Energieeffiziente Abluftreinigung

Transkript

1 Energieeffiziente Abluftreinigung Wärmerückgewinnungssysteme in Kombination mit thermischen Abluftreinigungsanlagen Dipl.-Ing. Ernst Luthardt YIT Abluftreinigung YIT 1 Internal

2 Angenehme Wohn- und Arbeitsverhältnisse für Menschen YIT ist das führende europäische Dienstleistungsunternehmen in seinem Tätigkeitsbereich Rund Mitarbeiter Gegründet 1912 in Finnland Umsatz ,5 Mrd. Euro, Betriebsergebnis 165,5 Millionen Euro Wir bauen, entwickeln und erhalten ein angenehmes Wohnumfeld. 475 Niederlassungen in nordischen Ländern, Mitteleuropa, dem Baltikum und Russland. Die Aktien von YIT werden an der NASDAQ OMX Helsinki gehandelt Über Aktionäre Ende des Jahres 2009 YIT Germany GmbH, YIT Abluftreinigung

3 Inhalt Thermische Abluftreinigungsverfahren Temperaturniveaus und Wärmeträgermedien Verfahrensbeispiele Besonderheiten der Wärmenutzung über den heißen Bypass einer RNV Fazit

4 Thermische Abluftreinigungsverfahren TNV-Anlagen KNV-Anlagen RNV-Anlagen Thermisch Rekuperative Nachverbrennung Katalytische Nachverbrennung Regenerative Nachverbrennung 4 YIT Germany GmbH, YIT Abluftreinigung

5 Thermische Nachverbrennungsanlage 5 YIT Germany GmbH, YIT Abluftreinigung

6 Katalytische Nachverbrennungsanlage 6 YIT Germany GmbH, YIT Abluftreinigung

7 Regenerative Nachverbrennungsanlage 7 YIT Germany GmbH, YIT Abluftreinigung

8 Wärmerückgewinnung bei thermischen Abluftreinigungsanlagen mögliche Wärmeauskopplung schadstoffbelastete Luft Wärmetauscher Brenner VOC + O2 CO2 + H2O Oxidation Produktionsanlage

9 Typische Temperaturniveaus der Abluftreinigungsanlagen TNV: in der Reinluft: C RNV: in der Reinluft: K über Abluftlufttemp. aus der Brennkammer: C KNV: in der Reinluft: K über Abluftlufttemp. nach Katalysator: C

10 Kombination von Abluftreinigungsanlage und Wärmerückgewinnung Thermische Abluftreinigung TNV RNV KNV Mögliche Wärmenutzung Erwärmung von Luft Erwärmung von Warmwasser Erwärmung von Heißwasser Erwärmung von Thermalöl Dampferzeugung Kälteerzeugung Stromerzeugung

11 Typische Temperaturniveaus der Wärmeträgermedien Rücklauftemperatur Luft: (-10) 30 C C Soll-Vorlauftemperatur Warmwasser 70 C 90 C : Heißwasser: C C Thermalöl: C C Dampf: Kälte: Strom: 100 C Speisewasser über Heißwasser oder Warmwasser über Thermalöl (ca. 280 C) oder Dampf (so heiß wie möglich) ca C (2 30 bar Sattdampf)

12 Auswahl des Wärmeträgermediums Medium Luft: Warmwasser: Heißwasser/ Thermalöl: Dampf: Kälte: Strom: Kriterien Gibt es eine gefasste Zuluft? räumliche Trennung zur Abluftreinigung Kreislaufverbundsystem? zumeist zu Heizzwecken im Winter Wirtschaftlichkeit? typischerweise Prozesswärme, idealerweise zur Erwärmung von Produktionsanlagen, deren Abluft zur Abluftreinigung geleitet wird oft große Dampfnetze vorhanden, d.h. dauerhafte Wärmeabnahme über Absorptionskältemaschine genaue Betrachtung der Betriebsweise erforderlich, da bei Teillastbetrieb nicht wirtschaftlich gegenüber einer Kompressionskälteanlage separate Betrachtung

13 Stromerzeugung durch Abwärmenutzung dauerhaft möglichst hoher Volumenstrom mit hoher Temperatur erforderlich Thermalöl Turbine G Generator Kühlung auf niedrigem Temperaturniveau, Nutzung dieser Wärme zur Wirtschaftlichkeit zwingend notwendig Vision: Stirling-Motor Verdampfer Beispiel: ORC-Prozess Regenerator Kondensator schlechter Wirkungsgrad der vorhandenen Stromerzeugungstechniken Wärmeverbraucher

14 Wärmerückgewinnung bei einer TNV kw Heizöl TIC 375 C Thermalöl Wärmetauscher 550 kw 290 C Erdgas FLEXA 17/ C Nm³/h 150 C TIC F TI pi 277 C 265 C Heißwasser WT 530 kw Warmwasser WT 420 kw 205 C 137 C F TI pi F TI pi 160 C 140 C 80 C 60 C

15 Wärmerückgewinnung bei einer TNV

16 Wärmerückgewinnung bei einer KNV Beispiel: Desorptionslufterwärmung für eine Aufkonzentrationsanlage M TIC 320 C 500 C 54 C TIC 200 C 127 C Nm³/h 180 C PIC Nm³/h 25 C Aufkonzentrationsrotor Nm³/h 30 C

17 Wärmerückgewinnung bei einer RNV M Erdgas Luft C TIC 850 C 80 C 60 C M M FU M PIC Nm³/h ca. 40 C Produktionsanlage

18 Wärmerückgewinnung bei einer RNV

19 Regenerator bei unterschiedlichen Volumenströmen 1 ϑ 1` ϑ 2`` m 1 c p 1 = m 2c p2 m 1 c p 1 < m 2c p2 2 ϑ 1`` ϑ 2`

20 gemessene Ein- und Austrittstemperaturen einer RNV Temperaturen in C ohne Nutzung des heißen Bypasses ca. 8 % des Volumenstrom s über heißen Bypass Reinlufttemperatur Rohlufttemperatur ca. 15 % des Volumenstrom s über heißen Bypass

21 Energiebilanz RNV mit Wärmerückgewinnung Annahmen: - Rohluft: Nm³/h, 60 C - Wärmebedarf: 700 kw Heißwasser (130 / 110 C) - Wärmeverluste der RNV: ca. 20 kw a) Standard: RNV + Heißwasserkessel (η = 89 %) b) Wärmeerzeugung über heißen Bypass Luftvolumenstrom über heißen Bypass a) 0 Nm³/h = 0 % b) Nm³/h = 15 % T RNV Ein-/Austritt 40 K (60 / 100 C) 15 K (60 / 75 C) benötigte Leistung RNV benötigte Leistung Kessel Summe der benötigten Leistungen 310 kw 790 kw kw 860 kw kw 0 kw 970 kw Ersparnis 130 kw = 11,8 %

22 Zusammenfassung Wärmerückgewinnung bei thermischen Abluftreinigungsanlagen zu berücksichtigen sind: Wärmebedarf des Kunden Temperaturniveau des Wärmeträgermediums Temperaturniveau der Wärmeauskopplung aus der Abluftreinigungsanlage Bei Auslegung der Abluftreinigungsanlage sollte unter anderem die Wärmerückgewinnung in Betracht gezogen werden. Dies hat unter Umständen Auswirkungen auf die Auswahl des Abluftreinigungsverfahrens Bei guter Auslegung sind beachtliche Einsparpotentiale vorhanden.

23 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Ernst Luthardt YIT Germany GmbH Geschäftsbereich YIT Abluftreinigung Uersfeld Aachen Tel Fax YIT 23 Internal