Luftvorwärmung
Die Luftvorwärmung wird zur Brennstoffeinsparung an Kesselanlagen verwendet und sorgt für einen Wirkungsgradgewinn von bis zu 1,8 %.
Die Luftvorwärmung erfordert zwei Wärmetauscher im Abgassystem. Im Ersten wird die Abgastemperatur durch den Rücklauf bereits auf etwa 130 °C abgekühlt. Im Zweiten wird ein eigener Wärmekreis für die Luftvorwärmung aufgebaut, sodass die Abgastemperatur bis auf 80 °C abgesenkt werden kann. Bei Rücklauftemperaturen von < 80 °C ist die Wärmeausnutzung im ersten Abgaswärmetauscher bereits so groß, dass die Abgastemperatur unter 110 °C sinkt. Damit ist eine effiziente Vorwärmung betriebswirtschaftlich genau zu prüfen.
Die Luftvorwärmung ist nur in einem Abgastemperaturbereich zwischen 130 – 110 °C nach dem ersten Abgaswärmetauscher sinnvoll. Höhere Abgastemperaturen führen zu höheren Wassereintrittstemperaturen (Gefahr der Abschaltung der Feuerungsanlage durch Erreichen der maximalen Luftaustrittstemperatur). Kleinere Abgastemperaturen führen zu niedrigeren Wassereintrittstemperaturen (Gefahr von Korrosion durch Taupunktunterschreitung). Somit wird sichergestellt, dass sich die Temperaturen des Trägermediums im Heizkreises der Luftvorwärmung zwischen 65 – 90 °C befinden. Prinzipiell ist dieses System auch auf höhere Abgastemperaturen und Temperaturen im Wasserkreislauf übertragbar. Es müssen dazu Brenner eingesetzt werden, die für eine höhere Lufttemperatur geeignet sind.
In einem Wärmetauscher für die Vorwärmung der Verbrennungsluft wird die Wärme, die aus dem Abgas entzogen wurde, der Verbrennungsluft zugeführt.
Bei der Wahl des Brennstoffs ist auf den Schwefelgehalt zu achten. Aus diesem Aspekt heraus ist die Verwendung einer Luftvorwärmung für den Brennstoff Schweröl nicht geeignet, da der Schwefelgehalt > 0,2 % vorliegt und dies im Abgas zur Bildung von korrosiver Schwefelsäure führt.
In 99 % der Fälle kommt im Bezug auf Wirkungsgradgewinn und Investitionskosten im Vergleich mit einem im Kesselkreis eingebundenen Abgaswärmetauscher eine Luftvorwärmung nicht infrage, stellt aber die prinzipielle Möglichkeit einer Effizienzerhöhung dar. Der Wirkungsgradgewinn von bis zu 1,8 % wird häufig bereits nur durch den Einsatz eines Standard-Abgaswärmetauschers übertroffen. Höhere Investitionskosten entstehen durch den Einsatz eines benötigten Duoblockbrenners, der dazu noch höhere Kosten in Montage und Betrieb nach sich zieht.
Zudem sind die Emissionen durch die Luftvorwärmung erhöht; hier sind dann größere Kessel oder externe Abgasrezirkulation nötig, um die Emissionsgrenzen einzuhalten.
Funktionsprinzip eines Luftvorwärmers in einer Heißwasserkesselanlage (vereinfachte Darstellung), Bypass nötig für Ölbetrieb
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Heißwasserkessel |
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Wärmetauscher luftseitig |
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Gebläse |
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Verbrennungsluft |
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Abgaswärmetauscher |
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Abgasregelarmatur |
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Bypass |
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Drei-Wege-Regelventil |
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Kamin |
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Temperaturregler |
