Effiziente Abwärmerückgewinnung aus Abwasser auf den ...1 01 / 2015 PW / WJ / UF Jaske & Wolf...

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01 / 2015 PW / WJ / UF Jaske & Wolf Verfahrenstechnik GmbH * Am Alten Flugplatz 16 * 49811 Lingen * Fon: +49 591 / 91 54 110 * www.jaske-wolf.de * [email protected]

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Effiziente Abwärmerückgewinnung aus Abwasser –

auf den Wärmetauscher kommt es an!

Automatisch selbstreinigendes

Wärmerückgewinnungs-System

Europa Haus Aurich

16.03.2015


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• Problematik Fouling im Wärmetauscher durch Abwasser

• Erfahrungen / Messwerte Kaltes Nahwärme-Netz in Aurich

• Weitere Lösungen & Anwendungen

• DUPUR®-active – hocheffiziente Abwärmerückgewinnung

Inhalte

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Einfluss von Fouling in Wärmetauschern

Wirkungsgrad und Wärmedurchgangskoeffizient in Abhängigkeit der Schichtdicke

Abnahme Wirkungsgrad durch Fouling (Fett, Eiweiß, Biofilm, etc.)

Abnahme Wärmedurchgangskoeffizient

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Schichtdicke Fouling in mm


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Übersicht Wärmeleitfähigkeit ausgewählter Stoffe

Wärmeleitfähigkeit λ (W / m²K

Fett 0,16 … 0,2

Kesselstein gipsreich 0,6 … 2,3

Kessestein silikatreich 0,08 … 0,18

Kühlwasser Gallertschicht / Biofouling 0,35 … 0,6

Sole Gallertschicht 0,46

Salz 0,6

Eis 1,75 … 2,3

Wasser (ruhend) 0,59

Edelstahl 1.4404 (316L) 15

Edelstahl 1.4521 (444) 23

Kupfer 400

PE Rohre 0,33 … 0,57

Quellen: VDI-Wärmeatlas, Flowserve, Gestra Wegweiser, Mag. Dr. Martin Apolin: Quantitative Physik

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Wärmeübertragungsleistung (Meß-Kampagnen)

Die spezifische Übertragungsleistung des DUPUR® -Wärmetauscher Systems liegt während des gesamten Betriebs konstant im Bereich um 3.000 W /m²K (Meß-Kampagne jeweils 60 Tage)


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Wärmeübertragung

Vergleichstest Wärmetauschersysteme mit Molkerei-Abwasser

Tage

Übertragungsleistung [kW]

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Reinigungsintervalle [Tage]

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Fließschema: "Kalte Nahwärme" Aurich mit Betriebstemperaturen


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Exemplarischer Auszug aus dem Messprotokoll

hohe Dynamik: innerhalb 1 Minute von 0 => 100 kW Leistung

Erwärmung des KNW auf > 20 °C

Konstanter Betrieb mit hoher Leistung und kleinem ∆ T

T emp. Ab-

wasser Ein

Temp. Ab-

wasser Aus

Entzugs-leistung

aus Abwasser

Temp. KNW Ein

Temp. KNW Aus

Heiz-leistung

KNW

Mittleres delta T

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Betriebsdaten (Screen shot)


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Oben: Container mit DUPUR® Abwärmerückgewinnungssystem an der Wärmeübertragungs-Station.

Rechts: DUPUR ® 8 Rohr-System mit 6 Modulen und Steuerung für automatisches Reinigungssystem.

DUPUR Wärmerückgewinnungs-System im 40 Fuß Container

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Qualitativer Einfluss der Quelltemperatur auf den COP

Quelle: Datenblatt Viessmann Vitocal 350 G Pro

COP


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Abwasserwärmenutzung Sümpfungswasser aus dem Braunkohletagebergbau – Blick in die Maschinenhalle Erftverband

DUPUR® Abwärmerückgewinnungssystem (≈ 240 kW) mit 8 Modulen und Steuerung für automatisches Reinigungssystem. Links: Wärmepumpe Vitocal 350-G Pro von KWT-Viessmann

Oben: Erster Bauabschnitt März 2014

Rechts: Zweiter Bauabschnitt Februar 2015

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Blick in das Rohrleitungssystem (Zeitraum ca. 6 Wochen)

Endoskopie in die sauberen, weil regelmäßig mit Molchen gereinigten Rohrleitungen des Wärmetauschers.

Der Blick in die Sümpfungswasser-Leitung zeigt starke Ablagerungen durch Eisen- und Mangan-Oxid (Verockerung)


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Betriebsdaten DUPUR®

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Abwärmenutzung im Schwimmbad


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Rückspülwasser

Schwimmbecken

24 °C

45 m³/Spülung

Frischwasser

12 °C

Netzversorgung

Stadtwerke

24 °C

Umsetzung DUPUR® active im Moskaubad

18 m³

Vorlage

45 m³

Pufferbehälter

Heizung

24 °C

Kanalisation

12 °C

Schwimmbecken

24°C

12 °C

Neu

24 °C

Filtersystem

Bisher:

Kanalisation

19 °C X

DUPUR ®

active

Abwärmerück- gewinnungssystem

"DUPUR® active" Gesamtsystem:

≈ 155 kW

∆ T = 0 °C

≈ 10 m³/h

≈ 4,5 h/Spülung

Elektr. Leistungsaufnahmen:

Wärmepumpe ≈ 9,3 kW

Umwälzpumpe: ≈ 1,4 kW

FuE-Projekt

Sept. 2014 abgeschlossen

Arbeitszahl Ø ≈ 14,5 !

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Temperaturen sind als Durchschnittswerte angegeben

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Potential Energieausbeute aus Abwasser

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Zusammenfassung

Konstante Wärmeübertragung über die gesamte Betriebsdauer durch präventive Reinigung

Ausnutzung geringer Temperaturunterschiede durch ∆ T ≈ 2 K

Hohe Rückgewinnungsraten durch optimierten Wärmeübergang (bis zu 3.000 W/m²K)

In-Line-Reinigung erfolgt während des Betriebs in wenigen Minuten

Reinigungszyklen lassen sich abhängig von der Schmutzfracht beliebig festlegen

Verschlammen, Krustenbildung, Verkalken und Fouling im Wärmetauscher werden dadurch wirksam vermieden

Wegfall paralleler Ersatz-Systeme zur Aufrechterhaltung des Betriebs während der Reinigung

Chemische Reinigungsmittel und Zusätze nicht erforderlich

Geringe Betriebs- und Wartungskosten

100 % Wärmerückgewinnung aus Abwasser wirtschaftlich realisierbar…

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Am Alten Flugplatz 16 49811 Lingen

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