{"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\/news\/utilizatsiya-tepla-dymovyh-gazov-ekologiya-s-vygodoj","title":{"rendered":"Nutzung der Abw\u00e4rme von Abgasen: \u00d6kologie mit Gewinn","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"<p>Auf der Suche nach M\u00f6glichkeiten zur Steigerung der Effizienz von Unternehmen im Energiesektor sowie anderen industriellen Objekten, die mit Ger\u00e4ten ausgestattet sind, die fossile Brennstoffe verbrennen (Dampfkessel, Heizkessel, technologischen \u00d6fen usw.), stellt sich die Frage der Nutzung des Potenzials von Abgase nicht an erster Stelle.<\/p>\n<p>Unterdessen verlieren Betreiberorganisationen, die sich auf bestehende Berechnungsnormen st\u00fctze, die vor Jahrzehnten entwickelt wurden, und auf die etablierten Standards zur Auswahl von Leistungskennzahlen f\u00fcr solche Ger\u00e4te, buchst\u00e4blich Geld, indem sie es in die Luft blasen, w\u00e4hrend sie gleichzeitig die \u00f6kologische Situation im globalen Ma\u00dfstab verschlechtern.<\/p>\n<p>Wenn Sie, wie das Team &#171;<noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/1-engineer.ru\/\">Erster Ingenieur<\/a><\/noindex>&#171;, es f\u00fcr falsch halten, die M\u00f6glichkeit zu verpassen, sich um die Umwelt und die Gesundheit der Einwohner Ihrer Stadt zum Nutzen des Unternehmensbudgets zu k\u00fcmmern, lesen Sie den Artikel dar\u00fcber, wie man Abgase in eine Energiequelle umwandelt.\u00a0\u00a0<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Nutzung der Abw\u00e4rme von Abgasen: \u00d6kologie mit Gewinn\" 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 eines Kesselaggregats bestimmt, ist die Temperatur der Abgase. Die W\u00e4rme, die mit den abgehenden Gasen verloren geht, macht einen signifikanten Teil aller W\u00e4rmeverluste aus (neben den W\u00e4rmeverlusten durch chemische und mechanische unvollst\u00e4ndige Verbrennung von Brennstoffen, Verlusten durch physikalische W\u00e4rme von Schlacken sowie W\u00e4rmeabfl\u00fcssen in die Umwelt aufgrund externer K\u00fchlung). Diese Verluste haben entscheidenden Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit des Kesselbetriebs, da sie dessen Wirkungsgrad verringern. Somit verstehen wir, dass je niedriger die Temperatur der Abgase, desto h\u00f6her die Effizienz des Kessels ist.<\/p>\n<p>Die optimale Temperatur der abgehenden Gase f\u00fcr verschiedene Brennstoffe und Betriebsparameter des Kessels wird auf Basis technischer und wirtschaftlicher Berechnungen bereits in der fr\u00fchesten Phase seiner Schaffung festgelegt. Dabei wird die maximal n\u00fctzliche Nutzung der W\u00e4rme von abgehenden Gasen traditionell durch die Vergr\u00f6\u00dferung der konvektiven Heizelementfl\u00e4chen sowie durch die Entwicklung der Nachheizfl\u00e4chen \u2013 Wasservorw\u00e4rmer und regenerativen Luftvorw\u00e4rmer erreicht.<\/p>\n<p>Aber selbst trotz der Implementierung von Technologien und Ger\u00e4ten zur maximalen Nutzung der W\u00e4rme muss die Temperatur der Abgase gem\u00e4\u00df der geltenden Normativen in einem Bereich liegen:<\/p>\n<ul>\n<li>120-180 \u00b0C f\u00fcr Feststoffkessel (abh\u00e4ngig von der Feuchtigkeit des Brennstoffs und den Betriebsparametern des Kessels),<\/li>\n<li>120-160 \u00b0C f\u00fcr \u00d6lkessel (abh\u00e4ngig vom Schwefelgehalt),<\/li>\n<li>120-130 \u00b0C f\u00fcr Erdgas-Kessel.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nDie angegebenen Werte wurden unter Ber\u00fccksichtigung der Faktoren der \u00f6kologischen Sicherheit festgelegt, jedoch in erster Linie unter den Anforderungen an die Funktionalit\u00e4t und Langlebigkeit der Ausr\u00fcstung.