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Thermoölanlagen – Druckfrei Wärme transportieren

Thermoölanlagen – Druckfrei Wärme transportieren

Thema des Monats

 
 
© heat 11 GmbH & Co. KG

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Die Vorteile von Thermoöl gegenüber Dampf

Zur Herstellung oder Umformung von Gütern wird vielfach der Einsatz von Wärme benötigt. Dies gilt für das Backen von Brot ebenso wie für die Herstellung von Kunststoffprodukten, das Trocknen von Holz oder die Beheizung von Pressen oder chemischen Reaktoren.

Neben der direkten Beheizung werden hierfür im industriellen Maßstab vor allem Wärmeübertragungsanlagen zur indirekten Beheizung eingesetzt, bei denen die Wärme von einem Erhitzer mit Hilfe eines flüssigen Wärmeträgers über Rohrleitungssysteme zum Wärmeverbraucher übertragen wird.

Die Vorteile dieser indirekten Wärmeübertragung gegenüber der direkten Beheizung sind vielfältig. So können u. a. mit einem Erhitzer mehrere Wärmeverbraucher versorgt werden, d.h. bei einer zentralen Wärmeversorgung ergibt sich ein höherer Wirkungsgrad, durch die räumliche Trennung von Erhitzer und Verbraucher besteht am Verbraucher keine Explosionsgefahr, und der Wartungsaufwand ist bei einer zentralen Einheit geringer als bei vielen einzelnen Erhitzern.

 
 
(Klicken zum Vergrößern) © heat 11 GmbH & Co. KG

Abbildung: Dampfdruckkurven organischer Wärmeträger und Wasser © heat 11 GmbH & Co. KG

Wasser (flüssig oder als Dampf) ist sicher der bekannteste Wärmeträger für indirekte Wärmeübertragung, bei Temperaturen über 100 °C jedoch wird die gesamte Wärmeübertragungsanlage unter Druck gesetzt. In Thermoölanlagen (synonym verwendet werden die Begriffe “Wärmeträgerölanlagen“, “Thermalölanlagen“, “Heißölanlagen” oder “Thermoöl-Heizanlagen“) werden hingegen mineralische oder synthetische Öle als Wärmeträger eingesetzt.

Diese zeichnen sich – im Gegensatz zu Wasser- oder Dampfanlagen – insbesondere dadurch aus, dass sie Wärme in einem sehr weiten Temperaturbereich nahezu drucklos bereitstellen können. Mit einem geeigneten Wärmeträger (Thermoöl) kann z.B. eine Temperatur von 350 °C quasi drucklos erreicht werden. Es ist lediglich der durch die Umwälzpumpe hervorgerufene Druck zu berücksichtigen (vgl. Abbildung Dampfdruckkurven).

Je nach benötigter Prozesstemperatur können in Thermoölanlagen viele unterschiedliche Thermoöle mit auf den Anwendungsfall optimierten Eigenschaften eingesetzt werden. Anlagen mit Thermoölen sind wartungsärmer, benötigen keine Wasseraufbereitung, lassen sich sehr genau regeln und zeichnen sich – im Vergleich zu Dampfanlagen – durch geringere Investitionsaufwendungen aus. Aus den vorgenannten Gründen erschließt sich die Thermoöltechnik seit Jahrzehnten stetig neue Anwendungsfelder.

 
 
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Thermoölanlagen zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass sie Prozesswärme in einem sehr weiten Temperaturbereich nahezu drucklos bereitstellen können. © heat 11 GmbH & Co. KG

 
 

Anwendungsfelder von Thermoölanlagen

Chemieindustrie

Die Chemieindustrie gehört zu den bedeutendsten Industriebranchen in Deutschland. Gemessen am Umsatz liegt sie hinter dem Straßenfahrzeugbau und dem Maschinenbau knapp hinter der Elektro- und Elektronikindustrie auf Rang 4, gemessen an den Beschäftigten auf Rang 5.

In der chemischen Industrie spielt die Verfügbarkeit von Prozesswärme im hohen Temperaturbereich eine wichtige Rolle. Thermoölsysteme werden hier beispielsweise eingesetzt zur Beheizung von Polymerisationsanlagen, Polykondensationsanlagen, zur Spinnkopf-Beheizung und zur Polyesterfaser-Herstellung aber auch im Bereich der Kunststoff-Extrusion, der Temperierung von Knetern, Trocknern, Nutschen und Reaktoren.

Beispiel: Reaktorbeheizung

Bei der H&R AG, einem Hersteller von chemisch-pharmazeutischen Spezialprodukten auf Rohölbasis sowie Präzisions-Kunststoffteilen in Salzbergen, dienen Reaktoren der Herstellung von hochreinem Paraffin für medizinische Produkte. H&R (1.550 Mitarbeiter weltweit, Jahresumsatz mehr als 1 Mrd. EURO) verfügt in Salzbergen im Emsland über eine der ältesten und zugleich modernsten Schmierstoff-Raffinerien der Welt.

Gemeinsam mit heat 11 installierte das Unternehmen in 2013 eine neue Anlage zur Wärmeversorgung von zwei Hochdruck-Hydrieranlagen. Dabei fand man ungewöhnliche Lösungen. Getreu ihrem Motto „Öl ist zum Verbrennen viel zu schade!“ verarbeitet der mittelständische Chemie-Spezialist Rohöl zu mehr als 800 unterschiedlichen Produkten.

