IGS, Ingenieurbüro für Energie- und Umwelttechnik

Oxytherm: Bei der Dampferzeugung muss das Kesselspeisewasser bestimmten Mindestanforderungen bezüglich der Qualität entsprechen. Im rückgeführten Kondensat und im Zusatzspeisewasser gelöste Gase führen zu gefährlichen Korrosionen im Dampf- und Kondensatnetz. Die gelösten Gase können auf unterschiedliche Weise entfernt werden. Das Verfahren der Wahl ist dabei die thermische Entgasung. Bei diesem Verfahren wird die chemisch-physikalische Gesetzmässigkeit genutzt, dass die Löslichkeit von Gasen in Flüssigkeiten mit steigender Temperatur abnimmt und im Siedezustand gegen Null geht. Im Speisewasserbehälter und dem aufgesetzten Entgaserdom wird das Speisewasser im Gegenstrom mittels direkter Dampfinjektion auf Siedetemperatur aufgeheizt. Die freiwerdenden Gase entweichen über ein Ventil im Kopfraum des Entgasers ins Freie. Dies erfolgt aufgrund des eingestellten Druckgefälles zwischen dem Entgaser und der Umgebung. Dabei strömt über das Ventil immer auch Dampf als Transportmedium ins Freie (Fegedampf). Das Ventil sollte so eingestellt sein, dass auch unter ungünstigsten Bedingungen alle freiwerdenden Gase abgeführt werden. Nach Literaturangaben beträgt der erforderliche Volumenstrom bis zu 0,5 % der Dampfleistung des Kessels. In der Praxis wird der Volumenstrom empirisch eingestellt und niemand kennt die tatsächlichen Verluste. Eine Feststellung der tatsächlichen Verluste ist nur mittels aufwendiger Messtechnik oder durch Kondensation der Brüden möglich. Messungen in einer Reihe von Kesselhäusern ergaben Verluste in Höhe von 0,15 bis > 3 % der Kesselleistung. Der Dampfbedarf des Entgasers kann erheblich sein, dies hängt auch von der Benutzungsdauer des Dampferzeugers ab. Das patentierte Verfahren reduziert die Dampfverluste um bis zu 95 %. Dabei wird in der Zuführung zum Entgaser der im Kondensat und Zusatzspeisewasser gelöste Sauerstoff und der Durchsatz gemessen. Über eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) wird das tatsächlich anfallende Gasvolumen bestimmt und das Abdampfventil angesteuert. Die tatsächliche Öffnungszeit des Ventils und damit die Höhe der Dampfverluste kann auf einen Bruchteil zurückgeführt werden. Aus der Förderleitung zum Speisewasserbehälter wird über eine Pumpe ein kleiner Probenstrom abgezweigt, über einen Wärmetauscher (Plattenapparat) abgekühlt und durch die Messzelle geleitet. Dort wird der gelöste Sauerstoff gemessen. In der Zuleitung zum Entgaser ist ein Durchflussmessgerät installiert, welches die geförderten Mengen als Signal an die SPS weitergibt. In der SPS wird die ermittelte O2-Konzentration mit dem Förderstrom verrechnet und über entsprechende Faktoren der Anteil der restlichen inerten Gase berechnet. Ebenfalls über spezifische Faktoren (abhängig von der vorab durchgeführten Wasseranalyse) wird der Anteil an CO2 berechnet, der unter thermischer Belastung im Speisewasserbehälter und im Kessel aus der Karbonathärte bei der sogenannten Sodaspaltung entsteht. Das auf diesem Wege ermittelte Gesamtgasvolumen, welches in das System eingebracht wird, wird laufend aufaddiert bis ein einstellbarer Grenzwert erreicht ist. Dann öffnet das automatisch angesteuerte Brüdenventil für einen definierten Zeitraum, um die schädlichen, im Kopfraum des Entgasers angesammelten Gase ins Freie abzulassen. Durch die entsprechende Parametrierung von Öffnungsintervall und –dauer wird sichergestellt, dass das verbleibende Restvolumen an inerten Gasen nach dem Spülvorgang so gering ist, dass daraus keine Beeinflussung der Qualität des Kesselspeisewassers erfolgt. Das regelbare Abdampfventil wird dem vorhandenen nachgeschaltet. Es handelt sich um ein Ventil, das im stromlosen Zustand geöffnet ist. Bei Störungen geht die Anlage somit automatisch in den ursprünglichen Betrieb zurück. Zur individuellen Feststellung der Dampfverluste der thermischen Entgasung kann eine Messung des Istzustandes vor Ort durchgeführt werden. Die erzielbaren Einsparungen stellen eine wichtige Entscheidungsgrundlage über den wirtschaftlichen Einsatz des Verfahrens dar. Als Beispiel für das Einsparungspotential dieses Systems wird ein Dampfkessel mit einer Leistung von 10 t/h angenommen. Bei einem Dampfverlust von 0,5 % ergibt sich übers Jahr ein Verlust an Dampf von 438 t. Hiervon können bis zu 95 % (416 t) eingespart werden. Bei den heutigen Brennstoffpreisen ist die Tonne Dampf mit etwa 50 €/t anzusetzen. Somit ergibt sich eine jährliche Einsparung von ca. 20.000 €/a. Je nach Anlagengröße und benötigter Ausstattung liegen die Kosten für das neue System zwischen 20.000 und 25.000 €, so dass sehr kurze Amortisationszeiten resultieren. Die Entwicklung einer Pilotanlage wurde durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt in Form eines Zuschusses gefördert. Im Juni 2000 wurde das Verfahren zur Reduzierung von Dampfverlusten bei der thermischen Entgasung von Speisewasser wegen seines hohen Innovationsgrades und wegen der positiven Auswirkung auf natürliche Ressourcen und Emissionen bei der Verleihung des Bayerischen Energiepreises ausgezeichnet. Mehr als 30 Anlagen wurden zwischenzeitlich realisiert. Konditherm: Es handelt sich um ein patentiertes Verfahren zur Wärmerückgewinnung aus Brüdendampf. Die Brüden werden mittels Mischkondensation niedergeschlagen. Durch die Volumenreduzierung bei der Kondensation wird kein Gegendruck aufgebaut. Es kann sogar bewusst ein Unterdruck erzeugt werden. Prinzipiell kann jede Abdampfquelle mit dem Verfahren genutzt werden. Das Verfahren ist prädestiniert für die Nutzbarmachung von Entspannungsdampf. Bei allen Prozessen, bei denen unter Druck stehendes Kondensat auf einen niedrigeren Druck entspannt wird, kommt es zu einer Nachverdampfung. Beispiele sind die Absalzung oder Abschlammung an Dampfkesseln, aber auch Produktionsanlagen, bei denen Prozessdampf zum Einsatz kommt. Der Brüdendampf wird einem Reaktor oberhalb eines Flüssigkeitssumpfes zugeführt. Die von den Verbrauchern zurückkommende Flüssigkeit (Wärmeträger = Kondensat) wird im Kopfraum des Reaktors fein verregnet. An den Tropfen kondensiert der Brüdendampf, wodurch sich die Flüssigkeit um eine bestimmte Temperaturdifferenz erwärmt. Die Erwärmung ist im Wesentlichen abhängig von der zur Verfügung stehenden Fallhöhe bzw. der Verweilzeit der Tropfen im Reaktor. Bei richtiger Dimensionierung wird der in den Reaktor eingeleitete Dampf vollständig kondensiert.  

