Zusammenfassung
Um die Effizienz in energieintensiven Industrieprozessen in Zukunft weiter steigern zu können, werden Wärmeübertrager benötigt, die Abwärmeströme auf hohem Temperaturniveau (ca. 1000 °C) nutzbar machen. Hierfür wird ein neues Wärmeübertragerkonzept auf Basis von leistungsstarken Hochtemperatur-Wärmerohren (Heatpipes) aus Keramik vorgestellt. Außerdem wird gezeigt, wie die Hochtemperaturabwärme am Beispiel eines Vergasungsprozesses effizient zur Bereitstellung des Vergasungsmittels und von elektrischer Energie, mit Hilfe verschiedener Gasturbinenprozesse, genutzt werden kann.
Abstract
To continuously raise the efficiency of energy intensive industrial processes in the future heat exchangers are needed, which enable the recovery of waste heat on a high temperature level of about 1000 °C. Therefore, a new heat exchanger concept is shown, which is based on powerful high temperature heat pipes made of ceramic. Furthermore, the utilization of high temperature waste heat for the supply of gasifying agent as well as electricity (by means of various gas turbine processes) is shown for a high temperature gasifier.
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Notes
- 1.
Alloy 617: Ni, 21–23 Ma.-% Cr, 11–13 Ma.-% Co, 8-10 Ma.-% Mo [9]
- 2.
ODS: Oxide dispersion stengthened alloys, deutsch: Oxid-dispersionsverfestigte Superlegierungen
- 3.
Hochtemperatur-Winkler-Vergasungsverfahren
- 4.
Die Bezeichnung „Perowskit“ steht für alle Materialien, welche eine ähnliche Kristallstruktur aufweisen wie das natürlich vorkommende Mineral CaTiO3, dessen charakteristische Struktur durch Graf L. A. Perowski entdeckt wurde.
Literatur
ALSTOM Power Energy Recovery GmbH (2011) Syngas cooler systems for gasification plants. http://www.shg-schack.com/uploads/media/Syngas_Cooler_System_for_gasification_plants.pdf. Zugegriffen: 30. Okt. 2014
Aquaro D, Pieve M (2007) High temperature heat exchangers for power plants: performance of advanced metallic recuperators. Appl Therm Eng 27:389–400
Beckmann M, Böhning D, Hack N (2014) Vergasungsverfahren zur Erzeugung von Synthesegas mit integrierter Bereistellung des Vergasungsmittels. DE102013202713A1
Beckmann M, Unz S, Hack N (2013) Möglichkeiten zur Energieeinsparung in der Grundstoffindustrie durch Hochtemperaturwärmeübertragung. In: Internationales ECEMP-Kolloquium, Dresden
Börner F-D, Lippmann W, Hurtado A (2010) Laser-joined Al2O3 and ZrO2 ceramics for high-temperature applications. J Nucl Mater 405(1):1–8. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2010.07.020
Bürgel R, Maier H J, Niendorf T (2011) Handbuch Hochtemperatur-Werkstofftechnik, 4. überarbeitete Aufl. Vieweg +Teubner Verlag, Wiesbaden
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt. Der Solarturm Jülich. http://www.dlr.de/sf/Portaldata/73/Resources/dokumente/grossanlagen/juelich/Solarturm_Juelich.pdf. Zugegriffen: 30. Okt. 2014
Dietzel F (1974) Gasturbinen – kurz und bündig. Vogel-Verlag, Würzburg
ESK Ceramics GmbH & Co. KG. Heat exchanger of silicon carbide. http://www.esk.com/en/products-brands/products/heat-exchanger.html. Zugegriffen: 02. Sept. 2014
European Commission (2013) Component test facility for a 700 °C power plant (Comtes 700). Publications Office of the European Union, Luxembourg
Frisch J-P (2013) Frisch-Mineralien. http://www.frisch-mineralien.de/. Zugegriffen: 28. Aug. 2014
