Ein Kondensat-Nachbehandlungsfiltergehäuse in einer Hochtemperaturleitung hat eine engere Aufgabe, als sein Name vermuten lässt. Die Nachbehandlung selbst, also die Entfernung gelöster Ionen, erfolgt durch Ionenaustauschharz, und dieses Harz ist in der Regel temperaturempfindlicher als der davor installierte Edelstahlbehälter. Die Aufgabe des Gehäuses ist mechanischer Natur: Es soll Korrosionsprodukte und Verunreinigungen zurückhalten, bevor diese Pumpen, Wärmetauscher oder das Harzbett erreichen, oder feine Harzpartikel nach dem Durchlauf auffangen. Für Einkäufer geht es daher nicht nur darum, welches Gehäuse der Leitungstemperatur standhält. Es geht darum, an welcher Stelle im Kreislauf die Filtration erfolgen soll, welche Komponente die Temperaturbeständigkeit der gesamten Baugruppe begrenzt und welches Element für die jeweilige Aufgabe geeignet ist. Dieser Leitfaden behandelt diese Entscheidungen und die Details, die vor der Anforderung eines Angebots geklärt werden sollten.
Bei der Kondensataufbereitung wird das aus der Dampfnutzung zurückfließende Kondensat so aufbereitet, dass keine Verunreinigungen in den Kessel gelangen. Gemäß Überblick von „Power Engineering“ über die Kondensataufbereitung in Tiefbettanlagen, gibt es bei diesen Systemen zwei Ansätze: tiefe Schichten aus perlenförmigem Ionenaustauscherharz oder pulverförmiges Harz, das als Vorbeschichtung auf ein Filterelement aufgetragen wird. Keiner dieser Ansätze entspricht einem “Filtergehäuse” in dem Sinne, wie es ein Einkaufsteam normalerweise versteht. Ein Standardgehäuse mit Siebkorb, Kartusche oder Beutel umgibt den Polierer und erfüllt drei unterstützende Aufgaben:
Ob ein Polierer überhaupt benötigt wird, hängt von der Anlage ab. Derselbe Artikel in „Power Engineering“ besagt, dass eine Nachbehandlung in Niederdrucksystemen unter 600 psig in der Regel nicht erforderlich ist, da dort eine Chemikaliendosierung, eine Grobpartikelfiltration und eine Entkarbonisierung normalerweise ausreichen. In diesem Fall kann ein korrekt ausgelegtes Sieb oder Filtergehäuse die gesamte Lösung darstellen und ist kein Zusatz zu einem Harzsystem. Da es sich bei dem Artikel um einen älteren Fachbeitrag handelt, sollten Sie die darin genannten Druckbereiche als allgemeine Richtlinie betrachten und anhand der Speisewasseranforderungen Ihres Kesselherstellers überprüfen.
Ionenaustauscherharz legt die praktische Temperaturgrenze für die Reinigung fest, und diese Grenze liegt in der Regel deutlich unter der Temperatur einer heißen Kondensatleitung. Eine Zusammenfassung eines Fachartikels zum Thema Leistung von Ionenaustauscherharzen bei der Kondensataufbereitung bei hohen Temperaturen beschreibt das wachsende Interesse an der Polierung bei Temperaturen, die sich 60 °C nähern oder diese überschreiten, und bezeichnet den routinemäßigen Betrieb über 60 °C als “sehr belastend” für Harze. In derselben Zusammenfassung wird hinzugefügt, dass die Tiefbettpolierung bei erhöhten Temperaturen erfolgreich durchgeführt wurde, sofern die Harze richtig ausgewählt wurden und die Prozessauslegung sowie die Betriebspraxis solide sind.
Für einen Käufer verändert dies die Wohnungsfrage. Wenn die Leitung heißer ist, als es das Harz verträgt, trifft eines von zwei Dingen zu:
Keiner der beiden Fälle lässt sich durch den Kauf des leistungsstärksten verfügbaren Geräts lösen. Erkundigen Sie sich zunächst beim Konstrukteur der Poliermaschine oder beim Harzlieferanten nach der zulässigen Einlasstemperatur und richten Sie das Gehäuse entsprechend aus.
