26 Okt
thyssenkrupp Rasselstein verbaut additiv gefertigten Plug-In-Rekuperator iRecu
Um den Retrofit bestehender Thermoprozessanlagen voranzutreiben hat der Verpackungsstahlproduzent thyssenkrupp Rasselstein GmbH gemeinsam mit der Kueppers Solutions GmbH, als Anbieter innovativer Brenner- und Rekuperatorsysteme, ein gemeinsames Kooperationsprojekt aufgesetzt.
Da in zwei von drei Durchlauföfen bei thyssenkrupp Rasselstein sogenannte Einsteckrekuperatoren zum Einsatz kommen, wurde sich im Rahmen des gemeinsamen Kooperationsprojekts zunächst auf die Effizienzsteigerung der Rekuperatoren fokussiert. Dazu wurde durch Kueppers Solutions ein Rekuperator ausgelegt und hergestellt, der additiv gefertigt wird und über eine sogenannte TPMS-Struktur (triply periodic minimal surface) verfügt.
Der Vorteil dieser TPMS-Strukturen ist die optimierte Strömungsführung innerhalb des Rekuperators, sodass die Wärmeübertragung maximiert und Druckverluste gleichzeitig minimiert werden. Da eine solche Struktur nur mit Hilfe der additiven Fertigung herzustellen ist, bieten sich bei der Konstruktion der Rekuperatoren enorme Freiheitsgrade, sodass die Rekuperatoren kundenspezifisch gefertigt werden. Durch die Anpassung des Rekuperators an die Betriebsbedingungen der bestehenden Thermoprozessanlage ergibt sich der Vorteil, dass sich die Investitionskosten ausschließlich auf den Rekuperator beschränken.
Messetechnische Untersuchungen und Verbau des Rekuperators bei thyssenkrupp Rasselstein
Bevor der neu-entwickelte Einsteckrekuperator in der Anlage installiert wurde, fand zunächst eine umfangreiche, messtechnische Untersuchung am Gas- und Wärme-Institut in Essen statt. Während der Untersuchung wurden dabei Vergleichsmessungen zwischen dem Gesamtsystem bestehend aus Strahlrohr, Brenner und Rekuperator jeweils mit dem konventionellen Rekuperator und dem Einsteckrekuperator iRecu durchgeführt.
Im Anschluss an die messtechnische Untersuchung wurde der Rekuperator in der Anlage verbaut und in Betrieb genommen. Hierbei soll einerseits die Betriebssicherheit sichergestellt und andererseits die Energieersparnis an der Anlage verifiziert werden. Dazu wurde nicht nur der neu-installierte iRecu, sondern ein Nachbarrekuperator innerhalb der gleichen Heizzone mit Thermoelementen instrumentiert, sodass ein direkter Vergleich der Messwerte möglich ist.
Es ist zu erkennen, dass die Abgaseintrittstemperaturen am Rekuperatoreingang für beide Rekuperatoren nahezu identisch sind zu der mittleren Heizzonentemperatur von ca. 750 °C, sodass das Ausgangspotential für die beiden Rekuperatoren vergleichbar ist. Während die Luftvorwärmtemperatur mit dem konventionellen Rekuperator im Mittel bei etwa 280 °C liegt, wird diese durch den iRecu auf etwa 500 °C erhöht. Die daraus resultierende, reale Energieeinsparung liegt bei ca. 12,9 %.
Ein erfolgreiches Kooperationsprojekt
Das gemeinsame Kooperationsprojekt zwischen der thyssenkrupp Rasselstein GmbH und der Kueppers Solutions GmbH kann somit als voller Erfolg gewertet werden. Noch innerhalb dieses Jahres werden daher die ersten zwei Heizzonen des ersten Durchlaufofens am Standort Andernach auf effiziente Einsteckrekuperatoren umgerüstet, sodass nicht nur kurzfristig ein erheblicher Anteil an Energie eingespart werden kann, sondern bei thyssenkrupp Rasselstein die weltweit ersten, additiv gefertigten Einsteckrekuperatoren iRecu® zum Einsatz kommen. Im nächsten Jahr ist es zudem geplant die verbliebenen Rekuperatoren ebenfalls zu ersetzen und somit das volle Einsparpotenzial an der Anlage auszuschöpfen. Langfristig wollen beide Unternehmen auf eine enge Kooperation setzen, um gemeinsam einen erheblichen Teil zum Gelingen der Energiewende beizutragen. Neben der Energieeffizienz spielen dabei vor allem regenerative Energieträger, wie beispielsweise Wasserstoff eine Rolle.