{"id":36635,"date":"2019-10-31T22:12:47","date_gmt":"2019-10-31T19:12:47","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/utilizatsiya-tepla-dymovyh-gazov-ekologiya-s-vygodoj\/"},"modified":"2019-10-31T22:12:47","modified_gmt":"2019-10-31T19:12:47","slug":"utilizatsiya-tepla-dymovyh-gazov-ekologiya-s-vygodoj","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/de\/blog\/novosti-interneta\/utilizatsiya-tepla-dymovyh-gazov-ekologiya-s-vygodoj","title":{"rendered":"W\u00e4rmer\u00fcckgewinnung aus Abgasen: Umweltfreundlichkeit mit Vorteil","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"<p>Bei der Suche nach M\u00f6glichkeiten zur Steigerung der Effizienz in der Energiebranche sowie in anderen Industrien, die fossile Brennstoffe verbrennen (z.B. Dampfkessel, Heizkessel, Prozess\u00f6fen usw.), wird das Potenzial der Abgase zun\u00e4chst oft nicht in den Vordergrund gestellt.<\/p>\n<p>Allerdings verlieren Betreiber, die sich auf bestehende Berechnungsnormen st\u00fctzen, die seit Jahrzehnten entwickelt wurden, und auf g\u00e4ngige Standards zur Auswahl von Leistungskennzahlen, im wahrsten Sinne des Wortes Geld, indem sie es durch den Schornstein entlassen und gleichzeitig die globale \u00f6kologische Situation verschlechtern.<\/p>\n<p>\u0415\u0441\u043b\u0438, \u043a\u0430\u043a \u0438 \u043a\u043e\u043c\u0430\u043d\u0434\u0430 &#171;<noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/1-engineer.ru\/\">Ersten Ingenieure<\/a><\/noindex>&#171;, \u0432\u044b \u0441\u0447\u0438\u0442\u0430\u0435\u0442\u0435 \u043d\u0435\u043f\u0440\u0430\u0432\u0438\u043b\u044c\u043d\u044b\u043c \u0443\u043f\u0443\u0441\u043a\u0430\u0442\u044c \u0432\u043e\u0437\u043c\u043e\u0436\u043d\u043e\u0441\u0442\u044c \u043f\u043e\u0437\u0430\u0431\u043e\u0442\u0438\u0442\u044c\u0441\u044f \u043e\u0431 \u043e\u043a\u0440\u0443\u0436\u0430\u044e\u0449\u0435\u0439 \u0441\u0440\u0435\u0434\u0435 \u0438 \u0437\u0434\u043e\u0440\u043e\u0432\u044c\u0435 \u0436\u0438\u0442\u0435\u043b\u0435\u0439 \u0432\u0430\u0448\u0435\u0433\u043e \u0433\u043e\u0440\u043e\u0434\u0430 \u0441 \u0432\u044b\u0433\u043e\u0434\u043e\u0439 \u0434\u043b\u044f \u0431\u044e\u0434\u0436\u0435\u0442\u0430 \u043f\u0440\u0435\u0434\u043f\u0440\u0438\u044f\u0442\u0438\u044f, \u0447\u0438\u0442\u0430\u0439\u0442\u0435 \u0441\u0442\u0430\u0442\u044c\u044e \u043e \u0442\u043e\u043c, \u043a\u0430\u043a \u043f\u0440\u0435\u0432\u0440\u0430\u0442\u0438\u0442\u044c \u0434\u044b\u043c\u043e\u0432\u044b\u0435 \u0433\u0430\u0437\u044b \u0432 \u044d\u043d\u0435\u0440\u0433\u043e\u0440\u0435\u0441\u0443\u0440\u0441.\u00a0\u00a0<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"W\u00e4rmer\u00fcckgewinnung aus Abgasen: Umweltfreundlichkeit mit Vorteil\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/0be3b38d5840ba0d3b7d71880b2ff28e.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><noindex><a rel=\"nofollow\" name=\"habracut\"><\/a><\/noindex><\/p>\n<h2>Wir untersuchen Standards<\/h2>\n<p>\nEin entscheidender Parameter, der den Wirkungsgrad von Kesselanlagen bestimmt, ist die Temperatur der Abgase. Die W\u00e4rme, die durch die Abgase verloren geht, macht einen wesentlichen Teil aller W\u00e4rmeverluste aus (neben den Verlusten durch chemische und mechanische Unvollst\u00e4ndigkeit der Verbrennung, den Verlusten durch die physikalische W\u00e4rme der Schlacken sowie W\u00e4rmeverlusten an die Umgebung aufgrund \u00e4u\u00dferer K\u00fchlung). Diese Verluste haben einen entscheidenden Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit des Kesselbetriebs und verringern dessen Wirkungsgrad. Daher ist klar, dass je niedriger die Temperatur der Abgase ist, desto h\u00f6her die Effizienz des Kessels ist.