Abgastechnik weiterdenken

Mehr Effizienz und bessere Luft

Steigende Energiepreise lassen die Unterhaltungskosten von privaten Haushalten, Unternehmen und der Industrie empfindlich in die Höhe schnellen. Es gilt, Wärme und Energie möglichst effizient einzusetzen. Moderne Abgastechnik nutzt die Primärenergie durch Wärmerückgewinnung aus Abgasen und reduziert Schadstoffemissionen wie (Fein)Staub – speziell beim Verbrennen von Biomasse.

Sowohl im häuslichen Bereich als auch im Handwerk und der Industrie bieten die energetisch intensiven Prozesse immenses Einsparpotenzial. Wie gelingt es, die primäre Energie optimal zu nutzen, dabei weitere Energiereserven zu mobilisieren und gleichzeitig Emissionen zu minimieren? Eine Möglichkeit liegt in der Rückgewinnung von Wärme aus der Abluft oder dem Abgas durch Wärmeübertrager, anstatt sie ungenutzt entweichen zu lassen.

Rohrschlangenwärmeübertrager mit Leitblechen für Biomassefeuerungen haben besonders geringe Druckverluste. Bimetall-geregelte Bleche lenken die Abgase mehrfach um.
Foto: Schräder

Rohrschlangenwärmeübertrager mit Leitblechen für Biomassefeuerungen haben besonders geringe Druckverluste. Bimetall-geregelte Bleche lenken die Abgase mehrfach um.
Foto: Schräder

Die gewonnene Wärme kann prozessintern eingesetzt oder betriebsintern rückgeführt werden: Dazu gehört die Warmwasser- und/oder Kälteversorgung sowie eine Abgabe an Dritte, wie die Einspeisung in ein Nahwärmenetz. Der Abgasspezialist Schräder aus Kamen hat den Bereich der Wärmerückgewinnung aus Abgasen kontinuierlich aufgebaut. „Grundsätzlich lassen sich Abgaswärmeübertrager, die mit hohen Abgastemperaturen arbeiten, in zahlreichen Fällen einsetzen“, erklärt Karl-Heinz Schräder, Inhaber der Schräder Abgastechnologie. „Im unternehmens- bzw. industriellen Bereich – beim Erwärmen, Trocknen, Rösten, Destillieren, Schmelzen, Glühen, Härten oder Schmieden von Produkten, aber auch in der Lebensmittel- und Backindustrie wird Prozesswärme in erheblichem Umfang eingesetzt. Das Potenzial für die Rückgewinnung ist dementsprechend hoch.“

Vielfältige Möglichkeiten zur Wärmerückgewinnung

Wärmeübertrager ermöglichen die Übertragung der Energie von einem warmen auf ein kälteres Medium. Die bewährten Techniken von Schräder bieten modulare Lösungen für Einzelfeuerstätten wie Kaminöfen sowie für häusliche Kesselanlagen und Hallenheizungen bis zu Industrieöfen. In der industriellen Anwendung werden die heißen Abgase an einem Rohrbündel oder Rohrregister vorbeigeführt und erhitzen dabei das durch dieses Rohrsystem geleitete Wasser.

Eine weitere interessante Technik nutzt der Rohrschlangenwärmetübertrager mit inkludierten Leitblechen. Dieser eignet sich besonders für Biomassefeuerungsanlagen, die ein höheres Schmutzaufkommen im Abgas aufweisen, jedoch gleichzeitig nur geringe Druckverluste im Wärmeübertrager erfordern. Er wird bei häuslichen Anwendungen, im gewerblichen Bereich oder in kleineren industriellen Produktionsanlagen eingesetzt. Das Abgas wird an einer Rohrschlange vorbeigeführt und erhitzt dabei das durch die Rohrschlange geleitete Wasser. Im Hohlraum zwischen den Rohrschlangen befinden sich Bimetall-geregelte Leitbleche. Sie lenken die heißen Abgase mehrfach um. Dieser Vorgang erfolgt temperaturabhängig. Das in der Rohrschlange erwärmte Wasser kann in der Folge zur Anhebung der Kesselrücklauftemperatur oder direkt zur Warmwasserversorgung genutzt werden.

Bei der Wärmerückgewinnung kommt der Brennwerttechnik eine große Bedeutung zu. Durch die Kondensation der Abgase lässt sich auch die latente Wärme nutzen und den Heizkreisen effizient zuführen. In Kombination mit Wärmepumpen und Fußbodenheizungen, die mit einer geringen Rücklaufwassertemperatur arbeiten, können die neuen kondensierenden Wärmeübertrager optimal eingesetzt werden.

Mit den genannten Möglichkeiten lässt sich ein Leistungsspektrum von ca. 5 kW bis ­
1 MW abdecken. Alle Varianten eignen sich zur Nachrüstung und bei Neuanlagen. Sie werden individuell bezüglich der Anforderungen und Bedürfnisse des jeweiligen Projektes geplant und gefertigt. Dabei liegt der Fokus besonders auf flexiblen, sicheren, langlebigen, wartungsarmen und servicefreundlichen Lösungen, verbunden mit wirtschaftlichen Aspekten, wie bspw. den Amortisationszeiten.

