Kombinieren Sie unsere innovative Mischeinheit mit Ihren bewährten Brennern zu Erfolgsmodellen der Zukunft

Kueppers Solutions hat gemeinsam mit dem Institut für Technische Verbrennung an der RWTH Aachen, dem Gas- und Wärme-Institut in Essen, dem Lehrstuhl für Energieanlagen und Energieprozesstechnik der Ruhr-Universität Bochum und dem Lehrstuhl für „Digital Additive Production DAP“ der RWTH Aachen eine neue Mischeinheit für Gasbrenner entwickelt. Die innovative Geometrie der im 3D-Druck hergestellten Mischeinheit erzeugt ein genau dosiertes Gas-Luft-Gemisch, dass besser verbrennt und den Ausstoß von Stickoxiden verringert.

 

Wir haben in Versuchen mit dem Gas- und Wärme-Institut in Essen nachgewiesen, dass wir mit unserer Mischeinheit Brenner bauen können, die mit 30 mg/Nm3 den aktuell geltenden Grenzwert um mehr als Faktor 10 unterschreiten. Wir erreichen diese Werte ohne Sekundärmaßnahmen, wie z. B. der in der Automobilindustrie üblichen Eindüsung von Harnstoff ins Abgas, bekannt unter Ad Blue, SCR oder SNCR. Sekundärmaßnahmen reinigen das Abgas von Stickoxiden, kosten aber immer zusätzliche Ressourcen. Wir sorgen dafür, dass Stickoxide gar nicht erst entstehen.

 

Besonders positiv wirkt sich dieser Effekt bei Thermoprozessanlagen mit hohen Abgastemperaturen aus: Hier wird die Verbrennungsluft durch Wärmetauscher mit der Energie des Abgases vorgewärmt. Dadurch lässt sich der Energieverbrauch solcher Anlagen deutlich reduzieren. Allerdings steigen durch die Verbrennungsluftvorwärmung die Stickoxide stark an. Daher wird häufig die Energie des Abgases nicht oder nur unzureichend genutzt, obwohl mit dieser Maßnahme die Effizienz der Anlage deutlich verbessert werden könnte.

 

Erste Referenzanlagen haben wir Anfang 2019 in Betrieb genommen. Allerdings ist der weltweite Gasmarkt zu groß, um von uns alleine erschlossen zu werden. Daher haben wir für die Markterschließung Kooperationspartner gewinnen können: Seit Anfang 2019 kooperieren wir mit der Gelsenwasser AG und den Stadtwerken Bochum, beides regionale Gas-Versorger. Gemeinsames Ziel ist es, die neuentwickelte Mischeinheit als Zulieferbauteil auch an andere Brennerhersteller zu liefern.

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So kann die Technologie schneller und flächendeckend zum Einsatz kommen.
Unsere Vision: Wir werden ein Zulieferunternehmen, vergleichbar mit den Herstellern von Einspritzanlagen in der Automobilindustrie. Mischeinheiten für gasförmige Brennstoffe kaufen namhafte Hersteller bei uns. Denn wenn der Stickoxidausstoß der Industrie signifikant gesenkt werden soll, müssen Tausende von Industriebrennern umgerüstet werden.

 

Im Bereich der Industriebrenner haben sich bestimmte Abmessungen und Baugrößen herstellerübergreifend durchgesetzt. Vergleichbar mit dem Ersatz einer Glühbirne durch eine Energiesparlampe könnten daher viele Brenner an vorhandenen Anlagen getauscht werden, ohne dass die Gesamtanlage erneuert werden muss. Da Thermoprozessanlagen 30 bis 50 Jahre genutzt werden, ist diese Möglichkeit besonders wichtig.

So funktioniert unsere Mischeinheit

Welche Werte sind realistisch?

