Korrosionsbeständige Wärmetauscher in MVA´s – Eine rentable
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Korrosionsbeständige Wärmetauscher in MVA´s – Eine rentable Investition zur Steigerung der Energieeffizienz 04.03.2015; Dipl.-Ing. Mariusz Maciejewski Wallstein Gruppe - Start in 1989 - Umsatz im Jahr 2014 ca. 27 Mio. EUR (inkl. WTT China) - > 180 Mitarbeiter zum Jahresende 2014 2012 - Wallstein Saudi Arab Oger Ltd. / KSA Wallstein Thermal Technology Manufacturing Ltd. 2011 - Wallstein Thermal Technology Ltd. / China 2008 - Wallstein Apparate und Anlagenbau GmbH 1996 - Wallstein Service GmbH 1989 - Wallstein Ingenieur GmbH 02 Leistungsprofil der Wallstein Gruppe Wallstein Ingenieur GmbH Wallstein Service GmbH Wallstein Apparateund Anlagenbau GmbH 03 Abfallverbrennungsanlagen im Spannungsfeld der Energiewende • • Ca. 116 Abfallverbrennungsanlagen in Deutschland konkurrieren um die anfallenden Abfallmengen Erlöse einer MVA setzen sich zusammen aus: • Behandlungsgebühr für Abfall • Strom • Wärme • Behandlungsgebühr für Abfall sinkt (./. 50% in letzten 10 Jahren) • Stromerlöse sinken • Wärmeerlöse als einziger Ausweg (Fernwärme, Industriewärme) • Positives Klima rundum Fernwärme: Klimaschutz, CO2 Fußabdruck 04 Agenda 01 Wärmeauskopplung vor einem Sprühabsorber 02 Wärmeverschiebung um den Wäscher 03 Gas/Gas Wärmetauscher um den Wäscher 1 04 Economiser hinter SCR- Prozess 05 Wärmerückgewinnung in einem Kohlekraftwerk 06 Fazit 05 01 Wärmeauskopplung vor einem Sprühabsorber - Prinzipschema 57.000 – 100.000 Nm³/h 220°C 150°C E-Filter 120°C Fernwärme 2 - 3 MW 160°C Sprühabsorber 06 01 Wärmeauskopplung vor einem Sprühabsorber – Anwendungsbeispiel AWG Wuppertal Parameter Temperatur Eintritt max Temperatur Eintritt mittel Temperatur Austritt * Rohgasvolumen HCl Konzentration SO2 Konzentration RG Feuchte Staub Einheit °C °C °C Nm³/h mg/Nm³ mg/Nm³ % mg/Nm³ Ausgekoppelte Wärme kW Min 235 220 160 57.750 2.030 Nom Max 235 235 220 220 166 172 75.000 100.000 max. 2500 max. 1200 13 - 25 20 2.465 07 3.000 01 Wärmeauskopplung vor einem Sprühabsorber – Ausführung am Beispiel AWG Wuppertal 08 01 Wärmerückgewinnung vor dem Sprühabsorber – Resultate am Beispiel AWG Wuppertal • Nutzung der thermischen Energie der Rauchgase im Fernwärmenetz • Dadurch Einspeisung von 2..3 MWth ins Fernwärmenetz • Reduzierung der Dampfentnahme aus der Turbine mit dem Resultat durchschnittlich 500 kW elektrischer Energie mehr zu erzeugen. • Reduzierung der Wassermenge im Sprühabsorber • Amortisierung über zusätzliche Einnahmen aus dem Stromverkauf • Erhöhung des R1- Faktors 09 02 Wärmeverschiebung um den Wäscher 45.000 Nm³/h Dampfheizer 280°C 162°C 150°C E-Filter 1,7 MW 202°C 130°C 54°C Naßwäsche 010 02 Wärmeverschiebung um den Wäscher – Anwendungsbeispiel: Industriemüllverbrennung in der Schweiz Parameter Temperatur hinter E-Filter Temperatur Austritt RGK Rohgasvolumen HCl Konzentration SO2 Konzentration RG Feuchte Staub Einheit °C °C Nm³/h mg/Nm³ mg/Nm³ % mg/Nm³ Nom 280 202 45.000 Temperatur hinter Wäscher Temperatur vor Kamin Reingasvolumen °C °C Nm³/h 54 130 59.000 Wassertemperaturen °C 162 / 150 Ausgekoppelte Wärme kW 1.700 200 8 300 Max 300 <7.000 800 14 780 011 02 Wärmeverschiebung um den Wäscher – Ausführung am Beispiel einer Industriemüllverbrennung in der Schweiz 012 02 Wärmeverschiebung um den Wäscher – Resultate am Beispiel einer Industriemüllverbrennung in der Schweiz • Umbau im Bestand während eines planmäßigen, 8-tägigen Stillstands • Nutzung der thermischen Energie der Rauchgase ersetzt die Dampfaufheizung • Dadurch Einspeisung von zusätzlichen 1,7 MWth ins Dampfnetz • Amortisierung über zusätzliche Erlöse aus dem Dampfverkauf 013 03 Gas/Gas- Wärmetauscher um den Wäscher 116.700 Nm³/h 170°C 3 MW E-Filter 59°C 120°C 106°C Naßwäsche 014 03 Gas/Gas- Wärmetauscher um den Wäscher – Anwendungsbeispiel: MVA in Skandinavien Parameter Eintrittstemperatur GaGaVo Austrittstemperatur GaGaVo Rohgasvolumen HCl Konzentration SO2 Konzentration RG Feuchte Staub