Kessel für Zement, Baustoffe und mineralische Rohstoffe
Für diese Branche entwickelt und fertigt TIPO Kotlogradnja: Abhitzekessel; Thermoölkessel; Industrielle Dampfkessel.
Jeder Kessel wird nach der erforderlichen Leistung, den Prozessanforderungen, der Brennstoffart und den Betriebsbedingungen der Anlage ausgelegt und gefertigt.
Wärme und Dampf bei Baustoffen und Mineralaufbereitung
In einem Zementwerk sind die Abgase von Vorwärmer, Calcinator und Klinkerkühler, in manchen Ausführungen auch der Ofenmantel und das Bypassgas, bedeutende Quellen von Abwärme. Ein Abhitzekessel in diesem Strom erzeugt Dampf, der zur Stromerzeugung oder zur Speisewasservorwärmung dient. Die direkte Nutzung der Wärme zum Heizen oder Trocknen setzt einen nahen Verbraucher voraus, und saisonale Abweichungen machen das oft unpraktisch; die Stromerzeugung ist deshalb der häufigere Weg. Die Rohmaterialtrocknung gehört zu den ältesten Nutzungen der Ofenabgaswärme, daher wird die für den Kessel verfügbare Wärme gemeinsam mit dem Prozessteam festgelegt.
Andere Branchen haben andere Bedürfnisse. Porenbeton (AAC) wird mit Druckdampf in Autoklaven gehärtet. In Asphaltmischanlagen wird Bitumen in beheizten Tanks gelagert, häufig durch Thermoöl, das durch Heizschlangen zirkuliert und von einem Thermoölkessel erwärmt wird; auch elektrische Beheizung kommt vor. In der Keramik sind die Öfen der größte Energieverbraucher, und heißes Ofenabgas lässt sich an anderer Stelle der Fertigung weiternutzen. In der Glasindustrie dient die Abgaswärme der Vorwärmung von Verbrennungsluft und Gemenge, und Abhitzekessel liefern Dampf oder Warmwasser.
Anforderungen mit Einfluss auf Kesselwahl und Konstruktion
Die anspruchsvollste Bedingung für einen Abhitzekessel ist staubbeladenes Gas. In Zementwerken ist der Staub reichlich vorhanden, und Klinkerstaub ist stark abrasiv; deshalb wird dem Kessel am Klinkerkühler ein Vorabscheider vorgeschaltet, die Wärmeübertragungsflächen werden mechanisch gereinigt, und die Rohranordnung unterstützt die Staubabführung und eine gleichmäßige Gasverteilung. Der Kessel wird hinter dem Vorwärmer oder Kühler angeordnet, damit er den Ofenprozess nicht stört. In der Glasherstellung kommt zum Staub die Korrosion hinzu: Der Wasser- oder Säuretaupunkt darf nicht unterschritten werden, was vor allem bei Oxy-Fuel-Öfen zählt, deren Abgas reich an Wasserdampf und Kohlendioxid ist.
In Thermoölsystemen ist Überhitzung die häufigste Ursache für die Alterung des Öls, und eindringender Sauerstoff führt zu Oxidation und Ablagerungen; genaue Temperaturregelung, Dichtheit und regelmäßige Wartung gehören daher zur Auswahl. Beheizte Tanks erhalten Schutzeinrichtungen, die die Heizung abschalten, wenn der Bitumenspiegel unter die Heizflächen fällt. Druckgeräte werden nach EN 12952 und EN 12953 ausgelegt und tragen in der EU die CE-Kennzeichnung nach der Richtlinie 2014/68/EU; siehe Normen und Zertifikate.
Brennstoff, Energie und Dekarbonisierung
Abwärme entsteht im Prozess ohne zusätzlichen Brennstoff, sodass ihre Rückgewinnung einen Teil des Brennstoffs oder des Stroms ersetzt. In der Keramik haben Pilotprojekte zur Wärmerückgewinnung aus dem Ofenabgas gezeigt, dass sich damit der Erdgasverbrauch senken lässt. Im Zementwerk gilt der Abhitzekessel als stabile Zusatzquelle und nicht als Ersatz für den Prozessbrennstoff.
In der Keramik werden für Trocknung und Brand meist Erdgas, Flüssiggas oder Heizöl eingesetzt, seltener feste Brennstoffe, Strom, Biogas und Biomasse. Wo die Abwärme nicht ausreicht oder der Prozess intermittierend läuft, kommen Biomassekessel oder elektrische Lösungen in Betracht; die Wahl hängt von Energiepreisen, Verfügbarkeit und Vorschriften ab. Die Wirtschaftlichkeit der Wärmerückgewinnung ist standortabhängig: Neue Anlagen können die Lösung am leichtesten integrieren, während der Einbau in eine bestehende Anlage auf räumliche und prozessuale Grenzen stößt und eine Einzelanalyse erfordert.
