiwegemagnetventil 29 mit elektrischer Betätigung 30. Das Wegeventil dient zur Steuerung einer Druckluftleitung 32 auf je eine vor und hinter den Kolben des Schubkolbengetriebes 12 führende Zweigleitung 33 bzw. 34.
Die vorstehende Einrichtung arbeitet wie folgt·

Nachdem die Rohlinge in den Härtekessel 1 eingesetzt worden sind und Dampf aus der Leitung 2,3 zugefünrt wird, steht sofort Kondensat im Härtekessel an. Durch die Kondensatleitung 9 und den Zweig 6 fließt das Kondensat bei geschlossenem Absperrorgan 11 in den Kondensattopf 5 und baut dort einen Flüssigkeitsspiegel auf, der schnell ansteigt und schließlich das Niveau der oberen Elektrode 16 erreicht. Dann wird der elektrische Widerstand sehr klein, d. h. praktisch null. Steht der Stufenschalter 28 auf »Automatik«, so wird im

so Niveautester das Relais 22 geschaltet, wodurch das Magnetventil 29 betätigt wird und Leitung 32 mit der Leitung 33 verbindet. Hierdurch wird der Kolben im Schubkolbengetriebe 12 beaufschlagt und öffnet den Kug.lhahn 11. Unter dem im Härtekessel herrschenden Dampfdruck fließt das Kondensat nunmehr durch die Zweigleitung 10 au. Wegen des unter dem Dampfdruck aus der Leitung 4 stehenden Kondensattopfes 5 wird hierbei auch das Niveau im Kondensattopf 5 abgesenkt, bis die obere Elektrode 16 aus dem Kondensat auftaucht. Dadurch wird schließlich der elektrische Widerstand praktisch unendlich groß.

Hierdurch schaltet das Relais 22 im Niveau:ester 21 auf den Anschluß 5' mit der Folge, daß das Magnetventi! 29 durch seine elektrische Betätigung 30 abfällt und

b5 nunmehr die DrucHuftleitung 32 mit der Zweigleitung 34 verbindet. Damit wird der Kolben im Schubkolbengetriebe 12 umgesteuert und schließt den Kugelhahn. Infolgedessen wird die Kondensatleitung 10 geschlos-

ΔΙ

Dadurch, daß die Anordnung, wie aus Fig. 1 ersichtlich, getroffen ist, kann aus der Leitung 4 kein Dampf in die Leitung 6 und damit in die Kondensatleitung 10 gelangen, solange der Kugelhahn 11 geöffnet ist. Vielmehr wirkt das Kondensatniveau im Kondensattopf 5 als Flüssigkeitsverschluß.

Das Diagramm nach Fig. 2 zeigt die verschiedenen Betriebszustände. Auf der Abszisse des Diagramms sind schematisch die Drücke wiedergegeben, während die Ordinate die Zeit angibt.

Wie das Diagramm zeigt, steigt entsprechend der Kurve a im Bereich A zu Anfang der Druck im Härtekessel langsam an. Hierdurch entsteht relativ viel Kondensat, so daß der Kugelhahn 11 praktisch im Bereich A ständig geöffnet ist.

Kurz bevorder Druck im Härtekessel 1 den Betriebsdruck erreicht, der durch die Waagerechte b im Diagramm angegeben ist. ergibt sich eine labile Zwischenphase B, während der Kugelhahn häufig geöffnet und geschlossen wird. Hierbei kommt es praktisch zu keinen Dampfverlusten aus den eingangs angegebenen Gründen.

An die Phase ß schließt sich die eigentliche Härtephase Can, in der es nur noch gelegentlich zur Kondensatableitung bei geöffnetem Kugelhahn 11 kommt. Kondensat entsteht in dieser Phase, nämlich praktisch nur durch die unvermeidlichen Isolationsmängel. Schließlich fällt der Druck im Bereich D wieder auf null ab, wenn die Härtung beendet ist und der Härtekessel entleert werden sol!.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Ableitung von Kondensat aus geschlossenen und mit einer Dampfzuleitung versehenen Härtekesseln für die Kalksandsteinfabrikation mit Hilfe eines in eine Kondensatableitung eingebauten Absperrorganes, dessen Verschluß mit Hilfe einer Steuerung in seine Offen- oder Geschlossenstellung verbracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatableitung (9) eine Verzweigung (7) aufweist, an der eine aus dem unteren Teil eines Meßgefäßes (5) abgehende Kondensatleitung (6) endet und vor der ein weiterer Zweig (10) ausgeht, in den das Absperrorgan (It) eingebaut ist, und daß in dem unter Druck stehenden Meßgefäß (5) der Kondensatspiegel in an sich bekannter Weise zur Erzeugung von Steuerimpulsen fCr die Offen- oder die Geschlossenstellung des Abspeirorganes(ll)rticnt

2. Einrichtung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgefäß an die Dampfzuleitung (2) des Behälters (1) mit Hilfe einer im oberen Teil des Meßgefäßes mündenden Zweigleitung (4) angeschlossen ist.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen elektrischen Niveautester (21) und ein pneumatisch gesteuertes Absperrorgan (11,12).

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan (11) als Kugelhahn ausgebildet ist.