Automation im Dampfkesselbetrieb

Schutz vor Überlast und Folgeschäden in Dampfkesselanlagen durch automatische Anfahrtssteuerung

Schutz vor Überlast bei Großwasserraum- Dampfkesselanlagen durch Automatisches An- und Abfahren.

Dipl. Wirtschaftsing. (FH), Dipl. Informationswirt (FH) Markus Tuffner
Die Abkürzung SUCcess steht bei Loos für “Start-Up-Control combined with Shutdown and Standby”, einer Steuerungsund Ausrüstungsvariante, welche einen automatischen Dampfkesselbetrieb in den Betriebsarten Normalbetrieb, Warmhaltebetrieb, kalte Bereitschaft (Cold- Stand-By) bzw. sofortige Bereitschaft (Hot-Stand-By) ermöglicht, s.Abb.1. Der Dampfkessel kann hierbei per Knopfdruck oder mittels externem Anforderungssignal vollautomatisch und kesselschonend aus dem kalten Zustand angefahren?, abgefahren und während des Normalbetriebes gegen Überlast geschützt werden.


1. Technischer Hintergrund

1.1 Anfahren aus dem kalten Zustand

Kaltstarts bewirken für Großwasserraumkessel eine erheblich größere mechanische Belastung als der Regelbetrieb. Diese treten nach Stillstandszeiten oder bei Mehrkesselanlagen mit Folgesteuerung ohne Druck- und Temperaturhaltung (Cold- Stand-By) auf und zeichnen sich dadurch aus, dass das Wasser im Kessel nicht siedet. Der Grund für die höhere mechanische Belastung bei Kaltstarts ist der gegenüber dem Regelbetrieb wesentlich höhere Temperaturunterschied zwischen Flammrohr und Kesselmantel.

Deswegen dehnt sich das Flammrohr zum Kesselmantel deutlich stärker aus als im Regelbetrieb. Dies führt zwischen Flammrohr und Kesselmantel bzw. Flammrohr und kälteren Rauchrohren zu einer erheblich gesteigerten mechanischen Beanspruchung der jeweiligen Verbindungs- und Verankerungselemente wie z.B. Flammrohr-Bodenverbindung, Ankerrohre, Flammrohr-Wendekammerverbindungen oder Eckanker. Verstärkt wird diese Belastung noch, wenn während der Anfahrprozedur keine oder nur eine sehr geringe Dampfblasenbildung stattfinden kann, was zum Beispiel bei geschlossener Dampfentnahmearmatur der Fall ist.

Der im Dampfkessel normal vorhandene Naturumlauf (Abb.2) springt nicht an. Temperaturschichtungen im Kessel (unten kalt, oben heiß) mit zusätzlichen Wärmespannungen sind die Folge.

1.2 Überlast und hohe Laständerungsgeschwindigkeiten

Jeder Dampfkessel ist für eine bestimmte Nennleistung ausgelegt, die er dauerhaft bereitstellen kann. Übersteigt die Dampfentnahmemenge diese Nennleistung, sinkt der aktuelle Betriebsüberdruck des Kessels, obwohl die Feuerung ihre maximale Leistung erbringt. Durch das – je nach Lastspitze – mehr oder weniger schnelle Absinken des Betriebsüberdruckes und der einhergehenden Reduzierung der Siedetemperatur kommt es im Wasserinhalt des Kessels zu Nachverdampfungseffekten. D.h. im gesamten Wasserinhalt des Kessels bilden sich zusätzliche Dampfblasen. […]

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