Was bei der Kesselauswahl festzulegen ist
Beim Abhitzekessel ist die Wärmequelle der Ausgangspunkt: Menge und Art des Staubs im Gas, Schwankungen von Gasmenge und Temperatur, Betriebsarten und Stillstände des Ofens sowie die Entnahmestelle, denn von ihr hängen Staubgehalt und erreichbare Temperaturen ab. Ein Kessel mit größerem Wasserinhalt verträgt Schwankungen der Dampferzeugung leichter, und die Zugänglichkeit für Reinigung und Wartung ist ein entscheidendes Kriterium. Zu klären ist auch, wohin der Dampf geht (Turbine, Prozess oder Heizung) und wie gut der Verbrauch zu den Jahreszeiten passt.
Bei Thermoöl- und Dampfkesseln legt der Investor zusätzlich Brennstoff, Wärmeträger und geeignetes Fluid, Verbrauchsprofil, Reserve, Wasseraufbereitung, verfügbaren Platz und anzuwendende Normen fest. Der Leitfaden zur Wahl eines Industriekessels gibt einen Überblick über die üblichen Kriterien.
- Wärmequelle: Staub, Schwankungen von Gasmenge und Temperatur, Betriebsarten und Stillstände
- Entnahmestelle und Einfluss auf den Ofenprozess
- Verbraucher: Turbine, Prozess oder Heizung, und saisonale Übereinstimmung
- Zugang für Reinigung und Wartung
- Neubau oder Nachrüstung einer bestehenden Anlage
Kesseltypen für diese Branche
Abhitzekessel
Ein WHRB (Waste Heat Recovery Boiler, Abhitzekessel) ist ein Dampferzeuger, der die Abwärme von Abgasen aus Industrieprozessen zur Erzeugung von Sattdampf nutzt.
Ansehen →
Thermoölkessel
Thermoölkessel dienen der Prozesswärme in Industrieanlagen, die hohe und stabile Betriebstemperaturen benötigen.
Ansehen →
Industrielle Dampfkessel
Satt- oder Heißdampf für Industrie-, Prozess- und Energieanwendungen. Großwasserraum- und Wasserrohrkessel für Festbrennstoff, Biomasse, flüssige und gasförmige Brennstoffe.
Ansehen →Anwendungen
Thermoölkessel
- Baustoffe
- Asphaltmischanlagen, Bitumenerwärmung und Industrietrockner
Abhitzekessel
- Zement- und Kalkwerke
- Dampf aus heißen Prozessgasen
- Glasindustrie
- Abwärmerückgewinnung aus Produktionslinien
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.
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.
In welchen Branchen werden Thermoölkessel eingesetzt?
Chemische und petrochemische, Lebensmittel-, Textil-, Pharma- und Holzindustrie, Asphaltmischanlagen und Baustoffe, Kunststoff und Gummi.
Warum wird ein Kessel am Ofenabgas nicht wie ein gewöhnlicher Kessel ausgelegt?
Die Gase führen viel abrasiven Staub, und der Kessel darf den Ofenprozess nicht stören. Rohranordnung, Vorabscheider, mechanische Reinigung und Zugang zur Wartung sind deshalb wichtig. Die Konstruktion hängt auch von der Gasentnahmestelle ab; der Kessel wird daher nach den tatsächlichen Gasdaten ausgelegt.
Kann Abwärme direkt zum Heizen statt zur Stromerzeugung genutzt werden?
Ja, aber nur wenn ein Verbraucher in der Nähe ist, und saisonale Abweichungen erschweren das oft. Deshalb erzeugen Zementwerke häufiger Strom über Abhitzekessel und Turbine. Die Wirtschaftlichkeit hängt vom Standort, vom vorhandenen Verbraucher und von der Betriebsweise ab und erfordert eine gesonderte Analyse jedes Projekts.
Warum werden in Asphaltmischanlagen Thermoölkessel eingesetzt?
Thermoöl ermöglicht hohe Temperaturen bei niedrigem Systemdruck, sodass das Bitumen durch Zirkulation in Heizschlangen im Tank kontrolliert erwärmt wird. Es gibt auch andere Ausführungen, etwa die elektrische Tankbeheizung. Die Wahl hängt von Tankvolumen, Energieträger und Betriebskosten sowie vom Schutz des Öls vor Überhitzung ab.
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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