<\/p>\n<p>Die optimale Temperatur der Abgase f\u00fcr verschiedene Brennstoffe und Betriebsparameter des Kessels wird auf Grundlage technischer und wirtschaftlicher Berechnungen bereits in der fr\u00fchesten Phase seiner Erstellung festgelegt. Dabei wird eine maximale N\u00fctzlichkeit der W\u00e4rme aus den Abgasen traditionell durch die Vergr\u00f6\u00dferung der konvektiven Erw\u00e4rmungsfl\u00e4chen sowie durch die Entwicklung von Nachheizfl\u00e4chen \u2013 Wasserw\u00e4rmetauschern und regenerativen Luftvorw\u00e4rmern \u2013 erreicht.<\/p>\n<p>Trotz der Implementierung von Technologien und Ausstattungen zur optimalen Nutzung der W\u00e4rme muss die Temperatur der Abgase gem\u00e4\u00df den geltenden Normen im Bereich von liegen:<\/p>\n<ul>\n<li>120-180 \u00b0C f\u00fcr feste Brennstoffe (je nach Feuchtigkeit des Brennstoffs und den Betriebsparametern des Kessels),<\/li>\n<li>120-160 \u00b0C f\u00fcr Heiz\u00f6lkessel (abh\u00e4ngig vom Schwefelgehalt),<\/li>\n<li>120-130 \u00b0C f\u00fcr Erdgasheizkessel.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nDiese Werte ber\u00fccksichtigen Umweltaspekte, basieren jedoch in erster Linie auf den Anforderungen an die Betriebssicherheit und Langlebigkeit der Ger\u00e4te.<\/p>\n<p>Der Mindestwert wird so festgelegt, dass das Risiko der Kondensatbildung im konvektiven Teil des Kessels und anschlie\u00dfend im gesamten Trakt (in den Abgasleitungen und Schornsteinen) ausgeschlossen wird. Um Korrosion zu vermeiden, ist es jedoch nicht erforderlich, die W\u00e4rme, die in die Atmosph\u00e4re abgegeben wird, zu opfern, anstatt n\u00fctzliche Arbeit zu verrichten.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"W\u00e4rmer\u00fcckgewinnung aus Abgasen: Umweltfreundlichkeit mit Vorteil\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/c7ccb20ee5145c228f8270774363b490.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<h2>Korrosion. Risiken ausschlie\u00dfen<\/h2>\n<p>\nWir stimmen zu, dass Korrosion ein unangenehmes Ph\u00e4nomen ist, das die sichere Funktion einer Kesselanlage gef\u00e4hrden und ihre Lebensdauer erheblich verk\u00fcrzen kann.<\/p>\n<p>Wenn die Abgase auf die Taupunkttemperatur abgek\u00fchlt werden oder darunter, kommt es zur Kondensation von Wasserdampf, wobei auch NOx- und SOx-Verbindungen in fl\u00fcssiger Form \u00fcbergehen. Diese reagieren mit Wasser und bilden S\u00e4uren, die zerst\u00f6rerisch auf die Innenfl\u00e4chen des Boilers wirken. Abh\u00e4ngig von der Art des verbrannten Brennstoffs kann die Temperatur des S\u00e4uretaupunkts variieren, ebenso wie die Zusammensetzung der S\u00e4uren, die als Kondensat ausfallen. Das Ergebnis ist jedoch immer dasselbe \u2013 Korrosion.<\/p>\n<p>Die Abgase von Gasboilern bestehen haupts\u00e4chlich aus folgenden Verbrennungsprodukten: Wasserdampf (H2O), Kohlendioxid (CO2), Kohlenmonoxid (CO) und unverbrannten brennbaren Kohlenwasserstoffen CnHm (die letzten beiden entstehen bei unvollst\u00e4ndiger Verbrennung des Brennstoffs, wenn der Brennprozess nicht optimiert ist).<\/p>\n<p>Da die Atemluft einen hohen Stickstoffgehalt aufweist, entstehen in den Abgasen unter anderem die Stickoxide NO und NO2, zusammenfassend als NOx bezeichnet, die sch\u00e4dliche Auswirkungen auf die Umwelt und die Gesundheit des Menschen haben. In Verbindung mit Wasser bilden die Stickoxide die korrosiv wirkende Salpeters\u00e4ure.