In der folgenden Tabelle sind die gängigen Positionen aufgeführt. Sie dient lediglich als qualitative Orientierungshilfe; die tatsächlichen Grenzwerte ergeben sich aus Ihrer Systemauslegung und den Datenblättern der Geräte.
| Position | Hauptaufgabe | Temperatureinwirkung | Typisches Gehäuse und Element | Was ist zu überprüfen? |
|---|---|---|---|---|
| Heiße Seite, vor dem Kühler oder den Pumpen | Grobe Kalkablagerungen, Rost und Verschmutzungen entfernen | Vollbereichstemperatur | Korbfilter mit perforiertem oder mit Netz ausgekleidetem Korb | Dichtungsmaterial, Druckstufe, Lochgröße, Überstand |
| Zwischen Kühler und Harzbehälter | Reduzierung der Partikelbelastung im Harzbett | Geringer, hängt jedoch von der Leistung des Kühlers ab | Kartuschen- oder Beutelgehäuse; reinigbares Metall- oder Einwegelement | Rückhaltegrad, Differenzdruckalarm, Fall eines Kühlerausfalls |
| Nach dem Ionenaustauscher | Harzperlen und Feinanteile zurückhalten | Auslasstemperatur des Polierers | Patronengehäuse, häufig doppelt ausgeführt oder mit Bypass versehen | Daten zu Rückhalteleistung und Harzpartikeln, Sauberkeit, Austauschverfahren |
| Partikelfilterung in der Heißphase ohne Kühlung | Feine Feststoffe bei Anlagentemperatur auffangen | Vollbereichstemperatur | Gehäuse mit einem vollständig aus Metall bestehenden Sinterelement | Klassifizierung aller medienberührten Bauteile, Reinigungsverfahren, Grenzwerte für den Differenzdruck |
Korbfilter sind die übliche Wahl, um die gröbsten Verunreinigungen abzufangen. Ein Korbsieb aus rostfreiem Stahl Mit einem herausnehmbaren, perforierten Korb und einem verschraubten Deckel ist das Produkt auf der Produktseite für bis zu 150 psi (10 bar) und maximal 356 °F (180 °C) angegeben, wobei dieser Wert jedoch vom Dichtungsmaterial und der Druckstufe abhängig ist. Die Filterfeinheiten von 50 bis 3.000 µm hängen von der gewählten Perforation oder dem gewählten Maschengewebe ab. Die angegebene Temperatur ist ein Höchstwert, der nur unter bestimmten Bedingungen gilt, und stellt keine Garantie für jede Konfiguration dar.
Korbfilter dienen eher dem Schutz der Anlagen als der Reinigung. A Industrielles Sieb mit Schnellzugang ist für die Vorfiltration vorgesehen, wobei der Korb im Rahmen der routinemäßigen Wartung herausgehoben und gereinigt werden kann. In einer Heißlinie erfordert diese Routine das Absperren, Druckentlasten und Abkühlen, bevor der Deckel geöffnet werden kann; daher lohnt es sich, eine Duplex-Anordnung oder einen Bypass in Betracht zu ziehen, wenn Ausfallzeiten kostspielig sind.
Für kleinere Durchflussmengen, Nebenströme und OEM-Skids gilt: a Filtergehäuse aus Edelstahl für Einzelkartuschen bietet einen kompakten Behälter mit Schnellverschluss, Dichtungsring und Gewindeanschlüssen. Der Verschluss und der Dichtungsring sollten bei Hochtemperaturanwendungen besonders berücksichtigt werden, da häufig die Art des Elastomers oder der Dichtung die einsetzbare Temperatur bestimmt und nicht der Edelstahl.
Das Element ist genauso wichtig. A reinigbare Filterpatrone aus gesintertem Drahtgeflecht verbindet mehrere gewebte Netzschichten zu einer starren Struktur. Auf der Produktseite sind Nennwerte von 0,5 bis 100 µm, ein Betriebsbereich bis zu 315 °C und ein Differenzdruck bis zu 8,6 bar (125 psi) angegeben, mit Anschlussformen DOE, 222/SOE, 226/SOE sowie Gewindeanschlüsse und eine Reinigung durch Rückspülung, Ultraschallreinigung oder kompatible chemische Reinigung. Da das Element vollständig aus Metall besteht, entfällt ein Polymer aus der Temperaturgleichung. Die Nennleistung des Elements entspricht jedoch nicht der Nennleistung der Baugruppe. Vergewissern Sie sich, dass die Ausführung der Endkappen zum Kartuschensitz des Gehäuses passt, und legen Sie die niedrigste Nennleistung in der Kette als Grundlage für Ihre Auslegung zugrunde.