In der nebenstehenden Tabelle sind die bisher erreichten Abgaswerte in Abhängigkeit zur mittleren Ofenraumtemperatur (TMittel) abgebildet. Mit steigender Ofenraumtemperatur steigen auch die Stickoxide an, da die Bildung von Stickoxiden bei der Erdgasverbrennung vor allem von der Prozess-Temperatur abhängig ist. Viele Thermoprozessanlagen werden in einem Temperaturfenster zwischen 800 und 1200°C betrieben. In der Regel gilt für diese Anlagen ein Stickoxid-Grenzwert von 350 mg/Nm3 (Milligramm pro Norm-Kubikmeter) bezogen auf 3 % Sauerstoff im Abgas.

 

Ob noch eine weitere Verbesserung der Abgaswerte möglich ist untersuchen wir zur Zeit intensiv. Die nebenstehende Tabelle zeigt den Stand, den wir heute mit unseren Mischeinheiten erreichen.

„Menschen mit einer neuen Idee gelten solange als Spinner, bis sich die Sache durchgesetzt hat.“
– Mark Twain

Unsere Erklärvideos veranschaulichen die Idee hinter dem Ganzen. Viel Spaß beim Ansehen.

Film 1: Die Idee

1. Die Mischeinheit kommt zum Vorschein.

Film 2: Das Prinzip

2-flamme-temperaturmessung

2. Temperaturmessung innerhalb der Flamme.

Film 3: Die Lösung

Making-of: Von der Idee bis zum Produkt

  1. Entwicklungsstart

     

    Gemeinsam mit dem „Institut für technische Verbrennung“ der RWTH-Aachen entwickelt das Unternehmen eine neue Mischeinheit für Industriebrenner, mit dem der Stickoxidausstoß von Thermoprozessanlagen signifikant gesenkt werden kann. Das Projekt wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

     

    Unser Lösungsansatz: Das Wurzelwerk eines Baumes als Vorlage für eine vielkanalige Mischeinheit?

  2. prototyp1

    Der 1. Prototyp der Mischeinheit ist fertig.

     

    Es handelt sich dabei um ein SLS-Bauteil aus Edelstahl 1.4823. Dieses Material ist schweißbar, hochkorrosionsfest, hochsäurefest und die Toleranzen sind kleiner als 30 μm.

    Es werden verschiedene Messreihen durchgeführt.

     

    Mit dem ersten Prototyp starten nun auch die ersten Messreihen im Gas- und Wärme-Institut (GWI) in Essen.

    Erstaunliche Ergebnisse der Messreihen: Prototyp Nr. 1 (bis 600 KW) hat 45 mg/Nm3 unterschritten.

  3. prototyp2

    Der 2. Prototyp ist fertig.

     

    Nach dem aktuellen Ergebnisstand haben wir unsere Mischeinheit optimiert und führen nun mit unserem zweiten Prototypen Messungen durch.

    Die zweite Messreihe ergab noch bessere Werte: NOx von 25 mg/Nm3 statt (erlaubter) 350 mg.

  4. prototyp4

    Erste Serien-Mischeinheit (bis 150 KW) wird produziert

     

    Nach fast zwei Jahren Entwicklung und Forschung ist es endlich soweit: Wir produzieren unsere erste Serien-Mischeinheit.

     

    Diese kommt nun bei mehreren unterschiedlichen Kunden für erste Referenz-Prototypenanlagen zum Einsatz.

  5. Stadtwerke Bochum und GELSENWASSER beteiligen sich an Kueppers Solutions.

     

    „Kueppers Solutions investiert in eine Technologie, die Schadstoffe reduziert, Energie einspart und einen Beitrag zur Wärmewende leistet. Dabei wird die besondere Bedeutung des Energieträgers Erdgas für Klimaschutz und Energieeffizienz deutlich“, betont Henning Deters, Vorsitzender des Vorstandes der GELSENWASSER AG, zum Abschluss der Transaktion.

  6. THERMPROCESS 2019: Die erste öffentliche Produktvorstellung

     

    Auf unserem Stand in Halle 9/ E60 stellen wir konventionelle Brenner und das dazu gehörige Pendant mit der neuen Mischeinheit gegenüber. Wir präsentieren unsere Modellreihen RooN SI und RooN SC in verschiedenen Leistungsklassen, ausgerüstet mit der neuen Mischeinheit. Natürlich mit signifikant verbesserten Abgaswerten!

Bildergalerie

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