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Themenübersicht Kesselbetriebstechnik 2006 Die Themen Energieverluste an der Anlage • Verluste am Wärmeerzeuger • Energiesparmaßnahmen am Wärmeerzeuger • Verluste an der Feuerung • Energiesparmaßnahmen an der Feuerung • Optimierung durch Feuerungsmanager Energiekosten durch Brennstoffwahl reduzieren Energetische Optimierung in der industriellen Wärmeerzeugung An allen Wärmeerzeugern (Dampf-, Heißwasserkessel, Thermalölkessel und Heißgaserzeugern) treten Verluste auf. Es gilt diese Verluste zu erkennen und zu beseitigen, sofern dies mit einem vertretbaren Aufwand möglich ist. Wärmeverluste am Kessel Kesselbetriebstechnik 2006 Wärmeverluste am Kessel Abstrahlverlust Verschmutzung Absalzverlust Energetische Optimierung in der industriellen Wärmeerzeugung Dampfverlust Abgasverlust Wasserverlust Abkühlverlust An allen Wärmeerzeugern (Dampf-, Heißwasserkessel, Thermalölkessel und Heißgaserzeugern) treten Verluste auf. Im wesentlichen sind dies: • Abstrahlverluste • Absalzverluste • Abgasverluste • Verluste durch Heizflächenverschmutzung • Verluste durch Wasserverluste (Dampf, Kondensat, Heißwasser) • Verluste durch Abkühlung im Stillstand Abstrahlverluste Kesselbetriebstechnik 2006 Wärmeverluste am Kessel Abstrahlverluste Ein 10 MW Dampfkessel mit 10 bar, 100 mm Isolierstärke, hat Abstrahlverluste von ca. 30 kW (0,3 %). Da die Abstrahlverluste bei jeder Kesselleistung, Stillstand und Standby vorhanden sind, entsteht ein Wirkungsgradverlust von 0,51 % auf die Jahresbrennstoffmenge. Dies entspricht einem Verlust von ca. 24.000 l/a HEL. Energetische Optimierung in der industriellen Wärmeerzeugung Sind eine Funktion von: • Kesseldruck, Wassertemperatur im Kessel • Umgebungstemperatur • Isolierqualität und –stärke • Kesseloberfläche Die Abstrahlverluste liegen zum Beispiel bei einem 10 MW-Kessel und 100 % Leistung zwischen 0,15 bis 0,4 % der Kesselleistung. Bei einem Kesseldruck von 10 bar und einer Isolierstärke von 100 mm beträgt der Wärmeverlust ca. 0,3 %. Dies entspricht somit einer Wärmemenge von 30 kW. Der Wärmeverlust ist praktisch in jedem Lastbereich gleich hoch, da die Kesselwassertemperatur (Solldampfdruck) auch bei Teillast gleich bleibt. Steht der 10 MW-Kessel 360 Tage = 8640 h pro Jahr unter Druck, so ergibt dies einen Wärmeverlust von 259.000 kWh/a. Die Feuerung muss zum Wärmeausgleich mit Eta-Kessel 92% ca. 282.000 kWh aufbringen. Dies entspricht einem Leichtölverbrauch von 2,75 l/h oder 23.775 l/a. Wird der Kessel 6.000 Stunden im Jahr mit einer durchschnittlichen Auslastung von 75 % betrieben, summieren sich die Energieverluste auf 0,51 % des Jahresbrennstoffverbrauchs. Wasserverluste Kesselbetriebstechnik 2006 Wärmeverluste am Kessel Wasserverluste Je nach Wärmeerzeuger und Leckageort sind enorme Energieverluste möglich. Ein Wasserverlust von 30 l/h führt bei einem 10 bar Dampfkessel zu einem höheren Brennstoffverbrauch von 21.500 l/a HEL. Dies entspricht einem Wirkungsgradverlust von 0,45 % Energetische Optimierung in der industriellen Wärmeerzeugung