<\/p>\n<p>So wird die minimale Schwelle so festgelegt, dass das Risiko der Kondensatbildung im konvektiven Teil des Kessels und dar\u00fcber im Trakt (in den Abgasleitungen und dem Schornstein) ausgeschlossen wird. Um Korrosion zu verhindern, ist es jedoch nicht notwendig, die W\u00e4rme aufzugeben, die in die Atmosph\u00e4re abgegeben wird, anstatt n\u00fctzliche Arbeit zu leisten.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Nutzung der Abw\u00e4rme von Abgasen: \u00d6kologie mit Gewinn\" 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 bestreiten nicht, dass Korrosion ein unangenehmes Ph\u00e4nomen ist, das die sichere Funktion der Kesselanlage gef\u00e4hrden und ihre Lebensdauer erheblich verk\u00fcrzen kann.<\/p>\n<p>Beim Abk\u00fchlen der Abgase auf Taupunkttemperaturen und darunter kommt es zur Kondensation von Wasserdampf, wobei auch NOx- und SOx-Verbindungen in den fl\u00fcssigen Zustand \u00fcbergehen, die in Reaktion mit Wasser S\u00e4uren bilden, die destruktiv auf die inneren Oberfl\u00e4chen des Kessels wirken. Abh\u00e4ngig von der Art des verbrannten Brennstoffs kann die Temperatur des sauren Taupunkts variieren, ebenso wie die Zusammensetzung der im Kondensat auftretenden S\u00e4uren. Das Ergebnis ist jedoch dasselbe \u2013 Korrosion.<\/p>\n<p>Die Abgase von Kesseln, die mit Erdgas betrieben werden, bestehen haupts\u00e4chlich aus den 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 Verbrennungsmodus nicht eingestellt ist).<\/p>\n<p>Da die Luft in der Atmosph\u00e4re eine gro\u00dfe Menge Stickstoff enth\u00e4lt, treten unter anderem in den Verbrennungsprodukten Stickoxide NO und NO2 auf, die zusammenfassend als NOx bezeichnet werden und sch\u00e4dlich f\u00fcr die Umwelt und die menschliche Gesundheit sind. Sie reagieren mit Wasser und bilden die korrosiv aktive Salpeters\u00e4ure.<\/p>\n<p>Beim Verbrennen von Heiz\u00f6l und Kohle entstehen in den Verbrennungsprodukten Schwefeloxide, die als SOx bezeichnet werden. Ihre negative Wirkung auf die Umwelt ist ebenfalls umfassend untersucht und unbestritten. Der durch die Wechselwirkung mit Wasser entstehende saure Kondensat verursacht sulfurelle Korrosion an den Heizfl\u00e4chen.<\/p>\n<p>Traditionell wird die Temperatur der Abgase, wie oben erw\u00e4hnt, so gew\u00e4hlt, dass die Anlage vor der Ausfall von S\u00e4ure auf den Heizfl\u00e4chen des Dampfers gesch\u00fctzt wird. Dar\u00fcber hinaus muss die Temperatur der Gase die Kondensation von NOx und SOx au\u00dferhalb des Gaswegs gew\u00e4hrleisten, um nicht nur den Kessel selbst, sondern auch die Abgasanlagen und den Schornstein vor Korrosionsprozessen zu sch\u00fctzen. Nat\u00fcrlich gibt es bestimmte Normen, die die zul\u00e4ssigen Konzentrationen von Stickoxiden und Schwefeloxid begrenzen, doch dies mindert nicht die Tatsache, dass diese Verbrennungsprodukte in der Atmosph\u00e4re der Erde akkumulieren und als saurer Niederschlag auf die Oberfl\u00e4che fallen.<\/p>\n<p>Der Schwefel, der im Heiz\u00f6l und in der Kohle enthalten ist, sowie der Verlust von unverbrannten Partikeln fester Brennstoffe (einschlie\u00dflich Asche) stellen zus\u00e4tzliche Anforderungen an die Reinigung der Abgase. Der Einsatz von Abgasreinigungssystemen erh\u00f6ht erheblich die Kosten und macht den Prozess der W\u00e4rmer\u00fcckgewinnung aus den Abgasen komplizierter, wodurch solche Ma\u00dfnahmen aus wirtschaftlicher Sicht kaum lukrativ sind und oft praktisch nicht rentabel.<\/p>\n<p>In einigen F\u00e4llen legen die lokalen Beh\u00f6rden eine Mindesttemperatur der Abgase am Auslass des Schornsteins fest, um eine angemessene Verteilung der abgehenden Gase und das Fehlen eines Rauchfackels zu gew\u00e4hrleisten. Dar\u00fcber hinaus k\u00f6nnen einige Unternehmen aus eigenem Antrieb eine solche Praxis anwenden, um ihr Image zu verbessern, da die breite \u00d6ffentlichkeit das Vorhandensein eines sichtbaren Rauchfackels h\u00e4ufig als Zeichen der Umweltverschmutzung interpretiert, w\u00e4hrend das Fehlen eines Rauchfackels als Zeichen einer sauberen Produktion angesehen werden kann.