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Hochdruckbefeuchter

- Durchlaufwassersprühbefeuchter -

Durchlaufwassersprühbefeuchtern ist gemeinsam, dass die innerhalb des Luftstroms zerstäubte Wassermenge nur wenig über dem für die Befeuchtung erforderlichen Wasserstrom liegt. Der geringe Anteil nicht verdunsteten Wassers wird nicht zurückgeführt und erneut zerstäubt sondern als Verwurf dem Abwassersystem zugeführt. Das Einspritzsystem des Befeuchters wird somit nach dem Durchlaufprinzip stets mit Frischwasser betrieben. Je nach Höhe des Zerstäubungsdrucks werden Hochdruck-, Mitteldruck- und Niederdruckbefeuchter unterschieden.

Hochdruckbefeuchter

Druckbereich: bis 100 bar
Pumpentyp: Kolbenpumpe (wassergeschmiert)
Düsentyp: Dralldüse mit Schließfunktion

Ausstattungsvarianten

  • Einspritzmengenregelung als Kombination aus Pulsweiten- und Druckmodulation
  • Wasserzähler zur Bestimmung des Verlustwasseranteils

Einsatzgebiete für Durchlaufwassersprühbefeuchter, ausgeführt als Hochdruckbefeuchter

  • Besonders wirtschaftlich bei geringen bis mittleren Auffeuchtung (0,0 bis 4,0 g/kg)
  • Von kleinen bis großen Luftmengen (1.000 bis 2.000.000 m3/h)
  • Geringer Reinigungsaufwand zur Einhaltung hygienischer Betriebsbedingungen
  • Wahlweise mit Edelstahlgehäuse oder als Einbausatz für Leergehäuse lieferbar
  • Pumpstatiion mit 2 Pumpen (redundante Ausführung)
  • Mehrere Befeuchtungssysteme können über eine Pumpstation betrieben werden (Master-Slave)

Produktdetails

Beim Durchlaufwassersprühbefeuchter wird das Wasser aus dem Leitungsnetz entnommen und unmittelbar über Düsen zerstäubt. In der Ausführungsform „Hochdruckbefeuchter“ wird der erforderliche Einspritzdruck entweder über eine Kolbenpumpe oder eine Kolbenmembranpumpe auf einen Druck bis 100 bar angehoben. Als Düsen werden speziell entwickelte Anti-Tropf-Hochdruckdüsen verwendet. Dabei tritt das Wasser mit hoher Geschwindigkeit aus der Düsenöffnung aus. Die Auflösung des Einspritzstrahls erfolgt – dem Prinzip der Druckzerstäubung folgend - durch turbulente Geschwindigkeitsschwankungen, die durch die Reibungskräfte zwischen der Flüssigkeit und dem umgebender Luft angefacht werden. Anders als beim Umlaufwassersprühbefeuchter bedingt der hohe Einspritzdruck eine weitaus höhere Einspritzgeschwindigkeit und damit eine sehr viel höhere innere Turbulenz des Strahles. Die resultierenden Trägheitskräfte nehmen gegenüber den vorhandenen Oberflächenspannungskräfte erheblich zu, wodurch der Einspritzstrahl in aerosolartige Tropfen zerfällt.

Ein integriertes Rückschlagventil mit vorgespannter Feder schließt unmittelbar die Düsenbohrung bei einem Druck von ca. 5 bar ab. Dadurch wird ein Nachtropfen der Düsen beim Abschalten eines Düsenstranges vermieden.