Besonderen Wert legt man im Emsland darauf, dass sich die Produktionsanlagen stets auf dem neuesten Stand der Technik befinden. Die im Zuge einer Produktionserweiterung und Durchsatzsteigerung der zwei Hydrieranlagen neu installierten Reaktoren dienen der Herstellung von hochreinen Paraffinen und Weißölen für die Pharma-, Kosmetik- und Lebensmittelbranche.

 
 
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Anwendungsbereich: Energiewirtschaft

Die Energiewirtschaft versorgt Privathaushalte und Unternehmen vor allem mit Gas und elektrischem Strom, aber auch mit Fernwärme oder sonstigen Brennstoffen. Sie steht im Rahmen der Energiewende vor enormen Herausforderungen, zählt sie doch – neben der Chemieindustrie und der Landwirtschaft – zu den wichtigsten Schadstoffemittenten in der globalen Wirtschaft. Zudem will die Bundesregierung die Treibhausgasemissionen im Vergleich zum Jahr 1990 um 40 % vermindern. Laut Experten ist dies nur möglich, indem alte Kohlekraftwerke abgeschaltet werden.

In der Energiewirtschaft kommen Wärmeübertragungsanlagen in vielen Bereichen zum Einsatz: Thermoölsysteme werden hier beispielsweise eingesetzt zur Beheizung von Erdöltanklagern, zur Gasaufbereitung in Gaskraftwerken, in kombinierten Biomasse-Heiz-Kraftwerken oder in solarthermischen Kraftwerken.

Abwärmenutzung zur Stromerzeugung

Bis zu 50 % der weltweit eingesetzten Energie geht als Abwärme ungenutzt verloren. Mit Thermoölabhitzekessel lässt sich diese Abwärme – z. B. in Blockheizkraftwerken – sehr gut nutzen. heat 11 realisierte bereits mehrere Anlagen, bei der die im Abhitzekessel gewonnene Wärmeenergie zur Beheizung einer ORC-Anlage dient. Eine ORC-Anlage – bei einer elektrischen Leistung von beispielsweise 1.200 Kilowatt – kann rund 3.000 Haushalte mit umweltschonend erzeugtem, CO2-neutralem Strom versorgen, der durch die Verbrennung von nachwachsenden Rohstoffen generiert wird. Gleichzeitig kann die Abwärme des ORC-Prozesses z. B. zur Holztrocknung oder zur Bereitstellung von Fernwärme genutzt werden.

Tanklagerbeheizung

Ein völlig anderes Anwendungsfeld im Bereich der Energiewirtschaft ist die Beheizung von Rohöltanklagern. Damit das zähfließende Rohöl überhaupt mittels Pumpen und Rohrleitungen transportiert werden kann (z. B. bei der Verladung auf Tankschiffe), werden die riesigen Behälter mit Thermoölbeheizungsanlagen erwärmt. Da diese Tanklager oftmals auf der arabischen Halbinsel zu finden sind, werden hier besondere Anforderungen an die Anlagenkomponenten gestellt, die dort auch bei sehr hoher Luftfeuchtigkeit, extremen Temperaturschwankungen oder bei Sandstürmen zuverlässig funktionieren müssen.

 
 
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Solarthermische Kraftwerke

Die größten Thermoölanlagen der Welt finden sich in Parabolrinnen-Solarkraftwerken, in denen das Sonnenlicht durch parabolisch geformte Spiegel auf ein in der Brennlinie verlaufendes, vakuum-isoliertes Absorberrohr konzentriert wird, in dem ein spezielles Wärmeträgerfluid (Thermoöl) strömt und auf max. 400 °C erwärmt wird.

Das Wärmeträgeröl (Thermoöl) gibt die thermische Energie über Wärmeüberträger (Vorwärmer, Verdampfer, Überhitzer, Zwischenüberhitzer) an einen konventionellen Wasser-/Dampf-Kreislauf ab, der eine Turbine mit Generator treibt und so Strom erzeugt. Von heat 11 realisierte Projekte in dieser Anwendung sind z. B. die spanischen Kraftwerke “Extresol 3” oder “Los Arenales“, für ein Kraftwerk in Marokko erhielt heat 11 jüngst den Auftrag zur Lieferung eines Erhitzers.

 
 

Fazit:

Die Anwendungsfelder für Thermoölanlagen in der Industrie sind vielfältig. Sie reichen von der Reaktorbeheizung über konventionelle Stromerzeugung z. B. in Gaskraftwerken bis zu den erneuerbaren Energien (Biomasseverstromung, Abwärmenutzung, Solarthermie). Die Schnittstelle bildet dabei immer das effiziente Wärmeübertragungssystem mit organischen Fluiden (Thermoölen).

 
 

Redaktion: Frank Lindner

 
 

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heat 11 ist ein junges Unternehmen, in dem sich erfahrene Spezialisten zusammengeschlossen haben.

"Unser Team vereint frische Ideen mit profundem Wissen aus erfolgreichen Projekten in der ganzen Welt. Wir alle teilen einen Anspruch und eine Leidenschaft: Wärmeübertragung in Perfektion."

Anzahl Mitarbeiter
20-49

Jahresumsatz (in K)
1-9 Mio US $

Exporte
80 % (direkt and indirekt)

Gründungsjahr
2010

Produktpalette (Auszug)
° Wärmeübertragungsanlagen
° Thermoölanlagen
° Elektroerhitzer
° Befeuerte Erhitzer
° Sekundärkreisläufe
° Sonderanlagen

Servicepalette (Auszug)
° Anlagenmodernisierung
° Schlüsselfertige Anlagen
° Wartung und Reparatur
° Trainings und Schulungen
° 24/7 Notdienste

Hauptsitz
Otto-Brenner-Straße 203
D-33604 Bielefeld

Website: www.heat11.com