DE4105404A1 - Heiz- und kuehlkreislauf - Google Patents
Heiz- und kuehlkreislaufInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein mit einer Pumpe aufgebautes Heiz-
und Kühlsystem, das durch entsprechende Druckregelung in mehre
re Kreisläufe mit unterschiedlichem Temperaturniveau aufgeteilt
wird.
Zur Herstellung diverser Produkte werden in Rührbehältern
unterschiedliche physikalisch-chemische Prozesse im Batch-Ver
fahren durchgeführt. Bei der Durchführung dieser Reaktionen ist
eine genaue Temperaturführung notwendig, da die Qualität des
Produktes sowie die Reproduzierbarkeit des Ansatzes entschei
dend davon abhängig sind. Der Temperaturbereich durchläuft
dabei Werte von -25 bis +200°C (bei Wärmeträgeranlagen auch
noch wesentlich höher).
Für die Beheizung und Kühlung solcher Chargenprozesse werden
folgende Verfahren angewandt:
- - Dampfbeheizung und Wasserkühlung
- - Warmwasserkreisläufe mit Einfahren von Dampf oder Wasser entsprechend der Regelung (offene Systeme)
- - Druckwasserkreisläufe mit Einblasen (Düse) von Dampf und direkter Zuführung von Kühlwasser. Die Ausschleusung er folgt über eine Niveausteuerung
- - Druckwasserkreislauf mit Einblasen (Düse) von Dampf und in direkter Wasserkühlung
- - Druckwasserkreislauf mit zwei primären Kreislaufsystemen (heiß und kalt) sowie einem Sekundärkreislauf
Die offenen Heiz- und Kühlsysteme sind durch zahlreiche Nach
teile gekennzeichnet:
- - hohe Korrosionen im System
- - beim Auftreten von Leckagen können Schadstoffe aus dem Reaktor (wassergefährdenden Stoffe) un kontrolliert über das Kühlwassersystem in das Gewässer gelangen
- - ungünstiges Regelverhalten (Zweiphasensystem)
Bei den Druckflüssigkeitskreisläufen mit direkter Dampf- und
Kühlwasserzufuhr sind die erwähnten Nachteile ebenso vorhanden.
Erfolgt die Kühlung indirekt über Wärmeaustauscher, so verbes
sern sich zwar die Korrosionsverhältnisse, es bleibt jedoch die
unter Druck vorzunehmende Ausschleusung (Standregelung) des
überschüssigen Wassers. Außerdem ist dieses System nur auf
Druckwasser begrenzt und damit im Bereich tieferer Temperatu
ren (Wasser-Glykol-Gemisch) nicht einsetzbar.
Das Druckflüssigkeitskreislaufsystem mit primären und sekundä
ren Kreisläufen, das mit einem Einstoffmedium (z. B. Wasser/Gly
kol) arbeitet, vermeidet zwar die Nachteile der erwähnten
Verfahren, ist jedoch apparativ, rohrleitungs- und regelungs
technisch aufwendig. Da es sich hier außerdem um eine zentrale
Erzeugung der Primärenergien (heiß/kalt) handelt, ist der
Einsatz nur sinnvoll bei mehreren an den Energieschienen ange
schlossenen Reaktoren. (Thier, B.: Temperiersysteme für Chargenprozesse mit
integrierter Käalteanlage. 3R international 29 (1990) 12, S. 644-648.)
Bei dem entwickelten Verfahren werden in dem Kreislaufsystem
mit einer Pumpe durch entsprechende Schaltungen und Druckregel
ungen Haupt- und Nebenkreisläufe gebildet, die unterschiedliche
Temperaturen haben und somit für eine zyklische Heiz- und
Kühltechnik eingesetzt werden können.
In dem Fließschema Zeichnungs-Nr. T10-01-01 ist das Verfahren
und die Schaltung des Heiz- und Kühlkreislaufes näher erläu
tert.
Mit Hilfe der Pumpe P1 wird der Hauptkreislauf aufgebaut, der
über die Druckregelung (PC) und das Ausdehnungsgefäß B1 läuft
und zu einem Stickstoff überlagerten Drucksystem (Systemdruck)
ausgebaut wird. Entsprechende Regelungen und Druckabsicherungen
sowie die Standmessung sind am Behälter B1 eingezeichnet.