<\/p>\n<p>All dies f\u00fchrt dazu, dass Unternehmen unter bestimmten Wetterbedingungen den Abgasstrom vor der Emission in die Atmosph\u00e4re gezielt erhitzen k\u00f6nnen. Obwohl es, angesichts der Zusammensetzung der Abgase eines mit Erdgas betriebenen Boilers (die oben ausf\u00fchrlich erl\u00e4utert wird), offensichtlich ist, dass der wei\u00dfe \"Dampf\", der aus dem Schornstein aufsteigt (bei richtig eingestelltem Betriebsmodus), gr\u00f6\u00dftenteils Wasserdampf ist, der aus der Verbrennung von Erdgas im Kesselresultiert.<\/p>\n<p>Die Bek\u00e4mpfung von Korrosion erfordert den Einsatz von Materialien, die resistent gegen ihre negativen Auswirkungen 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, Verarbeitung und Entsorgung von saurem Kondensat.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Nutzung der Abw\u00e4rme von Abgasen: \u00d6kologie mit Gewinn\" 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 am bestehenden Unternehmen sorgt f\u00fcr eine Steigerung der Effizienz der gesamten Anlage, zu der der Kesselaggregat geh\u00f6rt, indem in erster Linie der Kessel selbst (die W\u00e4rme, die darin erzeugt wird) genutzt wird.<\/p>\n<p>Das Konzept solcher L\u00f6sungen reduziert sich im Wesentlichen auf Folgendes: In dem Gaszug bis zum Schornstein wird ein W\u00e4rme\u00fcbertrager installiert, der die W\u00e4rme der Abgase an ein K\u00fchlmedium (zum Beispiel Wasser) abgibt. Dieses Wasser kann sowohl der endg\u00fcltige W\u00e4rmetr\u00e4ger sein, der erhitzt werden muss, als auch ein Zwischenmedium, das die W\u00e4rme durch zus\u00e4tzliches W\u00e4rme\u00fcbertragungsger\u00e4t an einen anderen Kreislauf weitergibt.<\/p>\n<p>Das prinzipielle Schema ist im Bild dargestellt:<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Nutzung der Abw\u00e4rme von Abgasen: \u00d6kologie mit Gewinn\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/8d8adf7d5b3b1d113a6d4ba35f773620.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\nDie Sammlung des entstehenden Kondensats erfolgt direkt im Volumen des neuen W\u00e4rme\u00fcbertragungsger\u00e4ts, das aus korrosionsbest\u00e4ndigen Materialien gefertigt ist. Dies liegt daran, dass die Temperaturgrenze des Taupunktes f\u00fcr die Feuchtigkeit, die sich im Volumen der Abgase befindet, genau innerhalb des W\u00e4rme\u00fcbertragers \u00fcberschritten wird. So wird nicht nur die physikalische W\u00e4rme der Abgase n\u00fctzlich genutzt, sondern auch die latente W\u00e4rme der darin enthaltenen Wasserd\u00e4mpfe. Das Ger\u00e4t selbst muss so berechnet werden, dass seine Konstruktion keinen \u00fcberm\u00e4\u00dfigen aerodynamischen Widerstand erzeugt und damit die Betriebsbedingungen des Kesselaggregats beeintr\u00e4chtigt.<\/p>\n<p>Die Konstruktion des W\u00e4rme\u00fcbertragungsger\u00e4ts kann entweder einen herk\u00f6mmlichen rekuperativen W\u00e4rme\u00fcbertrager darstellen, bei dem der W\u00e4rme\u00fcbertrag von Gasen auf Fl\u00fcssigkeiten durch eine trennende Wand erfolgt, oder einen Kontaktw\u00e4rme\u00fcbertrager, bei dem die Abgase direkt mit Wasser in Kontakt kommen, das durch D\u00fcsen in ihren Strom gespritzt wird.<\/p>\n<p>F\u00fcr den rekuperativen W\u00e4rme\u00fcbertrager wird die Frage des S\u00e4urekonzentrats auf die Organisation der Sammlung und Neutralisation reduziert. Im Fall des Kontaktw\u00e4rme\u00fcbertragers kommt ein etwas anderer Ansatz zur Anwendung, der in gewisser Weise mit der zeitweiligen Entleerung des R\u00fcckwassersystems vergleichbar ist: Mit zunehmender S\u00e4urekonzentration der zirkulierenden Fl\u00fcssigkeit wird eine bestimmte Menge in einen Auffangbeh\u00e4lter abgezweigt, wo eine Behandlung mit Reagenzien sowie die anschlie\u00dfende Entsorgung des Wassers in die Entw\u00e4sserungskan\u00e4le erfolgt, oder es wird in den technologischen Zyklus geleitet.