Der erzeugte Wassernebel verdunstet dabei nur zum Teil unmittelbar innerhalb des Luftstroms. Während beim Umlaufwassersprühbefeuchter die nicht verdunsteten Tropfenfragmente aufgrund deren Größe entweder direkt in die Wasserwanne zurückfallen oder über den Tropfenabscheider ausgeschieden werden, wird der aerosolartige Tropfennebel beim Hochdruckbefeuchter mit der Luftströmung zum Agglomerator getragen und dort ausgeschieden. Die Tropfen bilden dabei einen Flüssigkeitsfilm auf der Oberfläche des Agglomerators. Im Kontakt mit der Luft setzt sich der Verdunstungsvorgang fort. Im Idealfall, insbesondere bei niedrigen Auffeuchtgraden, werden nicht verdunstete Tropfenfragmente in diesem Bereich vollständig nachverdunstet. Mit steigender Auffeuchtung sowie stark vorgesättigter Luft am Befeuchtereintritt wird die Tropfenverdunstung erschwert. In der Folge nimmt Tropfenabscheidung innerhalb des Agglomerators zu. Mit steigendem Abscheidegrad reicht der Nachverdunstungswirkung des Agglomerators nicht aus, um das eingespritzte Wasser vollständig zu verdunsten. Ein Teil des Wassers fließt daher über den Agglomerator in die Befeuchterwanne und von dort in Ablauf. Insbesondere bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten und intensiver Tropfenscheidung im Agglomerator können sich aus dem Wasserfilm erneut Tropfen bilden. In einem solchen Auslegungsfall wird dieser Tropfenmitriss über einen nachgeschalteten Tropfenabscheider ausgeschieden.

Die Leistung des Befeuchters wird durch Takten der einzelnen Düsenstränge an die Feuchteanforderung angepasst.

Der Einspritzdruck wird über einen Drucksensor gemessen und über die Drehzahl der Pumpe auf einem vorgegebenen Wert gehalten. Im Teillastbetrieb kann der Fall eintreten, dass die zu verdüsende Wassermenge so gering ist, dass selbst bei Minimaldrehzahl der vorgegebene Einspritzdruck überschritten wird. In diesem Fall wird der Druck über einen Bypasskanal mit Proportionalventil auf den gewünschten Wert geregelt. Eine solche Regelung ist insbesondere auch dann erforderlich, wenn der Druckausgang durch die Schaltstellung der Ventile vollständig geschlossen ist und damit der Druckentlastung vollständig über den Bypass erfolgt. Zusätzlich ist zur Verhinderung einer Drucküberlastung bei einem Defekt des Proportionalventils ein weiterer Bypasskanal mit Überströmventil vorgesehen.

In der Saugleitung der Pumpe ist ein weiterer Druckschalter zur Überwachung des Mindestwasserdrucks im Zulauf vorgesehen. Ebenso wird die Wassererwärmung innerhalb der Anlage wird über einen Temperatursensor erfasst. Für beide Prozessgrößen sind Grenzwerte hinterlegt, deren Überschreitung eine Störabschaltung des Befeuchters auslöst.

Um den Wasserbedarf sowie den Verlustwasseranteil im Anlagenbetrieb bestimmen zu können, wird als Sonderzubehör für den Wasserzulauf, den Wasserablauf sowie den Wannenablauf jeweils ein Strömungssensor angeboten. Bei der Bestimmung des Verlustwasseranteils kann so zwischen dem über die Druckentlastungsventile ausgeschiedenen Spülwasser und nicht verdunstetem Spraywasser unterschieden werden. Die Auswertung der Sensoren sowie die Wasserbilanzierung erfolgt über die Anlagensteuerung.  

Um den Verlustwasseranteil bestimmen zu können, ist im Wasserzulauf und Wasserablauf jeweils ein Strömungssensor angeordnet. Zusätzlich befindet sich ein Strömungssensor am Wannenablauf, so dass beim Verlustwasseranteil zwischen dem über die Druckentlastungsventile ausgeschiedenen Spülwasser und nicht verdunstetem Spraywasser unterschieden werden kann.

Ergänzend zu einer Taktung (Pulsweitenmodulation) der Düsenstränge kann auch eine Druckmodulation aktiviert werden. Dadurch kann die Öffnungszeit der Düsenstränge im Teillastbetrieb deutlich verlängert werden. Die Druckmodulation wird dabei der Pulsweitenmodulation überlagert. 

