Abgaswärmetauscher

Abgaswärmetauscher gehören mittlerweile zur Grundausstattung einer Industriekesselanlage. So werden Heiz- und Heißwasserkessel heutzutage mit einem Abgaswärmetauscher zur Wirkungsgraderhöhung bzw. Brennstoffreduzierung ausgerüstet. Der Abgaswärmetauscher kann als integrierte Ausführung oder als Stand-alone-Variante ausgeführt sein. Für die auf jeden Betrieb optimierte anlagentechnische Betriebsweise von Abgaswärmetauschern stehen verschiedene Bauarten zur Verfügung. Eine grundsätzliche Unterscheidung bei der Anwendung besteht in der Nutzung der Brennwerttechnik beim Abgaswärmetauscher.

Im Abgaswärmetauscher wird aus den heißeren Kesselabgasen Wärme zurückgewonnen, indem kühleres Netzrücklaufwasser durch die Wärmetauscherrohre strömt und die Abgastemperatur reduziert. Die dadurch gewonnene Energie führt zu einer Erhöhung des Kesselwirkungsgrades und somit zu einer Reduzierung des Brennstoffverbrauchs sowie der Abgasemission.

Der aus dem Heiz- und Heißwasserkessel kommende Abgasstrom hat noch eine Temperatur von 200 – 280 °C. Dieses Wärmepotenzial auf hohem Temperaturniveau nutzt der Abgaswärmetauscher mit seinen hocheffizienten Nachschaltheizflächen für eine trockene Abgaswärmerückgewinnung. Die dem Abgas entzogene Wärme wird zumeist dem Kesselkreis oder einem Sekundärkreis zugeführt und verbessert damit den Kesselwirkungsgrad.

Bei den Brennstoffen Gas und Heizöl schwefelarm ist eine möglichst niedrige Wassereintrittstemperatur am Brennwert-Abgaswärmetauscher anzustreben. Damit wird bewusst ein feuchter Betrieb (Abgaskondensation) angestrebt, sodass eine weitere Erhöhung des Wirkungsgrades erreicht wird. Beim Betrieb des Abgaswärmetauschers mit Heizöl (keine schwefelarme Qualität) ist auf eine entsprechende Mindest­wasser­eintritts­temperatur am Abgaswärmetauscher von 60 °C zu achten, um den Abgaswärmetauscher vor abgasseitiger Korrosion zu schützen. Mithilfe einer optionalen wasserseitigen Regelung kann bei Ölbetrieb die Wassereintrittstemperatur am Abgaswärmetauscher durch Zumischung von bereits aufgeheiztem Wasser auf die geforderte Mindest­wasser­eintritts­temperatur angehoben werden. Kann die Wassereintrittstemperatur nicht auf die Mindest­wasser­eintritts­temperatur angehoben werden, wird bei Abgaswärmetauschern mit integriertem Abgasbypass im Ölbetrieb die Gesamtmenge des Abgasstromes aus dem Kessel mit Hilfe der Abgasregelarmatur an dem Abgaswärmetauscher vorbeigeleitet.

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Zur weiteren Effizienzerhöhung können Abgaswärmetauscher zur Abgaskondensation oder Luftvorwärmung eingesetzt werden.

Bei der Auswahl der Variante für Abgaswärmetauscher sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen, um eine lange Lebensdauer, hohe Effizienz und Sicherheit der Heiz- oder Heißwasserkesselanlage zu gewährleisten.

Ein Aspekt ist die Korrosionsbeständigkeit, da Abgase häufig aggressive Säuren wie Schwefelsäure (H₂SO₄) und Salpetersäure (HNO₃) enthalten, die bei niedrigen Temperaturen kondensieren können.

Besonders bei der Rückgewinnung von Kondensationswärme aus feuchten Abgasen sind korrosionsbeständige Materialien notwendig.

Je nach Betriebsdruck des Systems müssen die Materialien ausreichend Festigkeit aufweisen, um den inneren und äußeren Drücken standzuhalten. Darüber hinaus können Abgase Partikel enthalten, die bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten Abrieb verursachen, weshalb das Material auch verschleißfest sein muss.

