Wie funktioniert die Abwärmerückgewinnung?

Die Wiederverwendung von Wärmeenergie, die sonst entsorgt oder einfach in die Atmosphäre abgegeben würde, ist das Ziel des Abwärmerückgewinnungssystems. Durch die Nutzung der Abwärme können Anlagen ihren Energieverbrauch und ihre CO2-Emissionen senken und gleichzeitig ihre Energieeffizienz verbessern.

Was ist das Abwärmerückgewinnungssystem wert?

Der Markt für Abwärmerückgewinnungssysteme wird bis 2021 einen Wert von 65,87 Milliarden US-Dollar erreichen: Erfahren Sie mehr über die Faktoren, die den Markt antreiben.

Das Anwendungssegment Dampf- und Stromerzeugung wird vom Markt für Abwärmerückgewinnungssysteme dominiert. Aufgrund der steigenden Energienachfrage in Nordamerika, Europa und im asiatisch-pazifischen Raum dürfte der Anwendungsmarkt zwischen 2016 und 2021 ebenfalls wachsen. Die wachsende Bauindustrie im Nahen Osten und in asiatisch-pazifischen Ländern wie China, Japan und Indien treibt den Markt in diesem Segment ebenfalls an.

Der WHRS-Markt wird nach Endverbrauchsbranche in Erdölraffination, Metallproduktion, Zement, Chemie, Papier und Zellstoff und andere unterteilt. Der Markt wird von der Endverbrauchsbranche Erdölraffination dominiert. In dieser Branche wird WHRS für verschiedene Prozesse wie Destillation, thermisches Cracken, Katalyse und Behandlung verwendet. Zement ist die am schnellsten wachsende Endverbrauchsbranche von WHRS. Der energieintensivste Prozess in der Zementindustrie ist die Klinkerproduktion in Öfen. Zu den Anwendungen der aus Schornsteinabgasen, Verbrennungsabgasen und anderen Quellen zurückgewonnenen Abwärme gehören Vorwärmung und Stromerzeugung.

Europa ist derzeit wertmäßig der größte Markt für WHR-Systeme, dicht gefolgt von Nordamerika. Für Nordamerika wird ein moderates Wachstum erwartet. Zu den Faktoren, die den nordamerikanischen Markt antreiben, zählen strenge staatliche Vorschriften in Bezug auf Energieeinsparung und Energieeffizienz sowie staatliche Anreize, darunter Steuererleichterungen. Die Region zeichnet sich durch kontinuierliche technologische Innovationen in der WHR-Branche und die Präsenz einiger der wichtigsten Akteure der Region aus.

Wie ist der Abhitzedampferzeuger aufgebaut?

Abhitzekessel (HRSG) werden bei der Stromerzeugung eingesetzt, um Wärme aus heißen Rauchgasen (500–600 °C) zurückzugewinnen, die normalerweise von einer Gasturbine oder einem Dieselmotor stammen. Der HRSG besteht aus den gleichen Wärmeübertragungsflächen wie andere Kessel, mit Ausnahme des Brennraums. Da in einem HRSG kein Brennstoff verbrannt wird, verfügen die HRSG über konventionelle Verdampferflächen, auf denen Wasser zu Dampf verdampft. Ein HRSG kann je nach verfügbarem Platz horizontal oder vertikal angeordnet sein. Bei der Konstruktion eines HRSG sollten die folgenden Aspekte berücksichtigt werden:

Der Pinch-Point des Verdampfers und die Annäherungstemperatur des Economizers

Der Druckabfall auf der Rauchgasseite des Kessels

Optimierung der Heizflächen

Der Pinch-Point (der kleinste Temperaturunterschied zwischen den beiden Strömen in einem System von Wärmetauschern) befindet sich im Verdampfer und beträgt normalerweise 6-10 °C, wie in Abbildung 2 zu sehen ist. Um die Dampfleistung des Kessels zu maximieren, muss der Pinch-Point so klein wie möglich gewählt werden. Die Annäherungstemperatur ist der Temperaturunterschied zwischen der Eingangstemperatur im Verdampfer und der Ausgangstemperatur des Economizers. Dieser beträgt oft 0-5 °C. Der Druck

Der Druckabfall (normalerweise 25–40 mbar) auf der Rauchgasseite wirkt sich auch auf die Effizienz des Kraftwerks aus. Die Wärmeübertragung des HRSG erfolgt hauptsächlich konvektiv. Die Strömungsgeschwindigkeit des Rauchgases beeinflusst den Wärmeübertragungskoeffizienten. Der Verdampfer des Wärmerückgewinnungskessels kann vom Typ mit natürlicher oder Zwangsumlauf sein. Der Wärmetauschertyp des Verdampfers kann Gleichstrom, Gegenstrom oder Kreuzstrom sein. Bei einer Gleichstromanordnung bewegen sich die heißen und kalten Flüssigkeiten in die gleiche Richtung und bei einer Gegenstromanordnung bewegen sich die Flüssigkeiten des Wärmetauschers in entgegengesetzte Richtungen.