<\/p>\n<p>Bei der Verbrennung von Heiz\u00f6l und Kohle entstehen die als SOx bezeichneten Schwefeloxide in den Abgasen. Ihre negative Wirkung auf die Umwelt ist ebenfalls gut erforscht und unbestreitbar. Die bei der Reaktion mit Wasser entstehende saure Kondensat sorgt f\u00fcr sulfide Korrosion von Heizfl\u00e4chen.<\/p>\n<p>Traditionell wird die Temperatur der Abgase, wie oben gezeigt, so gew\u00e4hlt, dass die Ausr\u00fcstung vor der Ablagerung von S\u00e4uren auf den Heizfl\u00e4chen des Boilers gesch\u00fctzt wird. Dar\u00fcber hinaus muss die Temperatur der Gase die Kondensation von NOx und SOx au\u00dferhalb des Gastraktes gew\u00e4hrleisten, um nicht nur den Boiler selbst, sondern auch die Abgase und den Schornstein vor Korrosionsprozessen zu sch\u00fctzen. Nat\u00fcrlich gibt es bestimmte Normen, die die zul\u00e4ssigen Konzentrationen von Stickstoff- und Schwefeloxiden regulieren, aber das mindert keineswegs die Ansammlung dieser Verbrennungsprodukte in der Erdatmosph\u00e4re und ihre Ablagerung in Form von sauren Niederschl\u00e4gen auf der Erdoberfl\u00e4che.<\/p>\n<p>Der im Heiz\u00f6l und Kohle enthaltene Schwefel sowie der Transport unverbrennbarer Partikel festen Brennstoffs (einschlie\u00dflich Asche) stellen zus\u00e4tzliche Anforderungen an die Reinigung der Abgase. Der Einsatz von Gasreinigungssystemen erh\u00f6ht die Kosten erheblich und verkompliziert den Prozess der W\u00e4rmeverwertung der Abgase, was solche Ma\u00dfnahmen aus wirtschaftlicher Sicht wenig attraktiv und oft praktisch unrentabel macht.<\/p>\n<p>In einigen F\u00e4llen legen lokale Beh\u00f6rden eine Mindesttemperatur der Abgase am Schornstein fest, um eine ad\u00e4quate Verteilung der Abgase zu gew\u00e4hrleisten und das Auftreten eines Rauchschwades zu vermeiden. Dar\u00fcber hinaus k\u00f6nnen einige Unternehmen aus eigenem Antrieb solche Praktiken anwenden, um ihr Image zu verbessern, da die breite \u00d6ffentlichkeit das Vorhandensein eines sichtbaren Rauchschwades oft als Hinweis auf Umweltverschmutzung interpretiert, w\u00e4hrend das Fehlen eines Rauchschwades als Zeichen f\u00fcr saubere Produktion angesehen werden kann.<\/p>\n<p>All dies f\u00fchrt dazu, dass Unternehmen unter bestimmten Wetterbedingungen bewusst die Abgase vor dem Aussto\u00df in die Atmosph\u00e4re erw\u00e4rmen. Wenn man die Zusammensetzung der Abgase eines auf Erdgas betriebenen Kessels versteht (wie oben detailliert beschrieben), wird klar, dass der wei\u00dfe \u201eRauch\u201c, der aus dem Schornstein kommt (bei richtiger Einstellung des Verbrennungsmodus), gr\u00f6\u00dftenteils aus Wasser-dampfen besteht, die durch die Verbrennung von Erdgas im Kessel entstehen.<\/p>\n<p>Der Kampf gegen Korrosion erfordert den Einsatz von Materialien, die gegen\u00fcber ihren negativen Auswirkungen resistent sind (solche Materialien existieren und k\u00f6nnen in Anlagen verwendet werden, die Gas, Produkte aus der Erd\u00f6lverarbeitung und sogar Abf\u00e4lle als Brennstoff nutzen), sowie die Organisation der Sammlung, Aufbereitung und Entsorgung von saurem Kondensat.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"W\u00e4rmer\u00fcckgewinnung aus Abgasen: Umweltfreundlichkeit mit Vorteil\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/2fd11a8e0fb31fa32efb575038855137.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<h2>Technologie<\/h2>\n<p>\nDie Implementierung eines Ma\u00dfnahmenpakets zur Senkung der Abgastemperatur hinter dem Kessel in einem bestehenden Betrieb erh\u00f6ht den Wirkungsgrad der gesamten Anlage, die aus dem Kesselaggregat besteht, wobei in erster Linie der Kessel selbst (die in ihm erzeugte W\u00e4rme) genutzt wird.