Saubere Industrieabgase sind wünschenswert, kosten aber Energie. Um diese bei der Reinigung von Industrieabgasen zu sparen, wollen Wissenschaftler der TH Mittelhessen gemeinsam mit WK Wärmetechnische Anlagen einen Hochtemperatur-Wärmeübertrager entwickeln, der korrosionsbeständig ist und hohen Temperaturschwankungen widersteht.
Gereinigtes Gas erhitzt belastetes Gas
Viele industrielle Prozesse erzeugen schadstoffbelastete Abluft. Diese wird in thermischen Nachverbrennungsanlagen mit Erdgas oder Heizöl angereichert und verbrannt. Die Schadstoffe – überwiegend organische Verbindungen – werden so bei Temperaturen von bis zu 1.000 Grad in einem energieintensiven Verfahren in unschädliche Verbrennungsprodukte umgewandelt.
Der Einsatz von Wärmeübertragern reduziert den Brennstoffbedarf um etwa 70 Prozent. Dabei wird das schadstoffbelastete Gas durch das gereinigte Gas, das aus der Brennkammer kommt, je nach Anlagentyp auf 500 bis 700 Grad vorgeheizt.
Herkömmliche Wärmeübertrager aus Keramik oder Metall sind wenig korrosionsbeständig oder halten den thermischen und mechanischen Beanspruchungen nur unzureichend stand. Die Partner wollen deshalb spezielle Legierungen testen, mit denen die Anlage deutlich zuverlässiger arbeitet.
Für die Konzeptionierung und Auslegung des Apparats sind unter anderem umfangreiche thermodynamische und strömungsmechanische Berechnungen nötig. Sie sollen anschließend mit einem Prototyp in einer Testanlage experimentell überprüft werden.
Entspannung für die Anlage
„Die zuverlässige Nutzung des Hochtemperatur-Wärmeübertragers führt zu einer Reduktion der Ausfallzeiten, geringeren Betriebskosten und zur Erhöhung des thermischen Wirkungsgrads der Gesamtanlage durch die Nutzung der Abwärme. Die Brennstoffersparnis bedeutet gleichzeitig, dass weniger klimaschädliche Stickoxide und Kohlendioxid entstehen“, erläutert Professor Reinhold Altensen die Projektziele. Er leitet das Projekt gemeinsam mit Dr. Martin Pitzer von der TH Mittelhessen.
Für die neue Technologie sieht der Ingenieurwissenschaftler neben dem Einsatz in thermischen Nachverbrennungsanlagen weitere Nutzungsmöglichkeiten zum Beispiel bei der Wärmerückgewinnung in Hochofenprozessen oder der Wasserstofferzeugung in der chemischen Industrie.
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