Am Druckstutzen der Pumpe P1 werden drei Nebenkreisläufe ange
schlossen, die zu den Wärmeaustauschern W1, W2 und W3 führen,
in denen unterschiedliche Temperaturen eingestellt werden
(Beispiel 180°C; 40°C; -15°C). Die Beheizung oder Kühlung der
Wärmeaustauscher W1, W2 und W3 erfolgt durch Energieschienen
(HD-Dampf; Kühlwasser; Sole) mit Vor- und Rücklaufleitungen
durch entsprechende Temperatursteuerung (TIC). Die drei Wärme
austauscher W1, W2, W3 befinden sich in einem abgeschlossenen
Strang des Nebenkreislaufes, wobei der untere Abschluß durch
eine Rückschlagklappe, während der obere Abschluß durch die
Regelventile (Stellventile) RV1, RV2 und RV3 erfolgt. Somit
wird verhindert, daß die drei unterschiedlichen Temperatur
systeme sich austauschen. Zur Absicherung des Druckes z. B. bei
temperaturbedingten Volumenausdehnungen sind Sicherheitsventile
(SV) vorgesehen.
Die Steuerung des Heiz- und Kühlsystems erfolgt über die Tempe
ratur-Kaskade (TRCSA) des Reaktors R1 und der zyklischen Öff
nung der Stellventile (RV1, RV2, RV3).
Durch den Druckaufbau der Pumpe P1 liegt der Druck im Haupt
kreislauf (Druckregelung PC) und in den Nebenkreisläufen ca.
1-3 bar höher als im Drucksystem, das durch die N₂-Druckrege
lung eingestellt wird.
Durch Schaltung und Druckregelung kann also folgende Betriebs
fahrweise erreicht werden:
- - der Hauptkreislauf über Pumpe P1 läuft ständig über die Druckregelung (PC) um (generelle Betriebsphase)
- - wird der Reaktor R1 über die Regelung (TRCSA) angefahren, öffnet das Stellventil RV1 und das Heizmedium strömt über den Wärmeaustauscher W1 in den Mantelraum des Reaktors R1 ein (Heizphase)
- - ist die Temperatur im Reaktor R1 erreicht, setzt die Re aktion ein und es entwickelt sich Wärme (exotherme Reak tion). Das bedeutet, daß das Heiz-Stellventil RV1 schließt und das Kühlventil RV2 öffnet und sich somit ein entspre chendes Δt einstellt, um die Wärmemengen abzuführen (Kühlphase)
- - für die Temperaturführung des Prozesses unter Kühlwasser niveau (z. B. Kristallisation) steht ein weiterer Neben kreislauf mit -15°C zur Verfügung (W3), wobei das Regel ventil RV3 im Zyklus der Temperatur-Kaskade öffnet und ent sprechende Kaltflüssigkeit einströmt (Tiefkühlphase)
Als Heiz- und Kühlmedium wird dabei im gesamten System nur ein
Stoff (z. B. Wasser-Ethylenglykol) benutzt, so daß alle Kreis
läufe durchfahren werden können (Einstoffsystem).
Das erfindungsgemäße Heiz- und Kühlsystem weist folgende Vor
teile auf:
- - Geschlossenes, unter Stickstoff stehendes Druck flüssigkeitssystem
- - keine Korrosion
- - Auffangsystem für evtl. wassergefährdende Schadstoffe aus dem Reaktor (beim Auftreten von Leckagen)
- - gute Regelmöglichkeiten durch Mehrfachkomponenten mit unterschiedlichen Temperaturwerten (Mischregelung)
- - Kreislaufsystem mit einer Pumpe
- - Aufteilung dieses Systems in Haupt- und Nebenkreisläufe mit unterschiedlichem Temperaturniveau
- - individuelle Temperatursteuerung für eine Kesselanlage im Grenzbereich von ca. -20°C bis +200°C.
Claims (6)
- Geschlossenes und unter Stickstoff stehendes Druck flüssig keits-Umlaufsystem, gekennzeichnet durch:
- 1. Schaltung des Pumpensystems zu einem Haupt- und mehreren Nebenkreisläufen mit unterschiedlichen Temperaturwerten.
- 2. Aufbau unterschiedlicher Drucksysteme innerhalb des einen Pumpenkreislaufes.
- 3. Verwendung von Einstoffsystemen als Wärme-Kälteträger- Medium für alle Temperaturbereiche.
- 4. Einbinden des Heiz- und Kühlsystems mit den in der Temperatur unterschiedlichen Nebenkreisläufen in den Regelkreis des Reaktors (Temperatur-Kaskade).
- 5. Einbau von Rückschlagklappen unterhalb der Wärmeaus tauscher, um ein Rückströmen der in der Temperatur unterschiedlichen Medienströme zu verhindern.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914105404 DE4105404A1 (de) | 1991-02-21 | 1991-02-21 | Heiz- und kuehlkreislauf |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914105404 DE4105404A1 (de) | 1991-02-21 | 1991-02-21 | Heiz- und kuehlkreislauf |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4105404A1 true DE4105404A1 (de) | 1992-08-27 |
Family
ID=6425557
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19914105404 Withdrawn DE4105404A1 (de) | 1991-02-21 | 1991-02-21 | Heiz- und kuehlkreislauf |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4105404A1 (de) |
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- 1991-02-21 DE DE19914105404 patent/DE4105404A1/de not_active Withdrawn
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