28/02/2017
Door Ad Spijkers
De Technische Hochschule Mittelhessen in Giessen en WK Wärmetechnische Anlagen uit Wetzlar ontwikkelen een warmtewisselaar voor hoge temperaturen , die bestand is tegen corrosie en temperatuurschommelingen.
Bij veel industriële processen komen gassen met schadelijke stoffen vrij. Ze worden in thermische naverbranders verrijkt met aardgas of huisbrandolie en verbrand. De schadelijke stoffen – overwegend organische verbindingen – worden bij temperaturen tot zo'n 1000°C in een energetisch intensieve methode omgezet in onschadelijke verbrandingsproducten.
Het gebruik van warmtewisselaars vermindert de brandstofbehoefte met zo'n 70%. Daarbij wordt het met gas met schadelijke stoffen, afhankelijk van de installatie, tot 500°C à 700°C voorverwarmd door het gereinigde gas dat uit de verbrandingskamer komt.
Speciale legeringen
De momenteel gebruikte warmtewisselaars uit keramiek of metaal zijn niet erg bestand tegen corrosie of zijn onvoldoende bestand tegen de thermische en mechanische belastingen. De onderzoekspartners willen daarom speciale legeringen testen, waarmee de installatie duidelijk betrouwbaarder werkt. Voor het ontwerp en de engineering van het apparaat zijn onder meer omvangrijke thermodynamische en stromingstechnische berekeningen nodig. Deze moeten aanlsuitend met een prototype in een testinstallatie experimenteel worden gecontroleerd.
Het toelaatbaar gebruik van de warmtewisselaar voor hoge temperaturen leidt dankzij het gebruik van afvalwarmte tot een reductie van stilstand tijden, tot lagere operationele kosten en tot verhoging van het thermisch rendement van de totale installatie. De brandstofbesparing betekent tegelijkertijd dat minder van voor het klimaat schadelijke stikstofoxide en kooldioxide ontstaan.
De ingenieurs zien voor de nieuwe technologie behalve toepassing in thermische naverbrandingsinstallaties nog andere gebruiksmogelijkheden, bijvoorbeeld bij de warmteterugwinning in hoogovenprocessen of de waterstofopwekking in de chemische industrie.
Het onderzoekstraject loopt tot eind 2018 en wordt gesubsidieerd in het kader van het Hessische Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz (LOEWE). De foto toont de warmtewisselaar voor hoge temperaturen (rechts op de achtergrond), die tijdens proefbedrijf het gas met schadelijke stoffen opwarmt. Links staat de verbrandingskamer van de thermische naverbrandingsinstallatie. (foto: HA Hessenagentur/Jan Michael Hosan)