<\/p>\n<p>Das Konzept solcher L\u00f6sungen beruht im Wesentlichen auf einem Punkt: Im Gasweg vor dem Schornstein wird ein W\u00e4rme\u00fcbertrager installiert, der die W\u00e4rme der Abgase von einem K\u00fchlmedium (zum Beispiel Wasser) aufnimmt. Dieses Wasser kann sowohl direkt das Endw\u00e4rmetr\u00e4germedium sein, das beheizt werden muss, als auch ein intermedi\u00e4rer Agent, der W\u00e4rme durch zus\u00e4tzliches W\u00e4rme\u00fcbertragungsger\u00e4t an einen anderen Kreislauf \u00fcbertr\u00e4gt.<\/p>\n<p>Das grundlegende Schema ist in der Abbildung dargestellt:<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"W\u00e4rmer\u00fcckgewinnung aus Abgasen: Umweltfreundlichkeit mit Vorteil\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/8d8adf7d5b3b1d113a6d4ba35f773620.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\nDie Sammlung des kondensierenden Wassers erfolgt direkt im Volumen des neuen W\u00e4rmetauschers, der aus korrosionsbest\u00e4ndigen Materialien gefertigt ist. Dies liegt daran, dass der Temperaturbereich der Taupunkttemperatur f\u00fcr die Feuchtigkeit in den Abgasen genau im Inneren des W\u00e4rmetauschers \u00fcberschritten wird. So wird nicht nur die physikalische W\u00e4rme der Abgase optimal genutzt, sondern auch die latente W\u00e4rme der darin enthaltenen Wasserd\u00e4mpfe. Das Ger\u00e4t selbst muss so ausgelegt sein, dass seine Konstruktion keinen \u00fcberm\u00e4\u00dfigen aerodynamischen Widerstand aufweist und somit die Betriebsbedingungen der Heizungsaggregate nicht verschlechtert werden.<\/p>\n<p>Die Konstruktion des W\u00e4rmetauschers kann entweder ein gew\u00f6hnlicher regenerativer W\u00e4rmetauscher sein, bei dem der W\u00e4rmetransfer von Gasen zu Fl\u00fcssigkeiten durch eine Trennwand erfolgt, oder ein Kontaktw\u00e4rmetauscher, in dem die Abgase direkt mit dem Wasser in Kontakt kommen, das durch D\u00fcsen in ihren Strom verspr\u00fcht wird.<\/p>\n<p>F\u00fcr einen rekaptierenden W\u00e4rme\u00fcbertrager besteht die L\u00f6sung f\u00fcr das Problem der sauren Kondensate darin, deren Sammlung und Neutralisierung zu organisieren. Bei einem Kontaktw\u00e4rme\u00fcbertrager wird hingegen ein ganz anderer Ansatz verfolgt, der in mancher Hinsicht mit der periodischen Entl\u00fcftung des R\u00fcckwassersystems vergleichbar ist: Wenn die Acidit\u00e4t der zirkulierenden Fl\u00fcssigkeit zunimmt, wird ein Teil davon in einen Sammelbeh\u00e4lter abgezogen, wo sie mit Reagenzien behandelt und anschlie\u00dfend entweder in die Abwasserkanalisation entsorgt oder in den technologischen Zyklus geleitet wird.<\/p>\n<p>Bestimmte Anwendungen der Energie aus Abgasen k\u00f6nnen aufgrund des Unterschieds zwischen der Temperatur der Gase und den Anforderungen an eine bestimmte Eingangstemperatur im energienutzenden Prozess eingeschr\u00e4nkt sein. F\u00fcr solche scheinbar ausweglosen Situationen wurde jedoch ein Ansatz entwickelt, der auf qualitativ neuen Technologien und Ausr\u00fcstungen basiert.