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Energieeffiziente Reinigung von Industrieabgasen

Um die Einsparung von Energie bei der Reinigung von Industrieabgasen geht es in einem Projekt der TH Mittelhessen. Gemeinsam mit der Firma WK Wärmetechnische Anlagen GmbH aus Wetzlar wollen Wissenschaftler vom Fachbereich Maschinenbau und Energietechnik einen Hochtemperatur-Wärmeübertrager entwickeln, der korrosionsbeständig ist und hohen Temperaturschwankungen widersteht. Projektleiter an der THM sind die Professoren Reinhold Altensen und Dr. Martin Pitzer. Das Land Hessen fördert das Vorhaben mit rund 250.000 Euro.

Bei vielen industriellen Prozessen entsteht schadstoffbelastete Abluft. Sie wird in „thermischen Nachverbrennungsanlagen“ mit Erdgas oder Heizöl angereichert und verbrannt. Die Schadstoffe – überwiegend organische Verbindungen – werden so bei Temperaturen von bis zu 1000 Grad in einem energieintensiven Verfahren in unschädliche Verbrennungsprodukte umgewandelt. Der Einsatz von Wärmeübertragern reduziert den Brennstoffbedarf um etwa 70 Prozent. Dabei wird das schadstoffbelastete Gas durch das gereinigte Gas, das aus der Brennkammer kommt, je nach Anlagentyp auf 500 bis 700 Grad vorgeheizt.

Heute eingesetzte Wärmeübertrager aus Keramik oder Metall sind wenig korrosionsbeständig oder halten den thermischen und mechanischen Beanspruchungen nur unzureichend stand. Die Partner wollen deshalb spezielle Legierungen testen, mit denen die Anlage deutlich zuverlässiger arbeitet. Für die Konzeptionierung und Auslegung des Apparats sind unter anderem umfangreiche thermodynamische und strömungsmechanische Berechnungen nötig. Sie sollen anschließend  mit einem Prototyp in einer Testanlage experimentell überprüft werden.

„Die zuverlässige Nutzung des Hochtemperatur-Wärmeübertragers führt zu einer Reduktion der Ausfallzeiten, geringeren Betriebskosten und zur Erhöhung des thermischen Wirkungsgrads der Gesamtanlage durch die Nutzung der Abwärme. Die Brennstoffersparnis bedeutet gleichzeitig, dass weniger klimaschädliche Stickoxide und Kohlendioxid entstehen“, erläutert Altensen die Projektziele.

Für die neue Technologie sieht der Ingenieurwissenschaftler neben dem Einsatz in thermischen Nachverbrennungsanlagen weitere Nutzungsmöglichkeiten zum Beispiel bei der Wärmerückgewinnung in Hochofenprozessen oder der Wasserstofferzeugung in der chemischen Industrie.

Das Forschungsvorhaben läuft bis Ende 2018 und hat ein Gesamtvolumen von 600.000 Euro. Es wird im Rahmen der hessischen „Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz“ (LOEWE) unterstützt.

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