Rauchgaskondensation

Rauchgaskondensationsanlagen werden Feuerungsanlagen mit feuchtem Brennstoff nachgeschaltet, bzw. bei Brennstoffen die als Verbrennungsprodukt hohe Wasserdampfgehalte haben. Insbesondere bei Biomasseheiz- und Biomasseheizkraftwerken kommen diese zur Anwendung. Die Rauchgaskondensationsanlagen, können die latente Wärmeinhalte des Abgases nutzen und dadurch der Brennstoffeinsatz reduziert werden. Dadurch werden Anlagenwirkungsgrade von über 110 % (bezogen auf Hu) erreicht.

Beim Einsatz der Brennstoffe Erdgas und Heizöl werden die Rauchgaskondensationsanlagen zumeist als gemeinsamer Bauteil mit dem Kessel errichtet und laufen dann unter dem Begriff Brennwertkessel.

Anlagenaufbau ^[1]

Rauchgaskondensationsanlage eines Biomasseheizwerkes mit Entschwadung in Maria Gugging; Entschwadungsventilator links vorne, dahinter Entschwadungs-Wärmetauscher (LUVO), Kondensations-Wärmetauscher rechts, Biomassekessel rechts im Hintergrund

Stirnseite eines Entschwadungsluftwärmetauschers mit Glasrohren; Durch die Glasrohre wird Aussenluft angesagt und vorgewärmt, mantelseitig strömt Rauchgas

• Die der Rauchgaskondensation vorgelagerte Stufe ist zumeist der Economizer, der die sensible Wärme des Rauchgases nutzt und bei staubhaltigem Abgas zusätzlich ein Zyklon und/oder Elektrofilter.
• Das Abgas wird nun dem Kondensator zugeführt der die latente Wärme nutzt, die je nach Brennstoff ab einer Temperatur von ca. 55 bis 70 °C gewonnen werden kann. Der Kondensator ist also ausschließlich für die Niedertemperatur-Nutzung geeignet. Die gesamte latente Wärme wird je nach Anwendungsfall auf einem Temperaturniveau von z.B. 60 °C wasserseitig über einen Kondensator ausgekoppelt und beispielsweise für ein Nah- oder Fernwärmenetz genutzt. Je geringer die Wassertemperatur mit der der Kondensator beschickt wird, desto höher die Energieausbeute des Kondensators.
• Das nun bis unter dem Taupunkt abgekühlte Rauchgas hat noch immer Enthalpie die nun zumeist in einem Luftwärmetauscher dem auch sogenannten LUVO genutzt werden kann. Dabei wird Luft aufgeheizt, die nun als warme Luft entweder zur Brennstofftrocknung, als vorgewärmte Verbrennungsluft oder als Entschwadungsluft genutzt werden kann.
• Als letzte Stufe der Rauchgaskondensation ist zumeist eine Entschwadungsstufe angeordnet. Diese dient zur Vermeidung oder Reduktion der Wasserdampffahne am Kaminaustritt bezeichnet. Die Wasserdampffahne ist vor allem vom Abgastaupunkt und von der aktuellen Lufttemperatur und Luftfeuchte abhängig. Durch mischen des Luftstromes vom LUVO und dem des kondensierten Rauchgases kann ein fast wasserdampffreies Rauchgas erzielt werden.

Ökologie

• Erhöhte Wärmenutzung: Da durch die Kondensation des Abgases die gesamte, also auch die latente Wärme genutzt wird, hat eine Rachgaskondensation positive ökologische Auswirkungen. ^[2]
• Geringste Staubbelastung: Da die Rauchgaskondensation im allgemeinen der normalen Rachgasentstaubung nachgeschaltet wird, sind die Staubgehalte wesentlich niedriger und zumeist nur geringfügig über der Nachweisgrenze.
• Erhöhter Strombedarf: Der Druckverlust durch die zusätzlichen Wärmetauscher bewirken eine höhere bzw. zusätzlich elektrische Antriebsleistung in den Entschwadungsluft- und Rauchgasventilatoren und verursachen einen beachteswerten Energiebedarf. Unter Beachtung, dass der erneuerbare Primärenergiefaktor von Strom bei 2,7 bis 3,0 liegt und der der Biomasse bei 0,5 bis 0,1 liegt, lässt sich zeigen, dass, obwohl Energie eingespart wird, eigentlich kaum bzw. mehr Primärenergie eingesetzt wird, als gewonnen werden kann (nicht jedoch so Erdgasbrennwertgeräten).
• Neutralisation und Reinigung des Kondensates notwendig: Im Kondensat bindet sich Staub, der als Schlamm abgeschieden wird. Dieser Schlamm hat kaum einen Feststoffgehalt, besteht also aus fast nur Wasser und muss aufwendig entwässert und neutralisiert werden.

Einzelnachweise

1. ↑ Anlagenaufbau des Biomasseheizwerkes von Maria Gugging der EVN Wärme GmbH
2. ↑ Wärmerückgewinnung bei Referenzanlage in der Höhe von 4,1 MW bei Biomasse-Heizkraftwerk in Grindelwald/Schweiz; Scheuch; Stand: 26. März 2010