Kessel für Metallurgie und metallverarbeitende Industrie
Für diese Branche entwickelt und fertigt TIPO Kotlogradnja: Industrielle Dampfkessel; Abhitzekessel; Heißwasserkessel.
Jeder Kessel wird nach der erforderlichen Leistung, den Prozessanforderungen, der Brennstoffart und den Betriebsbedingungen der Anlage ausgelegt und gefertigt.
Die Rolle von Wärme und Dampf in der Metallurgie und Metallverarbeitung
In dieser Branche verbrauchen die Öfen den größten Teil der Energie: Wärmöfen im Warmwalzwerk, Öfen für Wärmebehandlung und Glühen sowie Schmelzöfen. Ihre Wärme verlässt den Prozess auch über die Abgase; bei Lichtbogenöfen enthalten diese Abgase erhebliche Energie, die zum Vorwärmen von Schrott, zur Dampferzeugung oder zur Stromerzeugung genutzt werden kann. Ein Kessel ersetzt keinen Ofen: Er versorgt Nebenverbraucher und nutzt die Wärme der Ofenabgase, seine Rolle in der Produktionskette ist daher eher ergänzend als grundlegend.
Dampf sowie Warm- oder Heißwasser werden meist in Oberflächenbehandlungslinien eingesetzt. Beim Feuerverzinken durchläuft das Werkstück mehrere Bäder: Entfettung in einer erwärmten alkalischen Lösung, Beizen in Säure, Flussmittelbad in einer erwärmten Lösung und gegebenenfalls Trocknung vor dem Eintauchen in die Zinkschmelze. Beheizte Bäder sind natürliche Verbraucher von Dampf oder Warmwasser, und bei kontinuierlichen Schmelztauchlinien kann Dampf auch aus den Abgasen der Öfen erzeugt werden.
Anforderungen und Vorschriften
Die Wärme aus Öfen steht nicht ständig zur Verfügung. Lichtbogenöfen arbeiten chargenweise, sodass sich Menge und Beschaffenheit der Abgase im Zyklus ändern; Rückgewinnungssysteme werden meist um einen Auslegungspunkt herum geplant, was den Betrieb außerhalb davon erschwert. Ein Abhitzekessel wird deshalb nach dem tatsächlichen Gasprofil ausgelegt, und die Dampfverbraucher benötigen eine Lösung für Zeiten, in denen der Ofen steht, zum Beispiel einen ergänzenden Dampfkessel. Das ist zu Projektbeginn festzulegen, nicht erst bei der Inbetriebnahme.
Kessel und Rohrleitungen sind Druckgeräte, daher gelten in der EU die PED 2014/68/EU und die CE-Kennzeichnung; einen Überblick über Normen bietet die Seite Zertifikate und Normen. Die Anlagen unterliegen auch dem Umweltrahmen: Das BVT-Merkblatt für die Eisen- und Stahlverarbeitung (JRC, 2022) gehört zur Industrieemissionsrichtlinie 2010/75/EU und umfasst unter anderem Warmwalzen und Schmelztauchbeschichtung, einschließlich Stückverzinkung. Laut einer deutschen Technikübersicht erfordern beheizte Säurebäder eine Absaugung der Dämpfe, und die Säure wird indirekt beheizt, ohne direkte Dampfeinblasung.
Brennstoff, Energie und Nachhaltigkeit
Wärmerückgewinnung ist in dieser Branche üblich: Vorwärmen von Einsatz oder Verbrennungsluft mit den Abgasen, regenerative und rekuperative Brenner und, wo Dampf benötigt wird, Abhitzekessel. Jede Maßnahme hat Zielkonflikte; das Vorwärmen der Luft erhöht beispielsweise die Stickoxidemissionen. Die richtige Lösung hängt daher davon ab, ob im Betrieb ein Dampf- oder Warmwasserverbraucher vorhanden ist, in welchen Abständen er zu versorgen ist und wie stark der Ofen in einer Schicht ausgelastet wird.
Nach einer Übersicht der IRENA macht Prozesswärme einen großen Teil des fossilen Brennstoffverbrauchs in der Stahlerzeugung aus. Die Dekarbonisierung stützt sich auf Wasserstoff, Lichtbogenöfen auf Schrottbasis, Elektrifizierung der Wärme und Wärmerückgewinnung, doch viele Heiztechnologien sind für den industriellen Einsatz noch nicht ausgereift. Für das Kesselhaus bedeutet das, Energieträger und Konfiguration mit Blick auf eine spätere Umstellung zu planen, einschließlich Elektrokessel, wo Strom aus erneuerbaren Quellen verfügbar ist.
Was bei der Kesselauswahl festzulegen ist
Vor der Wahl des Kesseltyps sind zwei Fragen zu trennen: wie viel Dampf oder Wärme die Verbraucher wann benötigen und wie viel Wärme der Ofen tatsächlich wann abgibt. Erst der Vergleich zeigt, ob ein Abhitzekessel genügt, ob zusätzlich ein Dampf- oder Heißwasserkessel nötig ist oder ob beide kombiniert werden sollten. Das Kesselhaus sollte in jedem Fall gemeinsam mit den Prozesslinien geplant werden, nicht nachträglich, weil Lage von Ofen, Abgaskanälen und Verbrauchern die Rohrleitungsführung und den verfügbaren Platz bestimmen. Einzelheiten der Auswahl beschreibt der Leitfaden So wählen Sie einen Industriekessel.
