Quantensprung bei Rauchrohrkessel-Effizienz

Neue Strukturrohre ermöglichen leichtere und günstigere Systeme

 

Kesselbau mit neuartigen Strukturrohren für mehr Effizienz

Wildau. Erstmals werden im Kesselbau jetzt neuartige Strukturrohre eingesetzt, die Produzenten und Anwendern deutliche Kostenvorteile sichern. Mehrere Rauchrohrkessel, die bei gleicher Leistung gegenüber Standard-Systemen nur noch reichlich die halbe Rohrlänge benötigen, wurden bereits produziert. Entwickelt und ausgelegt haben sie Forschungsingenieure der La Mont GmbH in Wildau (Brandenburg). Bei einem Abhitzekessel zur Dampferzeugung mit einer Leistung von 2,46 t/h und 10 bar Prozessdruck sank die Länge der benötigten Rohre gegenüber gleichartigen marktüblichen Anlagen von 1.303 auf 755 Meter (42 Prozent). Die resultierende Verkürzung des Kesselmantels, entfallende Schweißnähte, Bohrungen, Abstützungen und Einschweißungen in den Rohrplatten sowie der Minderbedarf an Isoliermaterial führten zu Materialeinsparungen von mehr als 2.400 Kilogramm. Damit sanken die Produktionskosten* bereits um über 24.000 Euro. Einsparungen beim Transport und logistischen Aufwand kommen noch hinzu. Alternativ führen bei konstanter Größe deutlich geminderte Temperaturdifferenzen im Übertragungsprozess ebenfalls zu erheblich sinkenden Kosten.

 

 

Die innovative Kesseltechnik kann ihre Vorteile branchenübergreifend überall in Gewerbe und Industrie entfalten, wo Prozesswärme auf Dampfbasis benötigt wird – etwa im Automotive-Bereich, der Lebensmittel-oder chemischen Industrie, der Schifftechnik, der Haustechnik oder auch der Kraftwerkstechnik.

 

Ermöglicht wurde der Effizienzsprung durch Verwendung sogenannter „industrial power tubes“ (ip tube®) – Strukturrohre mit differenziert auslegbarer Oberfläche. Nach patentierten Verfahren werden dazu Halbzeuge mit Durchmessern von acht bis 60 Millimetern aus Stahl, Edelstahl oder Kupfer durch gleichmäßige Prägungen unterschiedlicher Tiefe und Gestalt umgeformt und mit bedarfsangepassten kristallinen Kupfer- oder Nickelstrukturen bestückt.

 

Diese Wandverformung erzwingt im durchströmenden Wasserdampf Turbulenzen. Als Folge steigt die Intensität der Wärmeübertragung gegenüber geradlinig, laminar strömenden Stoffen um den Faktor drei bis fünf. „Erst damit werden die deutlich geringeren Abmessungen und der erheblich reduzierte Materialeinsatz in der Produktion möglich“, erläutert Dr.-Ing. Udo Hellwig, Geschäftsführer des seit 80 Jahren am Markt agierenden Kesselspezialisten La Mont.

 

Steigerung der Siedeleistung um den Faktor 6, minimierte Foulingneigung, deutlich geringeres Volumen: Der neue Rauchrohrkessel von La Mont ist universell einsetzbar.(Bild:La Mont)

Mikrostrukturen wirkten dagegen nach anderen physikalischen Prinzipien; sie verbesserten massiv und nachhaltig Tempo sowie Intensität der Dampfkondensation. Die besten Ergebnisse seien durch Kombination beider Technologien zu erzielen. So umgesetzt, steige die Siedeleistung von ip tube®-Material mit Makro- und Mikrostrukturierung um den Faktor sechs. Nachgewiesen wurden die Effekte nicht nur an Rauchrohrkesseln, sondern zuvor auch schon an einem ebenfalls breit einsetzbaren „Super-Kondensator“ sowie an anderen Wärmeübertragern, wie z.B. Luftvorwärmern und Abgaskühlern. Ein zusätzlicher Nutzeffekt ist in allen Fällen das ebenfalls deutlich überlegene Anti-Foulingverhalten der Struktur- gegenüber Glattrohren.

 

 

Mit der Berliner Schneider Engineering und der Firma Remming im serbischen Novi Sad haben erste Partnerfirmen die Produktion bereits aufgenommen. La Mont-Chef Hellwig erwartet eine rasch steigende Nachfrage und plant deshalb für die Rohrumformung eine neue Fertigungsstrecke.

(* Annahme: Kilopreis für C-Stahl 10€/kg )

 

http://www.lamont-services.com

 

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Abdruck unter Nennung der Quelle „Umweltdienstleister“ und Belegexemplar oder Link honorarfrei.

 

 

 

 

2 comments for “Quantensprung bei Rauchrohrkessel-Effizienz

  1. 7. Oktober 2013 at 17:05

    Dieser „Quantensprung“ ist seit Jahrzehnten bekannt und damit Stand der Technik. Entsprechend geformte Rohre werden bei Omnical Kessel- und Apparatebau GmbH selber gefertigt und für viele bewährte Kessel-Konstruktionen eingesetzt. Ein großer Teil der Produkte basiert auf dem durch Omnical patentierten „Dellrohr“, welches exakt den beschriebenen Vorteil der erhöhten Turbulenz mit sich bringt.
    Die eigentliche Kunst besteht nicht in der Entwicklung eines solchen Rohres, vielmehr ist die korrekte Auslegung der Kessel mit Turbulenzrohren wichtig. Omnical setzt(empirisch) bewährte Berechnungsmethoden für den Wärmeübergang und den damit verundenen Druckverlust ein und kann diese Auslegungen auch gewährleisten.

    • Redaktion
      6. November 2013 at 16:49

      Kommentar an die Redaktion:

      Werter Herr Manzke,

      die Dellrohre von Omnical sind mir bekannt. Dellrohre unterscheiden sich allerdings sehr grundsätzlich von den ip tube, da die Wirkung der Dellen auf die innere oder äußere Strömung Turbulenz bewirkt. Die ip tube sind so geformt, dass sich Stromlinien im Anströmbereich einer Kontur verdichten, womit es partiell zu erheblichen Steigerungen der Wärme- oder Stoffübertragung kommt. Die Regelstruktur weist außerdem periphere Versetzungen auf, wodurch es im Randbereich zu Tangentialbewegungen des Fluids kommt, was zu einer zusätzlichen Steigerung der Übertragungsgrößen führt.

      Im Unterschied zu Dellrohre führt die quasi gleichmäßige und versetzte Verteilung der Nebenformen der ip tube zu einer gleichmäßigen Verteilung von Umfangs- und Axialspannungen.
      Nebenformen der ip tube, die zu Turbulenz führen, werden nur dann eingesetzt, wenn andere Anforderungen wie z.B. Dispergierung eine Rolle spielen müssen. D.h. dass in Abhängigkeit von den technischen Anforderungen sehr spezielle Nebenformen erzeugt und in vielen Fällen auch noch erprobt werden müssen. Die Wirkung der Nebenformen auf die Transportgröße Druckverlust auf die Übertragungsgrößen ist grundsätzlich so, dass Steigerungen im gleichen Maß erfolgen. Wenn zusätzlich Turbulenzen hervorgerufen werden, kann diese Bedingung nicht mehr eingehalten werden. Es muss dann eine Nachteilkompensation durch Wirkungen wie die o.g.
      Dispergierung erfolgen.

      Mit freundlichen Grüßen
      Prof. Dr.-Ing. Udo Hellwig

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