Luftreinhaltung bei festen Brennstoffen

Das Heizen mit Holz wird in den letzten Jahren attraktiver. Allerdings entstehen bei der Verbrennung gesundheitsschädliche Stäube und gasförmige Schadstoffe, und zwar in höherem Maß als bei Gas- oder Ölfeuerungen. Als weitere Faktoren für gesundheitsschädliche Schadstoffemissionen spielen eine Rolle: veraltete oder überdimensionierte Feuerstätten, unsachgemäße Nutzung, wechselnde Brennstoffqualität oder Witterungseinflüsse. Sie behindern eine energieeffiziente und somit umweltfreundliche Verbrennung. Die Folge: Die Qualität der Verbrennung wird schlechter, der Wirkungsgrad der Anlage sinkt und die Schadstoffemissionen steigen.

Partikelabscheider reduzieren (Fein)staub

Bei der Erzeugung von Energie aus Biomasse gilt es, vor allem die Vorgaben der 1. BlmSchV (Bundesimmissionsschutzverordnung) in Bezug auf Feinstaubemissionen einzuhalten. Die Staubbelastung ist in den letzten Jahren zurückgegangen, weil strengere Grenzwerte für das Abgas von Biomasse-Anlagen gelten. Dabei unterstützen Feinstaubabscheider die Einhaltung der Vorgaben.

Für die Staubabscheidung empfiehlt sich das bewährte elektrostatische Prinzip mit hohen Abscheideraten von 60 bis 90 %. Dabei werden die im Rauchgas befindlichen Partikel durch eine Hochspannungselektrode aufgeladen. Sie beginnen sich zu agglomerieren, verdichten sich und lagern sich an der Innenseite des Rauchrohrs bzw. des Schornsteins ab. Die Abreinigung des Grobstaubs und der Rußflocken erfolgt – je nach Anforderung und Leistungsklasse – durch den Bezirksschornsteinfeger, vollautomatisiert mit Wasser oder mechanisch durch Vibration. Die Verwendung der dünnen Schräder-Drahtelektroden führt zu einer sehr geringen Verschmutzungsanfälligkeit, da die Schmutzauflagefläche eines Drahtes klein ist und Schmutzansammlungen auf der Elektrode durch die hochfrequenten mechanischen Schwingungen minimiert werden. Großflächige Elektroden verschmutzen nach kurzer Einsatzzeit und verlieren damit ungewollt die vollständige Abscheidefunktion im normalen Betrieb.

Am Markt finden sich unterschiedliche Lösungen und Techniken zu Installation entlang der Strecke vom Abgasstutzen bis zur Mündung. Für den häuslichen Bereich gibt es, je nach Situation vor Ort, Varianten für die Verbindungsleitung, für den Dachboden oder eine mündungsbasierte Alternative. Die Abscheider decken Leistungen bis zu 50 kW ab. Dabei kann die Brennstoffzufuhr per Hand sowie automatisch erfolgen.

Weitere Modelle decken Leistungsklassen bis zu 600 kW ab. Sie lassen sich praktisch und intuitiv über ein Touchdisplay bedienen. Ferner sorgen fernüberwachte moderne Steuer- und Regeleinheiten für eine reibungslose Funktion und eine schnelle Reaktionszeit bei eventuellen Störungen. Modular aufgebaut, können Anlagen individuell ausgelegt werden. Zudem eignet sich die kompakte Bauweise sowohl für Nachrüstungen als auch für Neuanlagen.

Abgastechnik kommuniziert mit Komponenten

Abgasanlagen können Verbrennungsprozesse unterstützen und Störfaktoren reduzieren, die Wärmequellen an einer optimalen Verbrennung hindern. Neben der Brennstoffqualität und dem Nutzerverhalten beeinflussen u.a. auch die Dimensionierung der Schornsteinanlage sowie häufig wechselnde äußere Witterungseinflüsse den Wirkungsgrad der Anlage. Nur ein optimal aufeinander abgestimmtes Heizungssystem gewährt eine saubere und effektive Verbrennung. Abgasseitig gibt es dafür mehrere Möglichkeiten: So sichern Abgasklappen oder Abgasventilatoren den kontinuierlichen stabilen Zugbedarf am Abgasstutzen der Feuerstätte.

Alle Komponenten werden rund um die Abgasführung installiert, aufeinander abgestimmt und sie kommunizieren intelligent mit der Heizungsanlage. Bauherren, Nutzer und Anlagenbetreiber profitieren nachweislich.

Moderne Abgastechnik lohnt sich

Mit moderner Abgastechnik wird Wärme und Energie effizient und ressourcenschonend genutzt. Der Einsatz lohnt sich aus wirtschaftlichen und umwelttechnischen Aspekten. Dahingehende Investitionen werden zudem von Bund und Ländern auf mehreren Ebenen mit teils attraktiven Konditionen gefördert. Für die maßgeschneiderte Planung und Realisierung solcher Projekte – auch mit Blick auf die Amortisation – erhalten Planer einen bedarfsgerechten Herstellersupport.

In der Entwicklung

Partikelabscheider, katalytische Nachverbrennung und
Verbrennungsoptimierung in Kombination

Zurzeit entwickelt Schräder einen katalytisch ergänzten Feinstaubabscheider mit integrierter Regelung. Er kombiniert unterschiedliche Verfahren der Abgasbehandlung. Das Ziel ist, in einem kompakten Bauteil die Verbrennung zu optimieren und den Feinstaub zu reduzieren.
Das soll mit einem integrierten Zugbegrenzer, durch den die Feuerstätte einen kontinuierlich stabilen Förderdruck erhält, gelingen. Der Katalysator ermögliche die thermische Nachverbrennung von festen und gasförmigen Schadstoffen. Und der nachgeschaltete elektrostatische Abscheider minimiere weitere Schadstoffemissionen.

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