Effiziente Wärmerückgewinnung

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Der zylindrische Mantel kann genauso wie bei Rohrbündelwärmeübertragern sehr flexibel mit den erforderlichen Stutzen ausgerüstet werden (Entleerungen, Entlüftungen, Messstutzen etc). Zur Verringerung des Druckverlusts bei der Verdampfung können Apparate gebaut werden, in denen das Plattenpaket in einen großen Mantel exzentrisch eingebaut wird. So lassen sich klassische Kettle-Type-Verdampfer mit einem Plattenpaket statt mit einem Rohrbündel ausstatten.

Neben überfluteten Verdampfern können auch direkt durchströmte Verdampferarten gebaut werden. Die für ORC-Prozesse wichtige Überhitzung kann in einem zweiten Apparat stattfinden, der z.B. direkt auf den Verdampfer montiert wird.

Diese Apparate übertragen zusammen eine Leistung von 13500 Kilowatt und erreichen ein Temperaturniveau von 200 °C bei einem Auslegungsdruck von 40 bar. Der ORC-Prozess erzeugt eine elektrische Leistung von 2860 Kilowatt.

Gesmex fertigt nicht nur Verdampfer und Überhitzer für ORC-Prozesse, sondern liefert auch Wärmeübertrager zur internen Wärmerückgewinnung im ORC-Kreislauf. Durch die Nutzung von geprägten Wärmeübertragerplatten statt Rohrbündel kann ein Großteil der Wärme des heißen Gasstroms, der die Turbine verlässt, auf das Speisewasser des Verdampfers rückübertragen werden (90 Prozent des maximal möglichen Wärmestroms). Dadurch verringert sich die erforderliche Rückkühlleistung. Das Arbeitsmedium wird bereits bis dicht an den Kondensationspunkt abgekühlt. Die Kondensation findet dann in Kühlregistern statt. Dabei wird Wärme an die Umgebung abgegeben. Diese Abwärme kann aber auch zum Heizen anderer Prozesse oder Gebäude genutzt werden. Kondensatoren zu Heizzwecken stellt Gesmex ebenfalls in der Plate and Shell-Bauweise her.

Wärme aus Abgasströmen effizient nutzen

Ist die zu nutzende Wärmequelle ein Abgasstrom, so hat dieser meist eine erhöhte Temperatur, aber nur noch ein geringes Druckniveau. Entsprechend darf der Apparat, der für die Wärmeübertragung genutzt wird, nur wenig Druckverlust verursachen. Gesmex hat für diese Fälle einen speziellen Wärmeübertrager-Typ in das Produktprogramm aufgenommen. Thermoplate-Wärmeübertrager bestehen aus Plattenpaaren, denen durch Punktschweißen und anschließendes Aufweiten unter Druck eine kissenförmige Form gegeben wurde. Im engen Spalt des Innenraums der Plattenpaare strömt das aufzuheizende ORC-Medium. Die so hergestellten Plattenpaare können in einem beliebigen Abstand zueinander positioniert werden, je nach Anforderungen an den Druckverlust der Abgasseite.

Abgase enthalten oftmals Schwefeldioxid oder Stickstoffdioxid, die bei der Abkühlung in Verbindung mit der Kondensation von Feuchtigkeit zu Säuren werden können. Die Säuren können auf Standard-Edelstahloberflächen (z.B. 1.4404) zu starken Korrosionen führen, deswegen müssen hier spezielle Werkstoffe eingesetzt werden. Da Thermoplates nicht geprägt werden, können Spezialwerkstoffe verwendet werden, die für die Herstellung von Plate-and-Shell-Wärmeübertragern nicht in Frage kommen würden. Eventuelle Ablagerungen und Stäube aus dem Abgas können leicht durch Reinigung der Platten entfernt werden. Plattenwärmeübertrager mit Winkel-Wellen-Struktur lassen dies nicht zu.

Thermoplates können direkt im Abgasstrom ohne zusätzliche äußere Hülle oder aber in einem eigenen Behälter eingebaut werden. In der Bauform TP Hex werden sie in einen zylindrischen Mantel eingebaut, allerdings liegen die Platten in Richtung der Zylinderachse. In der Mitte des Zylinders sind die Platten breit und am Rand schmal. So kann der gesamte Raum innerhalb des Zylinders optimal ausgenutzt werden. ●

* Der Autor arbeitet als Produktmanager sowie in Forschung und Entwicklung der Wärmeübertrager bei Gesmex.

* Kontakt: Tel. +49 (0)3 85 / 61 73 86 - 0

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