Großraum Dampfkesselanlagen

Lösungen zur Energie-, Kosten- und Emissionseinsparung

Markus Tuffner

Die Lebenserwartung einer Kesselanlage liegt zwischen 20 und 40 Jahren. Typische Effizienzgewinne bei Tausch oder Modernisierung von Altanlagen betragen je nach Ausgangslage zwischen 10 und 30 %. Bei heutigen Brennstoffkosten amortisieren sich selbst umfangreiche Maßnahmen oft in kürzester Zeit. Je nach Ausgangssituation, Größe und dem zeitlichen Verlauf der abgenommenen Leistung kann mit den unterschiedlichsten Konzepten eine ökonomische Energieversorgung sichergestellt werden.

Energetische Optimierungspotenziale der Kessel-/Brennerkombination
Bilanziert man einen Dampfkessel bei einer vorgegebenen Last über die eingehenden und ausgehenden Stoff- und Energieströme, wird schnell der Anteil an nicht nutzbarer Energie ersichtlich. Zugeführt werden Brennstoff, Verbrennungsluft, Speisewasser und elektrische Leistung (Pumpen und Gebläse). Neben der nutzbaren Wärmeenergie, die im Dampf enthalten ist, sind als weitere Ausgangsgrößen der Bilanz Rauchgase mit einem bestimmten Temperaturniveau und Sauerstoffgehalt, eventuell unverbrannte Brennstoffbestandteile, Absalz- bzw. Abschlammverluste und Verluste durch Wärmestrahlung und Wärmeleitung an der Kesseloberfläche zu verzeichnen. Durch geeignete Maßnahmen können die anfallenden Verluste minimiert werden.

Reduzierung Abgasverlust
Economiser und Brennwertwärmetauscher Die Energiezufuhr einer konventionellen Dampfkesselanlage erfolgt durch die Verbrennung eines Brennstoff-Luft-Gemischs. Über Wärmestrahlung, Wärmeleitung und Konvektion geben die Heizflächen (Flammrohre und Rauchrohre) die Wärme an den Wasserinhalt des Kessels ab. Die im Brennstoff enthaltene Energie wird hierbei nicht zu 100 % übertragen. Die Rauchgase haben demzufolge Temperaturen, die über der Mediumstemperatur des Kessels liegen. Um das erhebliche Wärmepotential zu nutzen, besteht die Möglichkeit, den Kesseln Economiser und oft auch Abgaskondensatoren nachzuschalten. Diese kühlen die heißen Rauchgase auf ein bestimmtes Temperaturniveau ab und heizen im Gegenzug das Speisewasser oder sonstige Niedertemperaturwässer vor. Bei trockener Fahrweise werden die Abgase lediglich auf ein Temperaturniveau über der Kondensationstemperatur der Rauchgase abgekühlt. Die enthaltene Kondensationsenergie wird also nicht genutzt. Brennstoffkosteneinsparungen von bis zu 7 % sind bei Volllast realisierbar. Wird die Abgastemperatur unter die Kondensations- Temperatur gesenkt, so kann zusätzlich die Kondensations-Energie genutzt werden. Hier ist unter den richtigen Rahmenbedingungen in der Praxis ein Einsparungspotential von bis zu weiteren 7 % möglich (Abb.2).Zusammen mit einer CO-Messung kann die beigesteuerte Luftmenge noch besser an die CO-Grenze gelegt werden.