Hinsichtlich der Ventilkonfiguration werden je Düsenstrang zwei 2/2 Wegventile (Druckventil, Druckentlastungsventil) verwendet. Hinzu kommen 2 weitere 2/2-Wegeventile als Ablaufventil bzw. Bypassventil. Je nach Schaltstellung der beiden Ventile wird das von den Düsensträngen kommende Rücklaufwasser entweder zur Saugseite der Pumpe oder in die Abwasserleitung gefördert. Zum Entleeren der Düsenstränge werden alle Ventile geöffnet. Sofern keine Entleerung oder Entkeimung der Anlage vorgesehen ist, wird das bei Spülvorgängen und bei der Druckentlastung abgeführte Wasser wieder zur Wasserzufuhr zurückgeführt Diese Ventilkonfiguration eröffnet neben einer Druckentlastung auch die Möglichkeit die Zeitpunkte zwischen Druckentlastung und Druckbeaufschlagung zu überlappen, wodurch die Druckflanken des Schaltvorgangs in gewissen Grenzen modelliert werden können.

Im Hinblick auf die Wasserhygiene werden über einen längeren Zeitraum nicht genutzte Düsenstränge nach einem vorgegebenen Zeitprogramm alternativ zum meist genutzten Düsenstock für die Befeuchtung eingeschaltet.

Bei sehr niedrigen Feuchteanforderungen kann der Fall eintreten, dass dieses Spülprogramm wegen extrem niedriger Einschaltzeit der Düsenstrange nicht wirksam ist. Um eine Keimbildung zu verhindern, werden in diesem Fall die einzelnen Stränge durch kurzzeitiges öffnen des Einspritzventils und Druckentlastungsventils gespült. In diesem Modus der Hygienespülung wird das Spülventil ebenfalls geöffnet, wodurch das im Düsenstrang enthaltene, potentiell hygienisch belastete Wasser, in die Abwasserleitung eingeleitet wird.

Neben dieser automatischen Aktivierung der Hygienespülung besteht auch die Möglichkeit diese manuell zu aktivieren, wodurch eine Entlüftung der Düsenstränge bei der Erstinbetriebnahme oder eine Entleerung bei der Außerbetriebsetzung möglich ist.

Bei niedrigen Auffeuchtungen wird der Verlustwasseranteil überwiegend durch hygienebedingte Spülvorgänge verursacht. Mit zunehmender Auffeuchtung wird die Effektivität der Tropfenverdunstung zunehmend maßgeblich für den Verlustwasseranteil. Unter günstigen Bedingungen beträgt der Verlustwasseranteil weniger als 10% und kann unter ungünstigen Bedingungen auf bis zu 30% ansteigen. Besonders nachteilig sind in Bezug auf den Verlustwasseranteil eine hohe Feuchtevorsättigung der Luft, eine hohe Strömungsgeschwindigkeit, ein hohe geforderte Auffeuchtung sowie eine geringe Einbaulänge. 

Für eine effektivere Ausnutzung einer Pumpenstation insbesondere bei kleineren Anlagen oder bei Anlagen mit geringem Feuchtebedarf ist es möglich mit einer Pumpstation bis zu 5 Befeuchter zu betreiben (Master-Slave). Für einen zuverlässigen Betrieb der Anlage bzw. für eine hohe Anlagenverfügbarkeit auch im Wartungsfall empfehlen wir die Pumpstation mit 2 baugleichen Pumpen in redundanter Anordnung auszurüsten.

Ihre Ansprechpartner für Hochdruckbefeuchter

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Norbert Pakatchi

F & E

Tel. +49 7774 93 11-16
Fax +49 7774 93 11-24

E-Mail: np@lavair.de

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Karl Maier

Entwicklungsleiter

Tel. +49 7774 93 11-13
Fax +49 7774 93 11-24

E-Mail: km@lavair.de

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Mattias Ziegler

Konstruktion

Tel. +49 7774 93 11-20
Fax +49 7774 93 11-24

E-Mail: mz@lavair.de