<\/p>\n<p>Um die Effizienz der W\u00e4rmeabfuhr aus Abgasen zu steigern, kommen in der globalen Praxis zunehmend innovative L\u00f6sungen auf der Basis von W\u00e4rmepumpen als zentrale Bestandteile von Systemen zum Einsatz. In bestimmten Industriesektoren, wie der Bioenergie, werden solche L\u00f6sungen bei den meisten neu in Betrieb genommenen Kesseln eingesetzt. Dabei wird eine zus\u00e4tzliche Einsparung der prim\u00e4ren Energieressourcen erreicht, indem nicht traditionelle dampfkraftbetriebene elektrische Maschinen, sondern zuverl\u00e4ssigere und technologisch fortschrittlichere absorptive bromid-lithium W\u00e4rmepumpen (ABTN) verwendet werden, die f\u00fcr ihren Betrieb keine elektrische Energie, sondern W\u00e4rme ben\u00f6tigen (h\u00e4ufig kann dies ungenutzte Abw\u00e4rme sein, die in nahezu jedem Unternehmen in \u00dcberma\u00df vorhanden ist). Diese W\u00e4rme eines externen Heizungsanlagens aktiviert den internen Zyklus der ABTN, wodurch das vorhandene Temperaturpotenzial der Abgase umgewandelt und auf w\u00e4rmere Medien \u00fcbertragen werden kann.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"W\u00e4rmer\u00fcckgewinnung aus Abgasen: Umweltfreundlichkeit mit Vorteil\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/82daf6ec9c80cb633f21101c4471a195.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<h2>Ergebnis<\/h2>\n<p>\nDie K\u00fchlung der Abgase eines Boilers mit solchen L\u00f6sungen kann durchaus tiefgreifend sein \u2013 bis zu 30 und sogar 20 \u00b0C von anf\u00e4nglichen 120-130 \u00b0C. Die gewonnene W\u00e4rme ist ausreichend, um Wasser f\u00fcr die chemische Wasseraufbereitung, die Nachspeisung, die Warmwasserversorgung und sogar f\u00fcr die Fernw\u00e4rme zu erhitzen.<\/p>\n<p>Die Kraftstoffeinsparung kann dabei 5-10 % erreichen, w\u00e4hrend der Wirkungsgrad der Kesselaggregate um 2-3 % steigt.<\/p>\n<p>Somit erm\u00f6glicht die Einf\u00fchrung der beschriebenen Technologie die gleichzeitige L\u00f6sung mehrerer Aufgaben. Dazu geh\u00f6ren:<\/p>\n<ul>\n<li>die m\u00f6glichst vollst\u00e4ndige und n\u00fctzliche Nutzung der W\u00e4rme der Abgase (sowie der latenten W\u00e4rme der Wasserdampfkondensation),<\/li>\n<li>die Reduzierung der NOx- und SOx-Emissionen in die Atmosph\u00e4re,<\/li>\n<li>die Gewinnung einer zus\u00e4tzlichen Ressource \u2013 gereinigtem Wasser (das in jedem Unternehmen sinnvoll genutzt werden kann, beispielsweise zur Nachspeisung von Fernw\u00e4rmenetzen und anderen Wasserkreisl\u00e4ufen),<\/li>\n<li>die Beseitigung des Rauchfackels (sie wird kaum sichtbar oder verschwindet ganz).<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nDie Praxis zeigt, dass die Sinnhaftigkeit solcher L\u00f6sungen in erster Linie von der M\u00f6glichkeit der n\u00fctzlichen Verwertung der vorhandenen W\u00e4rme der Abgase abh\u00e4ngt.<\/p>\n<ul>\n<li>die M\u00f6glichkeiten der sinnvollen Nutzung der Abw\u00e4rme von Abgasen,<\/li>\n<li>Nutzungsdauer der gewonnenen W\u00e4rmeenergie im Jahr,<\/li>\n<li>Kosten der Energiequellen im Unternehmen,<\/li>\n<li>Vorhandensein einer \u00dcberschreitung der zul\u00e4ssigen Emissionskonzentration f\u00fcr NOx und SOx (sowie der Strenge der lokalen Umweltgesetzgebung),<\/li>\n<li>Methode zur Neutralisierung des Kondensats und M\u00f6glichkeiten seiner weiteren Verwendung.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Quelle: <a content=\"nofollow\" rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/company\/lanit\/blog\/460419\/\">habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"<p>\u0412 \u043f\u043e\u0438\u0441\u043a\u0430\u0445 \u0441\u043f\u043e\u0441\u043e\u0431\u043e\u0432 \u043f\u043e\u0432\u044b\u0448\u0435\u043d\u0438\u044f \u044d\u0444\u0444\u0435\u043a\u0442\u0438\u0432\u043d\u043e\u0441\u0442\u0438 \u043f\u0440\u0435\u0434\u043f\u0440\u0438\u044f\u0442\u0438\u0439 \u044d\u043d\u0435\u0440\u0433\u0435\u0442\u0438\u0447\u0435\u0441\u043a\u043e\u0433\u043e \u0441\u0435\u043a\u0442\u043e\u0440\u0430, \u0430 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