Abwärmenutzung aus der Abgasreinigung

Die ELANTAS Europe GmbH in Hamburg produziert Isolierstoffe auf Basis von Kunstharzen. Bei der Produktion entstehen zwei Abluftströme mit unterschiedlichen Konzentrationen an flüchtigen organischen Verbindungen (VOC). Der Rohgasstrom 1 weist hohe VOC-Konzentrationen (> 30-50 g/Nm³) und einen relativ konstanten Volumenstrom von 400 Nm³/h auf. Der Rohgasstrom 2 enthält VOC-Konzentrationen im entzündlichen Bereich von 30-50 mg/Nm³ bei einem Volumenstrom von 1.700-2.750 Nm³/h. Beide Stoffströme laufen in einer thermischen Nachverbrennungsanlage (TNV) zusammen und werden in einer Erdgasflamme auf eine Temperatur von T_TNV ≈ 860°C erhitzt, bei welcher in der Abluft enthaltene VOCs verbrennen. Das entstehende Rauchgas durchströmt zunächst einen Thermalöl-Wärmeübertrager und wird auf einen Temperaturbereich von T = 400°C-450°C abgekühlt. Im nächsten Schritt wird das Rauchgas zur Erzeugung von Niedertemperaturdampf (T = 400°C, p = 6 bar) genutzt. Die hierdurch gewonnene Wärmeleistung entspricht ca. 260 kW. Das Rauchgas weist nun eine Temperatur von T = 180°C- 250°C auf und wird nicht weiter genutzt. Der jährliche Erdgasverbrauch der TNV liegt jährlich bei 6.400 MWh.

Ziel der umgesetzten Maßnahme ist es, die verbleibende Abwärme zur Vorwärmung des Rohgasstroms 2 zu nutzen. Hierfür wurde ein Luft-Wärmeübertrager hinter dem Dampfkessel integriert. Die Wärme des Rauchgasstroms (T = 180 - 250°C) wird auf den zu reinigenden Rohgasstrom 2 übertragen. Das Temperaturniveau des Rohgasstroms 2 steigt somit von T₀ ≈ 20°C auf T₁ = 120°C-150°C. Durch die höhere Ausgangstemperatur in der TNV kann der Erdgasbedarf zum Erreichen der Verbrennungstemperatur von T_TNV ≈ 860°C deutlich reduziert werden. Zur Prävention von Explosionen und um einen kontinuierlichen Betrieb der Anlage zu gewährleisten, wurde der Wärmeübertrager hinter dem Dampfkessel im Bypass der Rauchgasleitung installiert. Misst ein Temperatursensor eine zu starke Erwärmung des Rohgasstroms 2, geht die Anlage automatisch in den Bypass-Betrieb. Die benötigte Erdgasmenge kann durch die Maßnahme um 1.000 MWh auf 5.400 MWh jährlich reduziert werden.