Wasserrohrkessel mit Wärmerückgewinnung

Die Wahl hängt hauptsächlich von der Quelle und der Qualität der Gase ab.

Ein HRSG ist in der Regel am besten geeignet, wenn die Gase aus Gasturbinen, Motoren oder Systemen mit relativ sauberen Gasen und stabilen Betriebsbedingungen stammen. Er wird häufig bei der Kraft-Wärme-Kopplung, dem kombinierten Zyklus und der Stromerzeugung eingesetzt.

Ein WHRB ist in der Regel am besten geeignet, wenn die Gase aus industriellen Prozessen mit Partikeln, korrosiven Verbindungen, variabler Belastung oder Verschmutzungsgefahr stammen, wie z.B. Raffination, Petrochemie, Prozessöfen, FCC-Anlagen, Zement oder Glas.

Bei AITESA beginnen wir nicht mit dem Namen der Anlage. Wir analysieren das Gasprofil, den Dampfbedarf, die Integration der Anlage, den zulässigen Druckabfall und die Wartungsbedingungen, um die am besten geeignete Lösung zu finden.

Der Hauptunterschied liegt in der Qualität der Gase und dem erwarteten Grad der Verschmutzung.

Ein HRSG wird mit sauberen Gasen betrieben, zum Beispiel aus Gasturbinen oder Motoren. In diesen Fällen konzentriert sich die Wartung auf die Inspektion der Rohrbündel, die Kontrolle des Wasser-Dampf-Kreislaufs, die Instrumentierung, die Ventile, die Sicherheitselemente und die Verfügbarkeit und Betriebssicherheit der Anlage.

Ein WHRB ist komplexeren Prozessgasen ausgesetzt, mit Partikeln, korrosiven Verbindungen, Ablagerungen oder wechselnden Bedingungen. Daher muss bei der Konstruktion ein besonderes Augenmerk auf Zugänglichkeit, Sauberkeit der Rohrbündel, Materialauswahl, Korrosion, Kontrolle der Verschmutzung und einfache Inspektion gelegt werden.

In beiden Fällen sollte die Wartung nicht als nachträglicher Gedanke behandelt werden, sondern bereits in der Anfangsphase des Projekts als Planungskriterium dienen.

In einigen Fällen ist dies möglich, aber es hängt vom Umfang des Projekts und dem Grad der Vorbereitung ab.

Bei Nachrüstungs- oder Modernisierungsprojekten bestimmt das Abschaltfenster die Strategie für die Konstruktion, Fertigung, Vorfertigung, Montage und Anlagenintegration. Um die Risiken zu verringern, ist es wichtig, die Anschlusspunkte, den verfügbaren Platz, die Logistik, den Zugang, die Interferenz mit anderen Geräten und die notwendigen Tests vor der Inbetriebnahme im Voraus zu definieren.

Wenn das Ausfallzeitfenster klein ist, ist es sinnvoll, in der Werkstatt so viel wie möglich vorwegzunehmen und mit einer klaren technischen Planung vor Ort anzukommen. Allerdings muss jeder Fall entsprechend der vorhandenen Installation und den betrieblichen Zwängen der Anlage analysiert werden.

Die Verschmutzung wird durch Design gesteuert, nicht nur durch Wartung.

Zunächst werden die Gaszusammensetzung, das Vorhandensein von Partikeln, die Temperatur, das Betriebsregime und die Art der zu erwartenden Ablagerungen analysiert. Anhand dieser Informationen werden Aspekte wie die Anordnung der Rohrbündel, die Strömungsgeschwindigkeiten, die Materialien, der Reinigungszugang, die Inspektionssysteme und gegebenenfalls spezifische Lösungen zur Vereinfachung des Betriebs und zur Verringerung der Ausfallzeiten festgelegt.

Bei Gasen mit einem hohen Gehalt an Partikeln oder korrosiven Bestandteilen kann es auch notwendig sein, die Konstruktion anzupassen, um Ablagerungen zu reduzieren, zugängliche Bereiche zu schaffen und die regelmäßige Reinigung zu erleichtern.

