Energieeffiziente Abluftreinigung Wärmerückgewinnungssysteme in Kombination mit thermischen Abluftreinigungsanlagen Dipl.-Ing. Ernst Luthardt YIT Abluftreinigung YIT 1 Internal
Angenehme Wohn- und Arbeitsverhältnisse für Menschen YIT ist das führende europäische Dienstleistungsunternehmen in seinem Tätigkeitsbereich Rund 25.300 Mitarbeiter Gegründet 1912 in Finnland Umsatz 2009 3,5 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 29.600 Aktionäre Ende des Jahres 2009 YIT Germany GmbH, YIT Abluftreinigung
Inhalt Thermische Abluftreinigungsverfahren Temperaturniveaus und Wärmeträgermedien Verfahrensbeispiele Besonderheiten der Wärmenutzung über den heißen Bypass einer RNV Fazit
Thermische Abluftreinigungsverfahren TNV-Anlagen KNV-Anlagen RNV-Anlagen Thermisch Rekuperative Nachverbrennung Katalytische Nachverbrennung Regenerative Nachverbrennung 4 YIT Germany GmbH, YIT Abluftreinigung
Thermische Nachverbrennungsanlage 5 YIT Germany GmbH, YIT Abluftreinigung
Katalytische Nachverbrennungsanlage 6 YIT Germany GmbH, YIT Abluftreinigung
Regenerative Nachverbrennungsanlage 7 YIT Germany GmbH, YIT Abluftreinigung
Wärmerückgewinnung bei thermischen Abluftreinigungsanlagen mögliche Wärmeauskopplung schadstoffbelastete Luft Wärmetauscher Brenner VOC + O2 CO2 + H2O Oxidation Produktionsanlage
Typische Temperaturniveaus der Abluftreinigungsanlagen TNV: in der Reinluft: 300 450 C RNV: in der Reinluft: 40 60 K über Abluftlufttemp. aus der Brennkammer:800 900 C KNV: in der Reinluft: 40 80 K über Abluftlufttemp. nach Katalysator: 300 360 C
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
Typische Temperaturniveaus der Wärmeträgermedien Rücklauftemperatur Luft: (-10) 30 C 20 600 C Soll-Vorlauftemperatur Warmwasser 70 C 90 C : Heißwasser: 100 110 C 120 130 C Thermalöl: 150 260 C 170 280 C Dampf: Kälte: Strom: 100 C Speisewasser über Heißwasser oder Warmwasser über Thermalöl (ca. 280 C) oder Dampf (so heiß wie möglich) ca. 130 235 C (2 30 bar Sattdampf)
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
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
Wärmerückgewinnung bei einer TNV 1.500 kw Heizöl TIC 375 C Thermalöl Wärmetauscher 550 kw 290 C Erdgas FLEXA 17/70 750 C 17.000 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
Wärmerückgewinnung bei einer TNV
Wärmerückgewinnung bei einer KNV Beispiel: Desorptionslufterwärmung für eine Aufkonzentrationsanlage M TIC 320 C 500 C 54 C TIC 200 C 127 C 2.500 Nm³/h 180 C PIC 30.000 Nm³/h 25 C Aufkonzentrationsrotor 27.500 Nm³/h 30 C
Wärmerückgewinnung bei einer RNV M Erdgas Luft 800-850 C TIC 850 C 80 C 60 C M M FU M PIC 25.000 Nm³/h ca. 40 C Produktionsanlage
Wärmerückgewinnung bei einer RNV
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`
gemessene Ein- und Austrittstemperaturen einer RNV Temperaturen in C 140 120 100 80 60 40 ohne Nutzung des heißen Bypasses ca. 8 % des Volumenstrom s über heißen Bypass Reinlufttemperatur Rohlufttemperatur ca. 15 % des Volumenstrom s über heißen Bypass
Energiebilanz RNV mit Wärmerückgewinnung Annahmen: - Rohluft: 20.000 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) 3.000 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 1.100 kw 860 kw + 110 kw 0 kw 970 kw Ersparnis 130 kw = 11,8 %
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.
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Ernst Luthardt YIT Germany GmbH Geschäftsbereich YIT Abluftreinigung Uersfeld 24 52072 Aachen Tel. 0241 441-559 Fax 0241 441-670 ernst.luthardt@yit.de www.yit.de YIT 23 Internal