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Vorbeugender Brandschutz
Die Wärmerückgewinnung aus heißem Abwasser, Gasen, Lüftung oder Abwässern zur Wiederverwendung spart CO2-Emissionen und Energie und nicht zuletzt auch Kosten. Besonders große Einsparungen lassen sich bei großen Produktionsanlagen erzielen, denn in fast jedem Produktionszyklus fällt Abwärme in signifikanten Mengen an.
Die Verwendung von Produktionsabwärme zur Stromerzeugung in ORC-Anlagen (Organic Rankine Cycle) hat sich laut Hexonic, einem Hersteller von Wärmeübertragern, zu einer beliebten Lösung entwickelt. ORC-Anlagen funktionieren ähnlich wie Dampfturbinen, die Strom erzeugen. In ORC-Anlagen wird jedoch der Dampf durch organische Stoffe ersetzt, die bei relativ niedrigen Temperatur- und Druckwerten verdampfen. Dies ermöglicht die Verwendung von Wärmequellen mit niedrigen und mittleren Temperaturen in ORC-Kreisläufen.
Der Bau solcher Systeme sei allerdings eine große Herausforderung, heißt es vom Hersteller. Erste und wichtigste Grundvoraussetzung für die Anwendbarkeit einer ORC-Anlage sei eine konstante Wärmequelle mit relativ hoher Temperatur.
Wenn die Wärmequelle ausgemessen und die Wirtschaftlichkeit der Anlage positiv analysiert ist, beginnt die Planungsphase. Als Hersteller von Wärmeübertragern arbeitet Hexonic im Bereich der Auswahl, Planung und Ausführung von Wärmetauschern, die einen sehr wichtigen Teil des Gesamtsystems darstellen, mit mehreren Herstellern von Komplettanlagen zusammen. Gelegentlich kooperieren also Unternehmen beim Bau von ORC-Anlagen. Im einem Beispielfall ging es etwa um einen Prototypen, für den die Hexonic-Ingenieure die Wärmetauschereinheit entworfen und geliefert haben.
Wärmetauscher für ORC-Anlagen
In der Vergangenheit waren für die Optimierung von ORC-Anlagen teure Lösungen erforderlich. Die meisten Probleme können heute mit Wärmetauschern gelöst werden. Ihre Eigenschaften garantieren eine gute Systemleistung sowie einen leisen und zuverlässigen Betrieb. Ein organisches Medium, das eine niedrigere Verdampfungstemperatur als Wasser hat, ermöglicht die Gewinnung von Strom aus der Verbrennung von Biomasse, Biogas oder Wärme aus Industrieabfällen.
Prototyp als Sonderlösung
Die Wärmetauschereinheit besteht aus Kondensator, Verdampfer, Regenerator und Economiser. Die ersten drei Wärmetauscher basierten auf einer typischen Rohrbündel-Wärmetauscherkonstruktion. Ein Economiser (dt.: Vorwärmer) ist ein Wärmeübertrager für die Wärmerückgewinnung durch Verwertung von Abwärme aus industriellen Verfahren. Dieser erforderte aufgrund der in vorliegendem Projekt niedrigen zugelassenen Druckverluste und des großen Abgasstroms bei einer Temperatur von rund 400 °C einen nicht-standardisierten Ansatz in Bezug auf Funktionalität und Gestaltung.
In diesem Fall hat sich Hexonic für eine quaderförmige Konstruktion entschieden, bei der die Abgasströmung im Rohrzwischenraum erfolgt. Das gewährleistet einen relativ geringen Strömungswiderstand und eine Intensivierung der Wärmeübertragung durch eine erhebliche Vergrößerung der Wärmeübertragungsfläche selbst, die sich dank der Verwendung von Rippen mehr als vervierfacht.
Eine Information der Hexonic Deutschland GmbH, Köln
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