A Edelstahl-Beutelfiltergehäuse mit seitlichem Einlass Die Flüssigkeit wird seitlich zugeführt und am Boden wieder abgeleitet. Auf der Produktseite sind 1 bis 200 µm, bis zu 120 °C und bis zu 10 bar angegeben. Beutel bieten in der Regel eine höhere Schmutzaufnahmekapazität als eine einzelne kleine Patrone, was sich für außergewöhnliche Betriebsbedingungen mit starker Freisetzung von Korrosionsprodukten eignet. Der Nachteil ist, dass das Beutelmaterial und die Nähte die Temperatur bereits vor dem Gehäuse begrenzen können und Einwegbeutel einen Arbeitsaufwand beim Austausch sowie Abfall verursachen. Erkundigen Sie sich nach der Temperaturbeständigkeit des jeweiligen Beutelmaterials und nicht nur nach der des Gehäuses.
Wenn ein Standard-Kartuschenformat nicht in das Gerät passt, ist eine industrielles Filterrohr aus Sintermetall kann anhand von Außendurchmesser, Innendurchmesser, Länge, Porengröße und Legierung spezifiziert werden. Auf der Produktseite sind die Werkstoffe Edelstahl 316L und 904L, Monel, Hastelloy, Inconel und Titan mit Porengrößen von 0,1 bis 90 µm aufgeführt. Diese Option eignet sich für OEM-Skids und kundenspezifische Behälter. Die Wahl einer hochwertigeren Legierung ist mit zusätzlichen Kosten verbunden und sollte sich nach definierten chemischen oder thermischen Anforderungen richten, nicht aus Gewohnheit erfolgen.
| Option | Typische Funktion in der Schaltung | Bauteil, das in der Regel die Temperatur begrenzt | Wartungsmodell |
|---|---|---|---|
| Perforierter oder mit Netz ausgekleideter Korb | Grobkörniger Schutz auf der heißen Seite | Deckeldichtung, Nenndruck des Gehäuses | Herausnehmen und waschen |
| Einzelpatrone mit gesintertem Siebelement | Vorfilter oder Harzfilter bei geringeren Durchflussmengen | Klemmdichtung und Dichtungsring | Rückspülung oder Ultraschallreinigung |
| Beutel in einem Gehäuse mit seitlichem Einlauf | Höhere Feststofffrachten, Vorfilter | Beutelmaterial und Nähte, Verschlussversiegelung | Einwegbeutel ersetzen |
| Gesintertes Metallrohr in einem maßgefertigten Behälter | OEM- und auf einem Rahmen montierte Ausführungen | Auslegung von Dichtungen und Verbindungen, Nennleistung des Behälters | Vor Ort reinigen oder ausbauen und reinigen |
Die tatsächliche Temperaturbeständigkeit eines Gehäuses entspricht dem niedrigsten Nennwert unter den folgenden Komponenten: Gehäuse, Deckeldichtung, O-Ringe, Heizelement, Manometer und Ablassanschlüsse sowie dem Druck, bei dem dieser Nennwert gilt. Temperatur- und Druckwerte hängen oft zusammen: Ein bei einem bestimmten Druck angegebener Wert gilt möglicherweise nicht bei einem anderen Druck. Fordern Sie daher eine schriftliche Angabe der Nennwerte für genau das Modell, das Dichtungsmaterial und die Druckkombination an, die Sie kaufen möchten, anstatt sich auf einen allgemeinen Wert für eine Kategorie zu verlassen.
Heißes Kondensat befindet sich oft nahe der Sättigungsgrenze. Erläuterung von Spirax Sarco zum Thema Blitzdampf stellt fest, dass bei einer Druckreduzierung von heißem Kondensat Blitzdampf freigesetzt wird, und führt als Beispiel an, dass Wasser bei 170 °C bei jedem Druck unter 6,9 bar g siedet. Als technische Schlussfolgerung – und nicht als aus einer Quelle stammende Regel – gilt: Ein Verstopfungselement verursacht einen Druckabfall, der nahezu gesättigtes Kondensat stromabwärts des Elements zur Dampfbildung antreiben kann. Fragen Sie den Verfahrenstechniker nach der Spanne zwischen Betriebsdruck und Sättigungsdruck bei der Leitungs-Temperatur und stellen Sie den Differenzdruckalarm so ein, dass er auslöst, bevor diese Spanne aufgebraucht ist.
