In den letzten Jahren hat ein Stahlwerk in Serbien im Zuge der kontinuierlichen Verbesserung der globalen Standards für industrielle Energieeffizienz eine tiefgreifende energetische Transformation durchlaufen, wobei die Einführung vollverschweißter Plattenwärmetauscher ein wesentlicher Bestandteil dieser Transformation ist.
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In Nordserbien herrschen heiße und feuchte Sommer. Vor der Modernisierung bestand das Wärmetauschsystem des Stahlwerks hauptsächlich aus herkömmlichen Rohrbündelwärmetauschern. Der Wirkungsgrad dieser Wärmetauscher sank aufgrund der hohen Temperaturen und der steigenden Kühlwassertemperaturen weiter. Aus umwelttechnischer Sicht stellt das bei den Sinter- und Eisenherstellungsprozessen des Stahlwerks entstehende heiße und staubige Rauchgas seit jeher eine Herausforderung dar, und die herkömmlichen Anlagen neigen zu Verstopfungen. Als EU-Beitrittskandidat hat Serbien zudem kürzlich eine Reihe von Klimaschutzmaßnahmen verabschiedet, darunter das Treibhausgasemissionssteuergesetz. Dieses besteuert CO₂-intensive Branchen wie die Stahl- und Metallindustrie und fördert die Umstellung von Unternehmen auf CO₂-arme Betriebsweisen. Um sich auf dem europäischen Markt zu etablieren, muss das Stahlwerk seine Energieeffizienz deutlich verbessern und die CO₂-Emissionen reduzieren.
In diesem umfassenden Sanierungsprojekt Vollgeschweißte Plattenwärmetauscher sie wurden präzise in zentralen Wärmeaustauschstufen wie der Abwärmerückgewinnung und der Verbrennungsluftvorwärmung eingesetzt. Im Vergleich zu herkömmlichen Rohrbündelwärmetauschern bieten sie folgende Vorteile:
2.1 Robuste Struktur, kein Leckagerisiko
Der vollständig verschweißte Plattenwärmetauscher wird aus Edelstahlplatten durch Vollverschweißen gefertigt. Dadurch werden die Leckagerisiken, die bei herkömmlichen, mit Dichtungen versehenen Wärmetauschern durch Alterung und Verformung unter hohen Temperaturen und Drücken entstehen, vermieden. Dies macht ihn besonders geeignet für die kontinuierliche Produktion in Stahlwerken mit hohen Auslastungsraten und langen Betriebszyklen.
2.2 Hohe Wärmeübertragungseffizienz, geringer Platzbedarf
Bei gleicher Wärmeübertragungskapazität beträgt das Volumen des vollständig verschweißten Plattenwärmetauschers nur 1/3 bis 1/5 des Volumens des herkömmlichen Rohrbündelwärmetauschers, während sein Wärmeübergangskoeffizient das 3- bis 5-fache des letzteren erreichen kann und die Wärmeübertragungsfläche pro Volumeneinheit 250 bis 500 m²/m³ erreichen kann.
2.3 Hohe Temperatur- und Hochdruckbeständigkeit, geringere Verstopfungsanfälligkeit
Im Gegensatz zu herkömmlichen, verstopfungsanfälligen, abnehmbaren Plattenwärmetauschern vereint der vollverschweißte Plattenwärmetauscher die Druck- und Temperaturbeständigkeit von Rohrbündelwärmetauschern mit der hohen Wärmeübertragungseffizienz von Plattenwärmetauschern. Er bewältigt auch komplexe Medien wie staubhaltige Rauchgase und heiße Abgase zuverlässig und verbessert die Wärmerückgewinnungseffizienz um 15–30 %.
Nach der Inbetriebnahme und dem stabilen Betrieb der vollständig verschweißten Plattenwärmetauscheranlage zeigten sich im Energienutzungssystem deutliche Verbesserungen sowohl bei den Messwerten als auch beim Nutzen. Laut Berechnungen und Prozessaufzeichnungen vor Ort:
3.1 Deutlich verbesserte Abwärmenutzung
Das Stahlwerk setzte im Sinterprozess und im Abgassystem des Heizofens vollständig verschweißte Plattenwärmetauscher zur Vorwärmung der Verbrennungsluft ein. Dadurch konnte die Verbrennungslufttemperatur deutlich erhöht, der Brennstoffverbrauch im Ofen gesenkt und jährlich Energie im Wert von rund 2.200 Tonnen Standardkohle eingespart werden.
3.2 Verbesserung der Kühlleistung
Im Kühlsystem des Stranggießprozesses für Stahl kam es bei den ursprünglichen Rohrbündelwärmetauschern zu starker Zunderbildung und hohem Wärmewiderstand in den Rohrbündeln. Dies führte zu übermäßig hohen Prozesswassertemperaturen und beeinträchtigte insbesondere die Produktionskapazität in den heißen Sommermonaten. Die turbulenzoptimierte Konstruktion des vollständig verschweißten Plattenwärmetauschers verhindert effektiv die Zunderbildung und gewährleistet so eine ganzjährig stabile Prozesskühlwassertemperatur innerhalb der Auslegungsparameter. Dadurch wird ein stabiler Volllastbetrieb der Produktionslinie sichergestellt.
3.3 Hervorragende Ergebnisse bei der Emissionsreduzierung
Die zuvor erwähnte umfassende Verbesserung der Energieeffizienz kann die CO₂-Emissionen des Stahlwerks um jährlich rund 5.800 Tonnen reduzieren. Dieser Erfolg ermöglicht es HBIS Serbia Steel nicht nur, die Energieeinsparung und die umweltfreundliche Produktion grundlegend zu modernisieren und damit führende europäische Industriestandards zu erreichen, sondern verschafft dem Unternehmen auch einen Wettbewerbsvorteil bei der Bewältigung der ab 2026 geltenden serbischen CO₂-Steuer.
3.4 Deutlich reduzierte Betriebs- und Wartungskosten
Die vollständig verschweißte Konstruktion eliminiert den Aufwand für Dichtungswechsel und häufige Leckagereparaturen. Im Vergleich zu den in der Vergangenheit bei Rohrbündelwärmetauschern erforderlichen häufigen Wartungsarbeiten und Stillständen zeichnet sich die neue Anlage durch eine vollständig verschweißte Konstruktion mit einer Lebensdauer von über 15 Jahren aus. Dies verlängert die Wartungsintervalle erheblich und reduziert die Kosten für Arbeitsaufwand und Ersatzteile.
Vor dem Hintergrund der aktiven Angleichung Serbiens an den Europäischen Green Deal der EU und den Mechanismus zur Anpassung der CO2-Grenzwerte (CBAM) wird erwartet, dass vollverschweißte Plattenwärmetauscher und die von ihnen repräsentierte kompakte, hocheffiziente Wärmetauschertechnologie ihr Potenzial in einem breiteren Spektrum von Anwendungsbereichen entfalten und das industrielle Energiesystem der Balkanregion zu einer tiefergreifenden grünen Transformation führen werden.
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