Dampflieferung: effizient und sicher

Eine kostengünstige und effiziente Möglichkeit, Industrieunternehmen Strom und Wärme bereitzustellen, ist die Dampfversorgung. Je nach Anwendungsbereich, erforderlicher Dampfleistung, benötigtem Dampfdruck sowie Dampftemperatur und eingesetztem Brennstoff kommen verschiedene Dampfkesselkonstruktionen zum Einsatz. GETEC verfügt über langjähriges Know-how in puncto Dampfversorgung.


1. Grundlagen der Dampferzeugung

Wasserdampf ist neben dem elektrischen Strom ein hervorragend geeignetes Medium, um effizient Energie vom Ort ihrer Erzeugung in einer Dampfkesselanlage zum Ort ihrer Verwendung – dem Dampfverbraucher - zu transportieren. Der Dampfverbraucher hat die Aufgabe, Wärme für thermische Prozesse indirekt mittels Wärmeaustauschern - auch Wärmeübertrager  genannt – bereitzustellen. 

In Wärmeübertragern wird Wärme durch eine Trennwand vom Wasserdampf an das zu beheizende Medium abgegeben. Ebenso ist es bei Bedarf möglich, Dampf ohne Verwendung eines Wärmeübertragers direkt in das Produkt einzubringen, um die Wärme des Dampfes in das Produkt einzubinden.



2. Stromerzeugung mit Wasserdampf

Darüber hinaus kann mittels Dampf effektiv mechanische Arbeit verrichtet und beispielsweise Strom erzeugt werden. 

Dampf ist das Medium, welches mit der Erfindung der Dampfmaschine im Mittelpunkt der industriellen Revolution stand. Auch wenn James Watt als Erfinder der Dampfmaschine im Jahre 1769 gilt, konstruierte Thomas Newcomen 1712 die erste funktionierende Dampfmaschine zum Abpumpen von Wasser aus einem Bergwerk.

Durch den Einsatz von:

  • Dampfmaschinen
  • Dampflokomotiven und
  • Dampfturbinen

wurde es möglich, Wärme in mechanische Energie umzuformen und damit die menschliche und tierische Muskelkraft abzulösen, um eine bis dahin ungeahnte Produktivität zu ermöglichen.



3. Wärmeversorgung mit Hochdruckdampf

Auch heute spielt Wasserdampf in Form von Hochdruckdampf eine wichtige Rolle bei der Versorgung von Industrieanwendungen mit Wärme. Aber warum ist das so? Die reine Erzeugung von Wasserdampf ist technisch recht einfach und erfolgt in Dampfkesselanlagen. Das erforderliche Arbeitsmedium ist Wasser und weltweit verfügbar. Wasserdampf besitzt eine besonders hohe Energiedichte, weil er infolge von Energieentzug vom gasförmigen in den flüssigen Zustand übergeht und dabei seine Verdampfungswärme bzw. Verdampfungsenthalpie freisetzt. Dieser Vorgang heißt Kondensation.

Wasser von 0°C auf 100°C zu erwärmen benötigt nur ca. 10 % der Energie, die nötig ist, um dieses Wasser dann bei 100°C zu verdampfen. Diese zum Verdampfen erforderliche Energiemenge wird als Verdampfungsenthalpie bezeichnet und genau diese wird wieder nutzbar, wenn Dampf kondensiert.

Das bedeutet, dass nur vergleichsweise geringe Mengen Wasserdampf erzeugt und transportiert werden müssen, um vergleichsweise viel Energie zu transportieren. Aufwand und Nutzen stehen hier in einem sehr günstigen Verhältnis zueinander. Der Dampf nimmt seine Energie auf, wenn dem Wasser über seiner vom Druck abhängigen Siedetemperatur weiterhin Wärme zugeführt wird und gibt diese Energie beim Kondensationsprozess – wenn aus Dampf durch Energieentzug wieder flüssiges Wasser (Kondensat) wird – ab.

Während der Kondensation von 1 t Dampf werden ca. 700 kWh nutzbare Wärme freigesetzt und ca. 1m³ Kondensat zum Dampfkessel zurückgeführt. Soll im Vergleich die gleiche Wärmemenge mit Heizungswasser in einem Wärmetauscher bereitgestellt werden, müssen ca. 31 m³ Wasser zum Wärmeübertrager und zurück zum Wärmeerzeuger gepumpt werden (bei einer angenommenen Temperaturspreizung von 20 K, z.B. Vorlauftemperatur 90°C, Rücklauftemperatur 70°C). Gerade bei großen bereitzustellenden Wärmeleistungen ist Dampf daher das geeignetere Medium zur Wärmelieferung.

Dampf kann mit höherer Temperatur bereitgestellt werden als Heißwasser, was ein weiterer Vorteil ist, weil einige Dampfverbraucher höhere Temperaturen benötigen. Hinzu kommt, dass bei der Kondensation sehr hohe Wärmeübergangszahlen realisiert werden, wodurch vergleichsweise kleine und damit kostengünstige Wärmeübertragungsflächen zum Einsatz kommen können.



4. Bauformen und Brennstoffe für Dampferzeuger

Zur Dampfversorgung werden Dampfkessel - auch Dampferzeuger genannt – verschiedener Bauart eingesetzt. 

Heute kommen verschiedene Konstruktionen von Dampfkesseln zum Einsatz, je nach:

  • Anwendungsbereich
  • erforderlicher Dampfleistung
  • benötigtem Dampfdruck
  • Dampftemperatur
  • eingesetztem Brennstoff

Ist bei Standardanwendungen im Industriebereich ein Dampfdruck von ca. 30 bar ausreichend, sind Großwasserraumkessel bzw. Rauchrohrkessel aus Kostengründen die erste Wahl. Bei höheren Dampfdrücken und sehr großen Dampfleistungen kommen Wasserrohrkessel zum Einsatz. Als Brennstoff werden gasförmige, flüssige und feste fossile Brennstoffe eingesetzt, wie zum Beispiel:

  • Erdgas
  • Flüssiggas
  • Heizöl
  • Braun- oder Steinkohle
  • Braunkohlenstaub
  
Auch regenerative Brennstoffe wie Holz, HTC-Kohle, Biogas, Stroh sowie Energiepflanzen sind im Dampfkessel einsetzbar.

GETEC  – Partner in Sachen Dampfversorgung

GETEC hat seit über 20 Jahren Erfahrung mit der Versorgung seiner Kunden mit Dampf und Strom auf der Basis verschiedener Brennstoffe. Die GETEC heat & power GmbH errichtet die Anlagen nach eigener Planung und Genehmigung in Eigenregie und verfügt über umfassende Erfahrung nicht nur bei der Errichtung, sondern auch im Betrieb und Service von mehreren hundert errichteten Anlagen. Von diesem Know-how profitieren die Unternehmen, die sich für GETEC entscheiden.

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