SS304 und SS316L sind die gängigen Edelstahlsorten für Filtergehäuse, wobei 316L eine sinnvolle Grundauswahl darstellt, wenn Chloridvorkommen möglich sind. Dies ist jedoch kein Allheilmittel. Die technischen Hinweise von Alleima zu Spannungsrisskorrosion besagt, dass chloridinduzierte Rissbildung normalerweise bei Temperaturen über 60 °C auftritt und dass austenitische Stähle der Sorten ASTM 304 und 316 nur eine begrenzte Beständigkeit dagegen aufweisen. Normales, gereinigtes Kondensat weist einen sehr geringen Chloridgehalt auf, doch derselbe Artikel in „Power Engineering“ identifiziert das Eindringen von Kühlwasser in den Kondensator als eine weitaus ernstere Verunreinigungsgefahr. Ein Gehäuse, das im Normalbetrieb sicher ist, kann während einer Betriebsstörung mit anderen chemischen Bedingungen konfrontiert werden. Definieren Sie in Ihrer Angebotsanfrage den realistischen Chloridgrenzwert und lassen Sie einen Werkstoffingenieur entscheiden, ob Standardgüten akzeptabel sind, insbesondere bei geschweißten, beanspruchten Bauteilen, die bei Temperaturen über 60 °C betrieben werden.
Eine feinere Einstufung ist nicht automatisch besser. Ist sie zu fein, wird das Element schnell belastet, der Differenzdruck steigt an und der Polierer muss möglicherweise häufig unterbrochen werden. Ist sie zu grob, gelangen Harzfeinanteile durch. Ermitteln Sie die erforderliche Rückhaltefähigkeit anhand der Angaben des Poliererherstellers und der Partikeldaten des Harzlieferanten und wählen Sie dann die passende Perforation, Maschenweite oder Porengröße aus. Legen Sie gleichzeitig fest, wie der maximale Differenzdruck, der Bypass und die Alarmeinstellungen funktionieren sollen.
Reinigungsfähige Metallelemente verlagern die Kosten von den Verbrauchsmaterialien auf den Reinigungsaufwand und die Reinigungsverfahren. Sie eignen sich für Standorte, an denen eine Rückspülung oder Ultraschallreinigung möglich ist und an denen Polymermedien durch die Temperatur eingeschränkt wären. Sie erfordern ein Reinigungsverfahren, das mit der Legierung und dem Prozess kompatibel ist, sowie eine Validierung, dass sich der Differenzdruck nach der Reinigung in akzeptablem Maße wiederherstellt. Einwegbeutel oder -kartuschen vereinfachen den Austausch, verursachen jedoch laufende Kosten und zusätzlichen Aufwand bei der Abfallentsorgung.
Nicht automatisch. Die gängige Vorgehensweise besteht darin, das Gehäuse auf den heißesten Punkt im Prozessdiagramm abzustimmen. Das ist bei einem Schmutzfänger vor einem Kühler richtig, kann jedoch bei einem nach der Kühlung angeordneten Harzabscheider zu einer Überdimensionierung führen, was zusätzliche Kosten und manchmal auch längere Lieferzeiten verursacht, ohne dass dadurch ein betrieblicher Nutzen entsteht. Auch der gegenteilige Fehler tritt häufig auf: Die Auslegung eines nachgeschalteten Gehäuses nur für normale Betriebstemperaturen, wobei ein Ausfall des Kühlers, der heißes Kondensat dorthin leitet, außer Acht gelassen wird.
Eine bessere Grundlage bildet der plausible Störfall an jedem Standort. Betrachten wir ein Beispielszenario – es handelt sich nicht um einen realen Kundenfall. Eine Anlage führt Kondensat mit einer Temperatur von etwa 95 °C einem Polierer zu, dessen Harzlieferant die Einlasstemperatur auf etwa 50 °C begrenzt. Der Schmutzfänger vor dem Kühler muss für die volle Leitungstemperatur ausgelegt sein. Der Harzabscheider nach dem Polierer ist normalerweise einer viel niedrigeren Temperatur ausgesetzt, doch eine Hochtemperaturabschaltung am Polierer-Einlass könnte die Belastung begrenzen, der er bei einem Ausfall des Kühlers ausgesetzt ist. Das Konstruktionsteam entscheidet dann, ob der Abscheider diesen Ausfall überstehen muss oder ob die Abschaltung ihn schützt. Die hier genannten Zahlen dienen lediglich der Veranschaulichung.