Frisch S, Pehnt M, Otter P, Nast M (2010) Prozesswärme im Marktanreizprogramm. Zwischenbericht zu Perspektivische Weiterentwicklung des Marktanreizprogramms. http://www.dlr.de/tt/Portaldata/41/Resources/erneuerbare_energien_allgemein/Prozesswaerme_im_MAP.pdf. Zugegriffen: 26. Sept. 2014
Gay FW (1929) USA Patent 1725906
Hack N (2014) High temperature ceramic heat exchanger for heat recovery in coal and biomass gasification processes. In: 6th International Freiberg Conference on IGCC & XtL Technologies, Radebeul/Dresden
Hack N, Unz S, Beckmann M (2013) Energetisch optimiertes Verfahren zur stofflichen Kohle-/Biomassenutzung. DE102013219254
Hack N, Unz S, Beckmann M (2014) Abwärmenutzungskonzept für stoffliche Kohle-/Biomassenutzung unter Einsatz eines Hochtemperatur-Wärmeübertragers. Chemie Ingenieur Technik 86(10):1696–1705
Kraft DL et al (2009). Radiant syngas cooler. US7587995B2
Lehmann H (2014) Erfahrungen beim Verschleißschutz in Abfallverbrennungsanlagen mit unterschiedlichen Dampfdrücken. In: Thomé-Kozmiensky K J, Beckmann M (Hrsg) Energie aus Abfall, Bd 11. TK Verlag, Neuruppin, S 517–537
Li Q, Flamant G, Yuang X, Neveu P, Luo L (2011) Compact heat exchangers: a review and future applications for a new generation of high temperature solar receivers. Renew Sust Energ Rev 15(9):4855–4875
Menny K (2006) Strömungsmaschinen – Hydraulische und thermische Kraft- und Arbeitsmaschinen. 5. überarbeitete Aufl. B.G. Teubner Verlag, Wiesbaden
Mersen SA SiC heat exchangers. http://www.mersen.com/en/products/anticorrosion-and-process-equipment/heat-exchangers/sic-heat-exchangers.html. Zugegriffen: 02. Sept. 2014
Müller A (2003) Synthese und Charakterisierung von Stannat-Keramiken für die Verwendung als Hochleistungswerkstoffe. Dissertation, Universität des Saarlandes
Schneider R, Kießling D, Haftendorn M, Wendt G (1995) Totaloxidation chlorierter Kohlenwasserstoffe an Perowskit-Katalysatoren. Chem-Tech 4:199
Schulte-Fischedick J, Dreißigacker V, Tamme R (2007) An innovative ceramic high temperature plate-fin heat exchanger for EFCC processes. Appl Therm Eng 27:1285–1294
SGL CARBON SE (2011) SiC Equipment for Most Demanding Applications. http://www.sglgroup.com/cms/_common/downloads/products/product-groups/pt/pt_downloads_new/SGL-PT-Data_sheet-SiC_Heat_Exchangers.pdf. Zugegriffen: 02. Sept. 2014
Strumpf H, Stillwagon T, Kotchick D, Coombs M (1988) Advanced industrial ceramic heat pipe recuperators. Heat Recov Syst CHP 8(3):235–246
THALETEC GmbH (2014) Heat exchangers made by THALETEC (Produktbroschüre)
Unz S (2012) Keramische Wärmerohr-Wärmeübertrager für Hochtemperaturanwendungen – mathematische Modellierung, experimentelle Untersuchungen und technische Anwendungen. Dissertation, TU Dresden
Verband der Keramischen Industrie e.V. (2009) Brevier Technische Keramik. Hans Carl Verlag, Nürnberg. ISBN 3-924158-36-3
Verein Deutscher Ingenieure (2006) VDI-Wärmeatlas, 10. Aufl. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg
VGB PowerTech e.V. (2014) Neue Werkstoffe für Dampferzeuger mit Wirkungsgraden über 50 % (MARCKO DE 2). http://www.vgb.org/fue_projekt198.html. Zugegriffen: 26. Aug. 2014
Zühlke S (1999) Herstellung und Charakterisierung perowskitischer Katalysatoren zur Nachverbrennung organischer Komponenten. Dissertation, Universität Karlsruhe
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Hack, N., Böhning, D., Unz, S., Beckmann, M. (2018). Keramischer Wärmerohr-Wärmeübertrager. In: Krzack, S., Gutte, H., Meyer, B. (eds) Stoffliche Nutzung von Braunkohle. Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-46251-5_26
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