Verfahrensprinzipien und Nutzungsverfahren der Rauchgas-Abwärmenutzung im Bereich der Industrielackierung

Im Bereich der industriellen Beschichtung ist die Rauchgas-Abwärmerückgewinnung eine energiesparende und umweltfreundliche Technologie, die den Energieverbrauch senkt und die Energienutzungseffizienz verbessert, indem sie die Wärme aus dem beim Beschichtungsprozess entstehenden Abgas (Rauchgas) zurückgewinnt. Nachfolgend sind die Verfahrensprinzipien und wichtigsten Nutzungsverfahren der Rauchgas-Abwärmenutzung aufgeführt:

Verfahrensprinzip

1. Kalorienquellen: Während des Beschichtungsprozesses erzeugen Trockenöfen, Verbrennungsanlagen (wie RTO/TO) und andere Geräte Hochtemperatur-Rauchgas (normalerweise 100–400 °C oder sogar höher), das eine große Menge Wärmeenergie enthält.
2. Abwärmerückgewinnung: Die Wärme im Rauchgas wird durch Wärmeaustauschgeräte (z. B. Wärmetauscher) auf andere Medien (z. B. Luft, Wasser, Wärmeträgeröl usw.) übertragen, wodurch eine Wärmerückgewinnung realisiert wird.
3. Wärmeübertragungsmechanismus:
   • Konvektive Wärmeübertragung: Das Hochtemperatur-Rauchgas steht in direktem oder indirektem Kontakt mit dem kalten Medium des Wärmetauschers und die Wärme wird durch Konvektion übertragen.
   • Strahlungswärmeübertragung: Unter Hochtemperaturbedingungen können Rauchgase etwas Wärme durch Strahlung übertragen.
4. Systemdesign: Abwärmerückgewinnungssysteme umfassen normalerweise Wärmetauscher, Rohre, Ventilatoren, Steuerungssysteme usw., um eine effiziente Wärmeübertragung und einen sicheren Betrieb des Systems zu gewährleisten.

Hauptverwendungsmethoden

1. Frischluft vorwärmen:
   • Verfahren: Die Wärme des Rauchgases wird über einen Luft-Luft-Wärmetauscher (z. B. einen Platten- oder Röhrenwärmetauscher) auf die Frischluft übertragen, die in den Trockenofen oder die Verbrennungsanlage gelangt.
   • Anwendungsszenario: Wird verwendet, um die Verbrennungseffizienz zu verbessern oder den Brennstoffverbrauch in Trockenöfen zu senken.
   • Vorteil：Reduzieren Sie den Kraftstoffbedarf direkt und erzielen Sie einen erheblichen Energiespareffekt.
   • Fall：In der Autolackierstraße wird die Abwärme des Verbrennungsrauchgases zurückgewonnen, um die Zuluft des Trockenofens vorzuwärmen, wodurch 10–201 TP3T Brennstoff eingespart werden können.
2. Erwärmung von Prozesswasser:
   • Verfahren: Durch einen Rauchgas-Wasser-Wärmetauscher (z. B. einem Rauchgas-Abhitzekessel) wird die Rauchgaswärme zur Erwärmung von Prozesswasser bzw. zur Warmwasserbereitung genutzt.
   • Anwendungsszenario: Die Vorreinigung, Phosphatierung und andere Prozesse in der Lackiererei erfordern große Mengen heißes Wasser.
   • Vorteil: Reduzieren Sie den Dampf- oder Elektroheizbedarf des Kessels und senken Sie die Betriebskosten.
3. Heizen oder Kühlen:
   • Verfahren：Die Abwärme des Rauchgases wird genutzt, um das Wärmeträgeröl oder Wasser durch den Wärmetauscher zu erhitzen, das zum Heizen des Fabrikgebäudes oder zum Antrieb des Absorptionskühlers zur Kühlung verwendet wird.
   • Anwendungsszenario: Heizen von Fabriken im Winter oder Kühlen von Werkstätten im Sommer.
   • Vorteil: Verbessern Sie die Gesamtnutzungsrate der Energie und reduzieren Sie den zusätzlichen Energieverbrauch.
4. Stromerzeugung:
   • Verfahren: Verwenden Sie Hochtemperatur-Rauchgas, um den Organic Rankine Cycle (ORC) oder eine Dampfturbine anzutreiben und so Strom zu erzeugen.
   • Anwendungsszenario: Geeignet für Beschichtungslinien mit hoher Rauchgastemperatur (>300°C) und großer Hitze.
   • Vorteil: Wandeln Sie Abwärme in elektrische Energie um, geeignet für energieintensive Unternehmen.
   • Einschränkung: Die Ausrüstungsinvestition ist hoch und die wirtschaftliche Machbarkeit muss anhand des Umfangs bewertet werden.
5. Rückführung in die Verbrennungsanlage (RTO/TO):
   • Verfahren：Nutzen Sie die Abwärme des RTO- (regenerative thermal oxidizer) oder TO-Rauchgases (thermal oxidizer), um das in die Verbrennungsanlage eintretende Abgas vorzuwärmen und den Einsatz von Hilfsbrennstoff zu reduzieren.
   • Anwendungsszenario: Abgasbehandlungssystem für flüchtige organische Verbindungen.
   • Vorteil: Verbessern Sie den thermischen Wirkungsgrad der Verbrennungsanlage und senken Sie die Betriebskosten.

