he THERESA experimental plant is equipped with two upright U-tube preheaters, which are used for feedwater preheating. The task of the preheaters is to raise the temperature of the feed water to a certain temperature level, independent of the feed water mass flow. In this process, the cold feedwater flows through a U-tube register and is heated by steam flowing into the shell space. In this process, the steam feed is completely condensed and the condensate is additionally subcooled. Due to the adjustable condensate level, the target temperature at the register outlet and thus the heat output can be set almost at any desired level.
The steam generator is used for the production and storage of saturated steam and for maintaining pressure in the system. For possible examination of internals, the cover and bottom flanges are designed to be demountable. In connection with the bottom flange, an electric immersion heater with a heating capacity of 200 kW is installed for steam generation. The steam generator operates as a power-to-heat storage unit. It has a volume of 1 m³ and is equipped with 12 universal measuring levels for experimental process investigations as well as 5 central temperature measuring points in axial arrangement over the height. For the optional provision of superheated steam, a controllable electric superheater is connected downstream of the steam generator.
The core of the storage system is a sensitive heat accumulator in the form of a displacement storage with a mixing preheater. This operates as a thermal battery and is designed for process conditions up to max. 60 bar and 350 °C. The accumulator is charged and discharged with saturated water and hot water, which is provided by the mixing preheater by combining superheated steam or saturated steam and feed water. For temperature measurement, 11 axial measuring planes with 6 radial positions each are integrated in the displacement accumulator. The mixing preheater has 3 temperature measurements in axial direction. Due to the availability in thermal industrial plants, the cycle stability and the possibility of direct heat storage, deionized water is used as storage medium.
A discharge vessel with cooling system is used as a heat sink. The main tasks are the condensation of steam, the collection of hot deionized water and active cooling if required. The dissipated heat is utilized in the district heating system of Stadtwerke Zittau.
Die Versuchsanlage THERESA ist mit zwei stehenden U-Rohr-Vorwärmern ausgestattet, welche zur Speisewasservorwärmung eingesetzt werden. Die Aufgabe der Vorwärmer ist es, die Temperatur des Speisewassers, unabhängig vom Speisewassermassenstrom, auf ein bestimmtes Temperaturniveau anzuheben. Dabei strömt das kalte Speisewasser durch ein U-Rohr-Register und wird durch in den Mantelraum strömenden Dampf erwärmt. Hierbei wird der zugeführte Dampf vollständig kondensiert und das Kondensat zusätzlich unterkühlt. Durch den regelbaren Kondensatfüllstand lässt sich die Zieltemperatur am Registeraustritt und damit die Wärmeleistung nahezu beliebig einstellen.
Der Dampferzeuger dient der Produktion und Speicherung von Sattdampf sowie der Druckhaltung im System. Zur möglichen Untersuchung von Einbauten sind die Deckel- und Bodenflansche demontierbar ausgeführt. In Verbindung mit dem Bodenflansch ist ein elektrischer Tauchheizkörper mit einer Heizleistung von 200 kW zur Dampferzeugung eingebracht. Der Dampferzeuger arbeitet als Power-to-Heat-Speicher. Er besitzt ein Volumen von 1 m³ und verfügt über 12 universelle Messebenen für experimentelle Prozessuntersuchungen sowie 5 zentrale Temperaturmessstellen in axialer Anordnung über die Höhe. Zur optionalen Bereitstellung von überhitztem Dampf ist dem Dampferzeuger ein regelbarer elektrischer Überhitzer nachgeschaltet.
Kern des Speichersystems ist ein sensibler Wärmespeicher in Form eines Verdrängungsspeichers mit Mischvorwärmer. Dieser arbeitet als thermische Batterie und ist für Prozessbedingungen bis max. 60 bar und 350 °C ausgelegt. Der Speicher wird mit Sattwasser und Heißwasser be- und entladen, welches vom Mischvorwärmer durch die Zusammenführung von überhitztem Dampf bzw. Sattdampf und Speisewasser bereitgestellt wird. Zur Temperaturerfassung sind 11 axiale Messebenen mit je 6 radialen Positionen im Verdrängungsspeicher integriert. Der Mischvorwärmer verfügt über 3 Temperaturmessungen in axialer Richtung. Aufgrund der Verfügbarkeit in thermischen Industrieanlagen, der Zyklenstabilität und der Möglichkeit zur direkten Wärmespeicherung wird deionisiertes Wasser als Speichermedium verwendet.
Als Wärmesenke wird ein Abblasebehälter mit Kühlsystem eingesetzt. Wesentliche Aufgaben sind die Kondensation von Dampf, das Auffangen von heißem Deionat sowie die aktive Kühlung bei Bedarf. Dabei wird die abgeführte Wärme im Fernwärmesystem der Stadtwerke Zittau verwertet.