Einheit °C °C Nm³/h mg/Nm³ mg/Nm³ % mg/Nm³ Nom 170 106 116.700 1000 1000 16,5 50 Max 188 117 116.700 1000 1000 16,5 50 Temperatur hinter Wäscher Temperatur vor Kamin Reingasvolumen °C °C Nm³/h 59 120 122.400 59 127 122.400 Ausgekoppelte Wärme kW 2.870 3.190 015 03 Gas/Gas Wärmetauscher aus AlWaFlon® Konstruktion am Beispiel einer MVA in Skandinavien • WT- Fläche 2.740 m² • Anzahl der Wege 3 x um die Rohre • Abmessungen 9.900 x 5.300 x 3.000mm • Rohre 1.836 St.; Ø 52 x 1 mm • Rohrausführung AlWaFlon® • Rohranordnung vertikal • Rohrlänge 9.150 mm • Gewicht 24.000 kg 016 03 Eigenschaften von AlWaFlon® AlWaFlon® ist ein modifiziertes PTFE (Teflon) korrosionsbeständig gegen Säuren ideal für Anwendungen unterhalb des Säuretaupunkts temperaturbeständig bis 225°C antiadhesive Oberfläche, daher leicht zu reinigen hohe Lebensdauer leicht zu verarbeiten einfach schweißbar 017 03 Gas/Gas Wärmetauscher um den Wäscher – Resultate am Beispiel einer MVA in Skandinavien • Austausch des Wärmetauschers war aufgrund erhöhter Rauchgasmenge notwendig • Keine Ausfallzeiten, Austausch während eines planmäßigen Stillstands • Garantiewerte problemlos erreicht • Gas/Gas WT ermöglicht weiterhin zusätzliche Erzeugung von ca. 700 kW elektrischer Energie, da keine externe Wiederaufheizung nötig. 018 04 Economiser hinter SCR- Prozess 170°C DeNOx 97.500 Nm³/h 180°C 138°C 112°C Kondensatvorwärmung 1,5 MW 140°C 019 04 Economiser hinter SCR- Prozess – Anwendungsbeispiel MVA Weisweiler Parameter Temperatur hinter DeNOx Temperatur Austritt Economizer Rohgasvolumen HCl Konzentration SO2 Konzentration RG Feuchte Staub Einheit °C °C Nm³/h mg/Nm³ mg/Nm³ % mg/Nm³ Min 180 130 35.765 Nom 180 140 97.403 Kondensattemperatur Eintritt Kondensattemperatur Austritt Kondensatvolumen Ausgekoppelte Wärme 21,81 17,22 °C °C Nm³/h 112 129 102 112 138 153 112 138 184 kW 683 1.527 1.538 020 14.11.2014; Dipl.-Ing. Mariusz Maciejewski Max 180 140 98.488 10 20 18,17 10 04 Economiser hinter SCR- Prozess – Resultate am Beispiel MVA Weisweiler Wärmeauskopplung pro Linie ca. 1,54 MWth, gesamt ca. 4,6 MWth Reduzierung der Dampfentnahme aus der Turbine mit dem Resultat durchschnittlich 1000 kW elektrischer Energie mehr zu erzeugen. Amortisierung über zusätzliche Einnahmen aus dem Stromverkauf Erhöhung des R1- Faktors 021 05 Wärmerückgewinnung in einem Kohlekraftwerk 022 05 Wärmerückgewinnung in einem Braukohlekraftwerk Ausführung 023 05 Wärmerückgewinnung in einem Braukohlekraftwerk – Resultate am Beispiel Blocks 14 in Belchatow /PL • Abkühlung von 1.926.000 kg/h Abgase von 176°C auf 125°C • Erwärmung des Turbinenkondensats von 81°C auf 121°C • Erhöhung des Wirkungsgrads des Blocks von 41,4% auf 42% resultiert in der Reduzierung des CO2- Ausstoßes um ca. 100.000 t p.a. oder Leistungserhöhung von 832 MW auf 845 MW 024 Agenda 01 Wärmeauskopplung vor einem Sprühabsorber 02 Wärmerückgewinnung vor dem Wäscher 03 Gas/Gas Wärmetauscher um den Wäscher 1 04 Economiser hinter SCR- Prozess 05 Wärmerückgewinnung in einem Kohlekraftwerk 06 Fazit 025 06 Korrosionsbeständige Wärmetauscher in MVA´s – Eine rentable Investition zur Steigerung der Energieeffizienz Effizienzsteigerung ist der Schlüssel zur Verbesserung der Rentabilität der MVA Korrosionsbeständige Wärmetauscher bieten vielfältige Möglichkeiten der Effizienzsteigerung von MVA´s Viele Freiheitsgrade zur Anordnung von korrosionsbeständigen Wärmetauscher im Rauchgasweg Erhöhung des realen Wirkungsgrades durch erweiterte Abgaswärmenutzung Die meisten Umbaumaßnahmen können während der planmäßigen Stillstände realisiert werden Amortisierung über zusätzliche Einnahmen aus dem Energieverkauf Die Amortisierungszeit hängt von den aktuellen Energiepreisen ab. Die Erhöhung des R1- Faktors als positiver Nebeneffekt 026 Korrosionsbeständige Wärmetauscher in MVA´s – Eine rentable Investition zur Steigerung der Energieeffizienz Danke für Ihre Aufmerksamkeit ! Wallstein Ingenieur GmbH Dipl.-Ing. Mariusz Maciejewski Tel: +49 2361 1047 15 [email protected] 027