Wichtige Ausrüstung

• Wärmetauscher: Plattenwärmetauscher, Rohrbündelwärmetauscher, Heatpipe-Wärmetauscher usw.
• Wärmespeichermaterialien: In RTO-Systemen werden häufig keramische Wärmespeicherkörper zur Speicherung und Abgabe von Wärme verwendet.
• Steuerungssystem: Überwachen Sie Rauchgastemperatur, Durchfluss und Wärmeaustauscheffizienz, um einen stabilen Betrieb des Systems sicherzustellen.

Technische Überlegungen

1. Rauchgaseigenschaften： Lackierdämpfe können flüchtige organische Verbindungen (VOC), Partikel oder ätzende Substanzen enthalten. Daher muss die Korrosions- und Verstopfungsschutzkonstruktion des Wärmetauschers berücksichtigt werden.
2. Thermischer Wirkungsgrad: Das Design des Wärmetauschers muss die Wärmeübertragungseffizienz optimieren und Wärmeverluste vermeiden.
3. Wirtschaftlich: Die Investitionskosten und die Amortisationszeit des Abwärmerückgewinnungssystems müssen auf Grundlage der tatsächlichen Wärmemenge und Nutzungsmethode bewertet werden.
4. Umweltverträglichkeit: Stellen Sie sicher, dass die Rauchgasemissionen den Umweltschutzstandards entsprechen und die Abwärmerückgewinnung die Wirkung der Abgasreinigung nicht beeinträchtigt.

Aktuelle Fälle

• Eine Autolackieranlage: Durch das RTO-Rauchgas-Abwärmerückgewinnungssystem wird die Rauchgaswärme zum Vorwärmen der Zuluft des Trockenofens genutzt, wodurch jährlich etwa 500.000 Kubikmeter Erdgas eingespart werden.
• Möbelbeschichtungsanlage: Verwenden Sie einen Rauchgas-Abwärmekessel zur Erzeugung von Warmwasser, um den Bedarf des Vorbehandlungsprozesses zu decken und die Kosten für die elektrische Heizung um etwa 30% zu senken.

Entwicklungstrend

• Forschung und Anwendung hocheffizienter Wärmeaustauschmaterialien (wie Hochtemperaturlegierungen und Keramikwärmetauscher).
• Intelligentes Steuerungssystem verbessert die dynamische Anpassungsfähigkeit der Abwärmerückgewinnung.
• Ein integriertes Energiesystem, das erneuerbare Energie (wie Solarenergie) mit Abwärmerückgewinnung kombiniert.