Des Weiteren spielen wirtschaftliche Überlegungen eine Rolle: Hochwertigere Materialien sind oft teurer, weshalb die Auswahl unter Berücksichtigung des Kosten-Nutzen-Verhältnisses erfolgen sollte. Es ist wichtig, ein Material zu wählen, das ein optimales Gleichgewicht zwischen Leistung und Kosten bietet.

Info zu Abgaswärmetauscher

Insgesamt ist die richtige Variante des Abgaswärmetauschers entscheidend für die Langlebigkeit und Effizienz der Gesamtanlage. Eine umfassende Analyse der Betriebsbedingungen und der Anforderungen an den Wärmetauscher ist notwendig, um das optimale Material zu bestimmen.

Info zu Brennwert-Abgaswärmetauscher

Info zu Luftvorwärmer

Der Abgaswärmetauscher benötigt ein zusätzliches Sicherheitsventil mit Manometer und Entlüftungseinrichtung, wenn zwischen Kessel und Abgaswärmetauscher eine Absperreinrichtung installiert ist. Ist der Wärmetauscher ohne Absperreinrichtung mit dem Kessel verbunden, muss keine zusätzliche sicherheitstechnische Ausrüstung angebracht werden.

Für die auf jeden Betrieb optimierte anlagentechnische Betriebsweise von Abgaswärmetauschern stehen verschiedene Abgaswärmetauscherbauarten zur Verfügung.

Integrierter Abgaswärmetauscher

Besondere Vorteile bietet bei Neukesselanlagen der direkt am Kessel angebaute, vollständig integrierte Abgaswärmetauscher. Ein in der Größe variables, speziell entwickeltes Wärmetauscherbündel mit hocheffizienten Rippenrohren ist als Bestandteil des Kessels in der Abgaskammer eingebaut und fertig isoliert.

Bei integriertem Abgaswärmetauscher ergeben sich im Vergleich zu einem herkömmlichen Kessel mit separatem Abgaswärmetauscher erhebliche Vorteile.

• Hocheffizientes Rippenrohrsystem ohne Taupunktunterschreitung
• Hocheffizientes Glattrohrsystem bei Rauchgaskondensation
• In der Abgaskammer am Kessel integriert
• Wirkungsgradgewinn bis zu 7 %-Punkte
• Im Werk montiert, geprüft und wärmeisoliert
• Geringer Platzbedarf
• Kein zusätzliches Fundament
• Keine Ortsmontage

Stand-Alone-Abgaswärmetauscher

Stand-Alone-Abgaswärmetauscher können unabhängig vom Kessel aufgestellt werden und sind deshalb besonders für die Nachrüstung an bestehenden Anlagen interessant. Außerdem kommen sie zum Einsatz, wenn der Abgaswärmetauscher zeitweise abgasseitig umfahren werden muss, was beim Einsatz von schwefelhaltigen Zweitbrennstoffen (z.B. Schweröl) nötig ist.

Im vorderen Teil des Abgaswärmetauschers treten die Rauchgase ein und durchströmen im oberen Teil den dort positionierten Wärmetauscher zur Wärmerückgewinnung. Der Abgasbypass inklusive motorischer Abgasklappe ist fertig montiert und gehört ebenso wie eine Wärmeisolierung zum Lieferumfang ab Werk.

Der Stand-Alone-Abgaswärmetauscher kann für alle Bosch Heißwasser- und Heizkessel sowie für Fremdfabrikate geliefert werden.

Brennwert-Abgaswärmetauscher

Bei der Brennwertnutzung wird dem Abgas nicht nur die fühlbare, direkt an die Temperatur gekoppelte Wärme, sondern auch die im Wasserdampf gebundene Kondensationswärme (latente Wärme) teilweise entzogen.

Dabei entsteht saures Abgaskondensat, welches neutralisiert werden muss. Korrosionsbeständige Werkstoffe sind daher in diesen Wärmetauschern, den nachfolgenden Abgasleitungen und dem Kamin notwendig.

Die eigenständigen Edelstahl-Abgaswärmetauscher werden als fertige Module geliefert. Sie eignen sich daher sowohl für Neuanlagen als auch problemlos zur Nachrüstung.

Das Material der Abgasleitung muss gegenüber der auftretenden Abgastemperatur wärmebeständig, feuchteunempfindlich und beständig gegen saures Kondensat sein. Geeignet sind unter anderem Edelstahl-Abgasleitungen sowie andere feuchteunempfindliche Schornsteine.