<\/p>\n<p>Einzelne Anwendungen der Energie der Abgase k\u00f6nnen aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen den Gasen und den Anforderungen an bestimmte Temperaturen am Eingang des energieverbrauchenden Prozesses begrenzt sein. F\u00fcr solche scheinbar ausweglosen Situationen wurde jedoch ein Ansatz entwickelt, der auf qualitativ neuen Technologien und Ger\u00e4ten basiert.<\/p>\n<p>Um die Effizienz des Prozesses zur Nutzung der W\u00e4rme der Abgase zu steigern, kommen in der weltweiten Praxis zunehmend innovative L\u00f6sungen auf Basis von W\u00e4rmepumpen als Schl\u00fcsselelement des Systems zum Einsatz. In bestimmten Sektoren der Industrie (zum Beispiel in der Bioenergie) werden solche L\u00f6sungen in den meisten neu in Betrieb genommenen Kesseln implementiert. Zus\u00e4tzliche Einsparungen bei den prim\u00e4ren Energieressourcen werden in diesem Fall durch den Einsatz nicht traditioneller Dampfkraftmaschinen erzielt, sondern durch zuverl\u00e4ssigere und technologisch fortschrittliche brom-Lithium-Absorptionsw\u00e4rmepumpen (ABTP), f\u00fcr die keine elektrische Energie, sondern W\u00e4rme ben\u00f6tigt wird (h\u00e4ufig kann dies ungenutzte Abw\u00e4rme sein, die praktisch in jedem Unternehmen im \u00dcberfluss vorhanden ist). Diese W\u00e4rme einer externen Heizquelle aktiviert den internen Zyklus der ABTP, der es erm\u00f6glicht, das vorhandene Temperaturspektrum der Abgase zu nutzen und es auf hei\u00dfere Medien zu \u00fcbertragen.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Nutzung der Abw\u00e4rme von Abgasen: \u00d6kologie mit Gewinn\" 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 des Boilers mit Hilfe solcher L\u00f6sungen kann ziemlich tiefgreifend sein \u2013 bis zu 30 und sogar 20 \u00b0C von urspr\u00fcnglich 120-130 \u00b0C. Die gewonnene W\u00e4rme reicht v\u00f6llig aus, um Wasser f\u00fcr die chemische Wasseraufbereitung, Nachspeisung, die Trinkwasserversorgung und sogar f\u00fcr das Fernw\u00e4rmenetz zu erhitzen.<\/p>\n<p>Die Einsparung an Brennstoff kann hierbei 5-10 % erreichen, w\u00e4hrend die Effizienzsteigerung der Kesselanlage bei 2-3 % liegen kann.<\/p>\n<p>Daher erm\u00f6glicht die Implementierung der beschriebenen Technologie die gleichzeitige L\u00f6sung mehrerer Aufgaben. Diese sind:<\/p>\n<ul>\n<li>die maximal vollst\u00e4ndige und n\u00fctzliche Nutzung der W\u00e4rme der Abgase (sowie der latenten W\u00e4rme der Kondensation von Wasserdampf),<\/li>\n<li>die Verringerung des NOx- und SOx-Aussto\u00dfes in die Atmosph\u00e4re,<\/li>\n<li>die Gewinnung einer zus\u00e4tzlichen Ressource \u2013 gereinigtes Wasser (das n\u00fctzliche Verwendungen auf jedem Unternehmen finden wird, zum Beispiel zur Nachspeisung des Fernw\u00e4rmenetzes und anderer Wasserkreisl\u00e4ufe),<\/li>\n<li>die Eliminierung der Rauchfahne (sie wird kaum wahrnehmbar oder verschwindet ganz).<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nDie Praxis zeigt, dass die Wirtschaftlichkeit der Anwendung solcher L\u00f6sungen in erster Linie von abh\u00e4ngt:<\/p>\n<ul>\n<li>den M\u00f6glichkeiten der n\u00fctzlichen Verwertung der vorhandenen W\u00e4rme der Abgase,<\/li>\n<li>der Dauer der Nutzung der gewonnenen W\u00e4rmeenergie im Jahr,<\/li>\n<li>den Kosten von Energieressourcen im Unternehmen,<\/li>\n<li>der \u00dcberschreitung der maximal zul\u00e4ssigen Konzentration der Emissionen von NOx und SOx (sowie von der Strenge der lokalen Umweltschutzgesetze),<\/li>\n<li>der Methode zur Neutralisierung des Kondensats und den M\u00f6glichkeiten seiner weiteren Nutzung.<\/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 \u0442\u0430\u043a\u0436\u0435 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