- Verbrauchsprofil von Dampf, Warm- oder Heißwasser je Schicht und Prozesslinie (Bäder, Trockner, Heizung)
- Merkmale der Abwärmequelle: Betriebszyklus des Ofens, Unterbrechungen, Zusammensetzung und Sauberkeit der Gase
- Reserve für Zeiten ohne Ofenbetrieb und Art der Zusatzfeuerung
- Speisewasseraufbereitung und Kondensatrückführung
- Vorschriften und Normen (PED, CE, Umweltgenehmigungen) und verfügbarer Platz am Ofen
Kesseltypen für diese Branche
Industrielle Dampfkessel
Satt- oder Heißdampf für Industrie-, Prozess- und Energieanwendungen. Großwasserraum- und Wasserrohrkessel für Festbrennstoff, Biomasse, flüssige und gasförmige Brennstoffe.
Ansehen →Abhitzekessel
Ein WHRB (Waste Heat Recovery Boiler, Abhitzekessel) ist ein Dampferzeuger, der die Abwärme von Abgasen aus Industrieprozessen zur Erzeugung von Sattdampf nutzt.
Ansehen →
Heißwasserkessel
Heißwasser für Industrie- und Energiesysteme sowie Fernwärme. Großwasserraum- und Wasserrohrkessel für alle gängigen Brennstoffe.
Ansehen →Anwendungen
Industrielle Dampfkessel
- Metallurgie und Bergbau
- Prozesswärme für energieintensive Prozesse
- Metallurgie und Bergbau
- Prozessdampf und Heißwasser für energieintensive Prozesse
Abhitzekessel
- Metallurgie
- Wärme aus Öfen und thermischen Prozessen
Häufig gestellte Fragen
Was ist der Unterschied zwischen einem Großwasserraum- und einem Wasserrohr-Dampfkessel?
Ein Großwasserraumkessel (Flammrohrkessel) hat einen großen Wasserinhalt, wird nach EN 12953 gebaut und eignet sich für kleine und mittlere Leistungen mit stabilem Betrieb. Ein Wasserrohrkessel hat einen geringen Wasserinhalt, wird nach EN 12952 gebaut und für größere Leistungen, höhere Drücke und Heißdampf eingesetzt.
Welche Brennstoffe kann ein TIPO-Kotlogradnja-Dampfkessel nutzen?
Festbrennstoffe (Kohle), Biomasse (Hackschnitzel, Pellets, Stroh, Schalen), flüssige und gasförmige Brennstoffe (Erdgas, Heizöl EL, Schweröl) und Gas-Wasserstoff-Gemische. Feuerraum und Brenner werden für den gewählten Brennstoff ausgelegt.
Wie werden Leistung und Druck eines Dampfkessels gewählt?
Aus dem tatsächlichen Dampfbedarfsprofil, dem bei den Verbrauchern erforderlichen Druck und der Temperatur, der Brennstoffart und der Betriebsweise. Unsere Ingenieure führen eine thermische Berechnung mit den Daten des Investors durch und schlagen Typ, Größe und Konfiguration vor.
Welche Normen gelten für Dampfkessel?
EN 12953 für Großwasserraumkessel, EN 12952 für Wasserrohrkessel, EN 13445 für Druckbehälter, EN 13480 für Rohrleitungen sowie ASME BPVC oder AD 2000 für Exportmärkte. Druckgeräte tragen die CE-Kennzeichnung nach PED 2014/68/EU.
Kann ein Abhitzekessel arbeiten, wenn der Ofen mit Unterbrechungen läuft?
Ja, doch ist zu berücksichtigen, dass die Wärme nicht ständig verfügbar ist. Bei Chargenöfen wie Lichtbogenöfen ändern sich Menge und Beschaffenheit der Gase im Zyklus, und Rückgewinnungssysteme werden meist um einen Auslegungspunkt herum geplant. Deshalb wird vor dem Projekt das Gasprofil festgelegt und entschieden, ob die Differenz durch einen ergänzenden Kessel oder durch Wärmespeicherung gedeckt wird.
Sollten Säurebäder durch direkte Dampfeinblasung beheizt werden?
Nach einer deutschen Übersicht der besten verfügbaren Techniken für die Stahlverarbeitung wird direkte Dampfeinblasung nicht empfohlen; Säuren werden indirekt über Wärmeübertrager beheizt. Als Wärmeträger im Übertrager kommen Dampf oder Warmwasser in Betracht, was nach Art des Bades und den Anforderungen der Linie festgelegt wird.
Ist das Vorwärmen des Einsatzes besser als Dampferzeugung aus dem Ofenabgas?
Keines ist immer besser; es kommt auf den Betrieb an. Vorwärmen von Einsatz oder Luft und regenerative Brenner führen Wärme direkt in den Ofen zurück, ein Abhitzekessel ist sinnvoll, wenn im Betrieb ein Dampf- oder Warmwasserverbraucher vorhanden ist, etwa Bäder oder Trockner. Die Maßnahmen lassen sich kombinieren, wobei die Luftvorwärmung die Stickoxidemissionen erhöht.
Normen, nach denen wir konstruieren und bauen
TIPO Kotlogradnja plant und fertigt Kessel und komplette Kesselanlagen nach den Anforderungen des Investors, Brennstoffart, Leistung und Betriebsweise. Der Prozess umfasst Anforderungsanalyse, Lösungsvorschlag, Angebot, Planung, Materialbeschaffung, Fertigung, Montage, Prüfung und Inbetriebnahme. Unabhängig von Komplexität des Projekts oder Markt wird die Ausrüstung nach europäischen und internationalen Normen ausgelegt und gebaut, darunter EN 12952, EN 12953, EN 13445, EN 13480, ASME BPVC und AD 2000, gemäß der Projektdokumentation und den Anforderungen des Investors.
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