Die Kondensationswärme wird dabei vollständig auf die Flüssigkeit übertragen. Diese wird mittels Pumpen über Rohrleitungen zu den Verbrauchern geschickt und gibt dort die aufgenommene Wärme wieder ab. Als Verbraucher kommen die Raumheizung, die Warmwassererzeugung, Absorptionskälteanlagen oder ähnliches in Betracht. Die abgekühlte Flüssigkeit wird im Kreislauf wieder zum Reaktor zurückgeführt. Ein Überlauf im Reaktor erlaubt die Rückgewinnung des anfallenden Kondensates. Die Menge an anfallendem Kondensat ist ein Maß für die Wärmerückgewinnung. Das Verfahren verzichtet auf den Einsatz von Wärmetauschern. Es handelt sich um eine Erweiterung des bestehenden Kondensatsystems. Kondensat wird gleichzeitig als Wärmeträger eingesetzt. Neben der realisierten Pilotanlage im Heizkraft der TUM, Garching ist eine großtechnische Anlage in der Reifenindustrie seit 2007 in Betrieb und eine weitere wird in 2011 in Betrieb genommen.

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• Betriebevergleich Energie für Brauereien (BVE) Standortbestimmung Kontrolle von Energieverbrauch und Energiekosten statistische Grundlagen für die Brauereibranche Bewertung der betrieblichen Situation
• Oxytherm Patentiertes Verfahren zur Reduzierung von Dampfverlusten bei der thermischen Speisewasserentgasung. Zwischenzeitlich wurden mehr als 30 Anlagen in Betrieb genommen.
• Konditherm Patentiertes Verfahren zur Wärmerückgewinnung aus Dampfbrüden bei unterschiedlichen Prozessen und bei der Energieumwandlung.