Das Ziel ist es, die Wärmeübertragung aufrechtzuerhalten, den Druckabfall zu begrenzen und die Verfügbarkeit der Geräte während ihrer Lebensdauer zu erhalten.

Ein Rückgewinnungskessel nutzt die Wärmeenergie, die bereits in den Abgasen oder Prozessgasen vorhanden ist. Indem er diese Energie in nützlichen Dampf umwandelt, kann er die Notwendigkeit, diesen Dampf mit zusätzlichem Brennstoff zu erzeugen, erheblich reduzieren.

Die tatsächliche Auswirkung hängt von der jeweiligen Anlage ab: Gastemperatur und Durchflussmenge, Betriebsstunden, Dampfbedarf, erforderlicher Druck und Temperatur, Leistung des bestehenden Systems und Integration mit dem Rest der Anlage.

Daher sollte die Anlage allein nicht isoliert bewertet werden. Die Wärmerückgewinnung muss im Rahmen der Gesamtenergiebilanz der Anlage analysiert werden, wobei Effizienz, Betriebskosten, Verfügbarkeit, Rentabilität und betriebliche Einschränkungen zu berücksichtigen sind.

Für eine erste technische Bewertung werden in der Regel grundlegende Daten über die benötigten Gase und Dämpfe benötigt.

Die wichtigsten Daten sind:

• Quelle der Gase.
• Gasflussrate und Temperatur.
• Gaszusammensetzung, Vorhandensein von Partikeln und mögliche Korrosivität.
• Dampfbedarf: Durchflussmenge, Druck, Temperatur und ob gesättigter oder überhitzter Dampf benötigt wird.
• Betriebsregime: Betriebsstunden, Lastvariabilität, Starts und Stopps.
• Einschränkungen bei der Installation: verfügbarer Platz, zulässiger Druckabfall, Zugang, Wartung und vorhandene Anschlüsse.
• Vorschriften oder technische Spezifikationen, die für das Projekt gelten.

Mit diesen Informationen können die Art der Lösung, der vorläufige Umfang und die zusätzlichen Daten, die für die technische Definition benötigt werden, beurteilt werden.

Bevor Sie einen Rückgewinnungskessel definieren, müssen Sie die tatsächlichen Integrationsbedingungen der Anlage überprüfen.

Die häufigsten Probleme sind der verfügbare Platz, die Anschlusspunkte an den Gasstrang, der zulässige Druckabfall, die Auswirkungen auf die vorgelagerten Anlagen, die Schnittstellen zum Wasser-Dampf-System, die Instrumentierung und Steuerung, der Zugang für die Wartung und die verfügbaren Abschaltfenster.

Bei Nachrüstungs- oder Modernisierungsprojekten können diese Faktoren ebenso entscheidend sein wie die thermische Dimensionierung selbst. Es ist daher ratsam, sie in einem frühen Stadium zu analysieren, bevor der technische Umfang der Anlage endgültig festgelegt wird.

Nicht immer, aber bei anspruchsvollen industriellen Anwendungen ist es üblich, Wasserrohrkonstruktionen zu verwenden.

Die Wasserrohrkonfiguration ermöglicht den Betrieb bei höheren Drücken und Temperaturen, eine bessere Anpassung an hohe Gasdurchflussraten und eine Reaktion auf komplexere Betriebsbedingungen. Er ist daher eine gängige Lösung für Wärmerückgewinnungsprojekte in der Raffinerie, Petrochemie, Kraft-Wärme-Kopplung, Stromerzeugung und anderen industriellen Prozessen.

Die endgültige Wahl hängt von den Gasbedingungen, den erforderlichen Dampfparametern, dem verfügbaren Platz, dem zulässigen Druckabfall, den behördlichen Anforderungen sowie den Betriebs- und Wartungsanforderungen ab.