Ein Lieferant kann allein anhand der Angabe “Hochtemperaturkondensat” kein geeignetes Gehäuse empfehlen. Die folgenden Felder ermöglichen eine genaue Angebotserstellung und reduzieren den Nacharbeitsaufwand.
| RFQ-Feld | Warum das wichtig ist |
|---|---|
| Position im Kreislauf (vor dem Kühler, zwischen Kühler und Polierer oder nach dem Polierer) | Ermittelt die Temperaturbelastung und die erforderliche Haltezeit |
| Normal-, Höchst- und Störungstemperatur | Legt Anforderungen an Dichtung, Element und Gehäuse fest |
| Betriebs- und Auslegungsdruck sowie gegebenenfalls Unterdruckbedingungen | Legt die Körperbewertung und die Blinkmarge fest |
| Durchflussmenge und zulässiger Differenzdruck | Ermittelt die Gehäusegröße und die Elementfläche |
| Kondensatchemie, einschließlich der Dosierung von Aminen oder Ammoniak sowie etwaiger Chloridschwankungen | Beeinflusst die Materialgüte und die Kompatibilität der Dichtungen |
| Art der Verunreinigung und Partikelgröße bzw. Angaben zur Harzgröße für einen Filter | Bestimmt die Maschenweite, Perforationsgröße oder Porengröße |
| Anschlussart und -größe | Vermeidet Nacharbeiten an Adaptern und Rohrleitungen |
| Elementtyp, Ausführung der Endkappen und Reinigungsmethode | Gewährleistet die Passgenauigkeit und einen praktikablen Wartungsplan |
| Anforderungen an Material, Oberflächenbeschaffenheit und Dokumentation | Umfasst Güteklasse, Passivierung, Materialprüfberichte sowie alle geltenden Normen für Druckbehälter bzw. Inspektionsunterlagen |
| Menge, Lieferplan und Ersatzteile | Wirkt sich auf die Vorlaufzeit und die Ersatzteilstrategie aus |
Bitten Sie den Lieferanten, die Temperatur- und Druckwerte für die genaue, im Angebot angegebene Konfiguration schriftlich zu bestätigen. Bei OEM- oder Sonderanfertigungen sollten Sie ein Muster anfordern oder die Zeichnungen prüfen lassen, bevor Sie sich auf eine Produktionsmenge festlegen.
Nein. Unter Kondensatreinigung versteht man die Entfernung gelöster ionischer Verunreinigungen, die mittels Ionenaustauscherharz oder ähnlicher Verfahren erfolgt. Ein Filtergehäuse entfernt Partikel. Es unterstützt die Reinigung, indem es die Anlagen schützt, die Belastung durch Feststoffe verringert und feine Harzpartikel zurückhält.
Dies hängt von der Art und dem Zustand des Harzes ab; erkundigen Sie sich daher bitte beim Harzlieferanten. In der Fachliteratur wird der Betrieb bei Temperaturen über 60 °C als sehr belastend für Harze beschrieben, obwohl er mit den richtigen Harzen und einer entsprechenden Konstruktion möglich ist.
Häufig. Harzfilter werden üblicherweise hinter Ionenaustauschern eingesetzt, um Harzkügelchen und Feinanteile zurückzuhalten, und sie sind in der US-amerikanischen EPR-Konstruktionsbeschreibung vorgesehen. Die Anforderungen variieren je nach Anlage; überprüfen Sie daher die Spezifikationen des Herstellers der Nachbehandlungsanlage.
316L ist die vorsichtigere Grundauswahl, wenn Chlorid vorhanden sein könnte, doch keine der beiden Güteklassen ist bei Temperaturen über etwa 60 °C immun gegen chloridinduzierte Spannungsrisskorrosion. Bewerten Sie den schlimmsten denkbaren Chlorid-Ausreißwert und lassen Sie geschweißte, beanspruchte Bauteile von einem Werkstoffingenieur überprüfen.
Dies kann der Fall sein, wenn die Temperatur den begrenzenden Faktor darstellt, da ein vollständig aus Metall bestehendes Element die Einschränkungen von Polymeren umgeht und gereinigt sowie wiederverwendet werden kann. Beutel eignen sich möglicherweise für hohe Feststofffrachten und einen einfacheren Austausch. Die Wahl hängt von der Reinigungsfähigkeit und dem Differenzdruck ab.
Denn die zulässige Temperatur hängt vom Dichtungswerkstoff, vom Druck, vom Element und von der Konfiguration ab – nicht allein vom Gehäuse. Fordern Sie eine schriftliche Nennleistung für das genaue Modell und die Dichtung an, die Sie kaufen möchten, und legen Sie die niedrigste Nennleistung der Komponenten als Auslegungsgrundlage zugrunde.
In der Regel nicht. In einer Branchenübersicht heißt es, dass unterhalb von 600 psig eine Feinreinigung in der Regel nicht erforderlich ist und die Dosierung von Chemikalien, die Grobpartikelfiltration sowie die Entkarbonisierung normalerweise ausreichen. Prüfen Sie die Speisewasseranforderungen des Kesselherstellers für Ihre Anlage.
