Report SchmiedeJOURNAL März 2013 23 Der betrachtete Prozessablauf sieht vor, dass das zu erwärmende Material zuerst in einem Hochtemperaturofen auf 900 °C erwärmt wird, anschließend in einer Isothermkammer mittels Luft auf 600 °C abgeschreckt und dann durch einen Niedertemperaturofen bei 600 °C zur Entnahmestelle transportiert wird. Die zum Abkühlen verwendete Luft wird durch den Kamin der Isothermkammer abgeführt, während die Abgase des gasbeheizten Ofens durch den Abgaskamin ins Freie gelangen. Die abgeführten Wärmemengen wurden an beiden Schornsteinen (Abluft Isothermkammer und Abgaskamin) über einen Zeitraum von je 16 Stunden gemessen. Die Messwerte weisen auf Grund der gesamten Ablaufsteuerung einen zyklischen Verlauf auf. Eine Zusammenfassung der Messergebnisse und der Wärmeleistung ist in Tabelle 1 dargestellt. Die Isothermkammer liefert bei einem Zeitanteil von 55 Prozent eine Wärmeleistung von zirka 136 kW bei einer mittleren Ablufttemperatur von 146 °C. Die Wärmeleistung des Abgaskamins beträgt zwischen 50 und 120 kW bei relativ niedrigen Abgastemperaturen von zirka 50 bis 75 °C. Möglichkeiten und Grenzen bei der Erzeugung elektrischer Energie aus der Prozesswärme Eine Möglichkeit der Abwärmenutzung stellt die Umwandlung in elektrischen Strom dar. Hierzu wurden Marktanalysen und technisch/ wirtschaftliche Bewertungen zu den Energieumwandlern • Stirling-Motor und • ORC-Anlage durchgeführt. Die Analysen ergaben, dass keines der heute käuflichen Systeme unter den vorhandenen Bedingungen (Abwärmenutzung in der Massivumformung) derzeit technisch/ wirtschaftlich betrieben werden kann. Die am Markt verfügbaren Stirlingmotoren sind sowohl aufgrund der hohen Anschaffungskosten als auch aus technischer Sicht nicht einsetzbar, da entweder die Leistung deutlich zu gering ist oder aber die notwendige Eingangstemperatur nicht bereitgestellt werden kann. Bei ORC-Anlagen sprechen derzeit hauptsächlich hohe Anschaffungskosten gegen deren Einsatz in der Massivumformung. Des Weiteren sind solche Systeme für den kontinuierlichen Betrieb ausgelegt, der im Umformprozess nicht gewährleistet werden kann. Für das Projekt ENERMASS bedeutete dies, dass der geplante Einsatz der oben genannten Systeme in diesem Projekt nicht durchgeführt wurde. Eine Recherche zur alternativen Nutzung der Abwärme ergab, dass Systeme verfügbar sind, mit denen Abwärme gespeichert, transportiert und an einem beliebigen Ort wieder genutzt werden kann. Solche Systeme sind Bild 4: Position der Messsensoren an der Wärmebehandlungsanlage. P kW T °C v m/s t s Zeitanteil % Bemerkung 136 146 14,2 456 55 Abluft Isotherm-Kammer 33 109 4,6 39 5 Abluft Isotherm-Kammer 15 112 2,0 337 41 Abluft Isotherm-Kammer 111 61 6,7 171 21 Abgas 52 72 2,4 648 79 Abgas Tabelle 1: Zusammenfassung der Messergebnisse der Wärmebehandlungsanlage. Bild 5: Enthalpie Natriumacetat – Wasser.
2013-03-Schmiede-Journal
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