GEA Technologie für Emissionsminderung GEA Kühlsysteme

GEA hält Ihren Prozess kühl

Kühlanlagen werden bereits seit Langem in vielen Industriezweigen erfolgreich eingesetzt. Früher bestand ihr Hauptzweck darin, einem zu kühlenden Medium Wärme zu entziehen, um ein anderes Medium zu erhitzen. Ein Beispiel für eine klassische „Kühlanlage“ ist das Ofenrohr eines guten alten Eisenofens. Die heißen Rauchgase geben Wärme an das Ofenrohr ab und das Ofenrohr wiederum heizt den Raum. Auch heutige Kühlsysteme arbeiten häufig nach einem ähnlichen Prinzip. Hierbei gibt es auf der einen Seite ein Medium wie beispielsweise Rauchgas, das aggressive Bestandteile (SO2, NOx usw.) oder unerwünschte Feststoffe (Ruß, Staub) enthält und daher aufgrund seiner Zusammensetzung nicht oder nur eingeschränkt anderweitig weiter genutzt werden kann. Auf der anderen Seite gibt es ein Medium, das durch die Zufuhr von Wärme nutzbar gemacht werden soll. Ein weiterer Anwendungsfall liegt vor, wenn die Abgastemperatur für eine Behandlung oder einen nachgeschalteten Prozess zu hoch ist.

Temperaturänderungen bei Gasen

Kühlanlagen können für verschiedenste Medien verwendet werden. Die hier beschriebenen Anlagen werden eingesetzt, um Temperaturänderungen bei Gasen zu bewirken.

Die Wärmeübertragung erfolgt über eine Wand zwischen dem heißen und dem kalten Gas. Diese Wand verhindert einen Stoffaustausch. Wie viel Wärme zwischen dem heißen und dem kalten Gas ausgetauscht werden kann, hängt unter anderem von der verfügbaren Oberfläche ab. Kühlanlagen dieser Art werden daher als Oberflächenkühler bezeichnet.

Die nachfolgende Beschreibung erläutert Röhrenkühler mit Gas/Gas (Luft) als Kühlmedium. Hinsichtlich der Bauform lassen sich Kreuz-, Gegen- und Gleichstromkühler sowie Mischformen dieser Strömungsformen unterscheiden.

GEA konzipiert und baut nicht nur Gaskühler, sondern kann dank des entsprechenden technischen Know-hows zudem die folgenden Leistungen anbieten:

  • Beratung zur Problemlösung in der Gaskühlung auf der Grundlage umfassender Forschungs- und Entwicklungsarbeit und langjähriger Erfahrung.
  •  Konzeption wirtschaftlicher Kühlsysteme
  • Design und Auslegung von Spezialanlagen zur Reinigung von Rohren
  •  Weltweites Service-Netzwerk

Bei jedem Kühlanlagenproblem untersuchen wir folgende Punkte:

  • Einfluss des Staub-Gas-Gemischs auf den Wirkungsgrad bei der Wärmeübertragung
  • Einfluss der klimatischen Bedingungen auf den Kühlungseffekt
  • Einfluss des physikalischen und thermischen Zustands des Gases
  • Betriebszeit und spezifische Anwendung des Kühlsystems
  • Betriebsbedingungen, unter denen die spezifizierte Leistung erreicht werden soll.
 

Strömungskonfigurationen

Gleichstrom:

Bei dieser Konfiguration fließen das heiße Prozessgas und der kalte Gasstrom parallel zueinander.

Infolgedessen erhöht sich die thermische Belastung der Zwischenwände (Kühlrohre). Der Vorteil liegt in der hohen Wärmeübertragungsrate, zu erkennen an der hohen Auslasstemperatur des kalten Gases. Allerdings erfordert diese Konfiguration eine technisch recht komplexe Lösung, insbesondere im Hinblick auf den hohen Temperaturgradienten zwischen Prozessgas und kaltem Gas im Einlassbereich.

Gegenstrom:

Bei dieser Konfiguration durchströmt das heiße Prozessgas die Kühlanlage in entgegengesetzter Richtung zum kalten Gas.

Das führt zu einer erheblich geringeren thermischen Last für die Zwischenwände (Kühlrohre) als beim Gleichstrom. Infolge des geringeren Temperaturgradienten ist die Wärmeübertragung weniger effizient, zu erkennen an der erheblich tieferen Auslasstemperatur des kalten Gases im Vergleich zum Gleichstromprinzip. Technisch ist diese Konfiguration relativ leicht umzusetzen und sorgt für eine sanfte Kühlung.

Kreuzstrom:

Bei dieser Konfiguration passiert das heiße Prozessgas die Kühlanlage in einem Winkel von 90° zur Strömungsrichtung des kalten Gases.

Infolgedessen liegt die thermische Belastung der Zwischenwände (Kühlrohre) zwischen Gleichstrom- und Gegenstromkonfiguration. Der Temperaturgradient zwischen Prozessgas und kaltem Gas liegt in der Regel zwischen dem der anderen beiden Systeme.

Technisch ist diese Konfiguration nicht zu komplex umzusetzen und stellt daher in der Regel die wirtschaftlichste Lösung dar.

Mischkonfigurationen:

Die hier erläuterten Strömungskonfigurationen lassen sich zu einer Reihe von Mischformen kombinieren. Diese eignen sich besonders für Doppel- und Multi-Pass-Röhrenkühler.