Wasserverluste Je nach Wärmeerzeuger und Leckageort sind enorme Energieverluste möglich. Durch kontinuierliche oder regelmäßige Massenbilanzen können die Verluste entdeckt und beseitigt werden. Der Verlust von Kesselwasser kostet Energie in der Aufbereitung und Erwärmung bzw. Verdampfung. Beträgt der Wasserverlust eines 15 t/h- Sattdampfkessels (10 bar) 30 l/h (= 0,2 %), so muss für die Frischwassererwärmung und Verdampfung jährlich eine Energie von 719.500 MJ aufgewendet werden. Der Mehrverbrauch der Feuerung beträgt mit einem Kesselwirkungsgrad von 92 % ca. 21.500 l/a HEL. Bei einer durchschnittlichen Leistung von 75% und 6.000 Stunden pro Jahr ergeben sich Brennstoffmehrkosten von 0,45 %. Wärmeverluste durch Fegedampf Kesselbetriebstechnik 2006 Wärmeverluste durch Fegedampf liegen häufig bei ca. 1% der installierten Dampfleistung. Eine Reduzierung des Fegedampfes auf 0,5 % Verluste bringt folgende Brennstoffeinsparung: bei 10 t/h, 75% Last und 6.000 h/a 15.800 l/a HEL bei 15 t/h, 75% Last und 6.000 h/a 23.700 l/a HEL Energetische Optimierung in der industriellen Wärmeerzeugung Bildquelle: Viessmann Fegedampf Eine besondere Art der Wasserverluste stellt der Fegedampf dar. Frischwasser und Kondensat werden meist über einen thermischen Entgaser in die Kesselanlage gebracht. Im Entgaser wird das Wasser durch Einblasen von Dampf auf die Siedetemperatur von 103 °C (Überdruck ca. 0,1 bar) aufgeheizt. Das Frischwasser und Kondensat kocht auf, Gase (Kohlenstoff, Stickstoff, vor allem Sauerstoff) lösen sich. Der Entgaser wird mit einem Überschussdampf betrieben, welcher als sog. Fegedampf über Dach abgeführt wird. Der Fegedampf stellt einen Wärme-, aber auch Wasserverlust dar. Der erforderliche Dampfverlust am Entgaser sollte 0,3 bis 0,5 % der installierten Dampfleistung nicht überschreiten. Die tatsächlichen Verluste liegen nicht selten bei 1% und mehr. Zur Reduzierung der Fegedampfverluste gibt es Regelungen, welche den Sauerstoffgehalt im Kondensat ermitteln und die Fegedampfmenge über ein Regelventil optimieren. Absalzverluste Kesselbetriebstechnik 2006 Wärmeverluste am Kessel Absalzverluste Flammrohrkessel Absalzregelventil Energetische Optimierung in der industriellen Wärmeerzeugung Wasserrohrkessel Im Wasserraum von Dampfkesselanlagen würde der Salzgehalt des Kesselwassers durch den Verdampfungsvorgang stetig ansteigen. Um dies zu verhindern wird eine kontinuierliche Wassermenge ausgeschleust. Diese sog. Absalzung erfolgt ungefähr auf Höhe des zulässigen Mindest- Kesselwasser-Niveaus ( NW-Marke), also knapp unter der siedenden Wasseroberfläche. Hier ist der Salzgehalt am höchsten; die Absalzung am effektivsten. Die Absalzung ist zum Schutz des Kessels zwingend erforderlich, stellt jedoch einen Wärme- und Wasserverlust dar. Die Absalzmenge soll also möglichst gering gehalten werden. Häufig erfolgt die Absalzung über ein händisch eingestelltes Regelventil, welches eine kontinuierliche Wassermenge aus dem Kessel ausschleust. Die fest eingestellte Absalzmenge ist jedoch immer zu groß, sonst würde der Salzgehalt im Kessel merkbar steigen. Kesselbetriebstechnik 2006 Wärmeverluste am Kessel Absalzverluste Eine Absalzregelung reduziert die Absalzmenge um min. 50 kg/h. Dies entspricht einem Brennstoffverbrauch von 38.800 l/a HEL. Dies entspricht einer Wirkungsgraddifferenz von 1,23 % bei 10 t/h, 75% Last und 6.000 h/a 0,82 % bei 15 t/h, 75% Last und 6.000 h/a Energetische Optimierung in der industriellen Wärmeerzeugung Die tatsächliche Eindickung des Kesselwassers hängt jedoch von der aktuellen Verdampfungsleistung des Kessels ab. Durch Einsatz einer Absalzregelung wird die Absalzmenge als Funktion der tatsächlichen Kesselwasserleitfähigkeit optimiert.
Seite 1: Kesselbetriebstechnik 2006 Energeti
Seite 5 und 6: Abgasverluste Kesselbetriebstechnik
Seite 7 und 8: Feuerungsmanagementsysteme Kesselbe
Seite 9 und 10: Wirkungsgradoptimierung des Gebläs
Seite 11 und 12: Verbrennung von Bioölen und Fetten

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