Design zweier Wärmepumpen-Demoanlagen für die industrielle Trocknung

摘要

Wärmepumpen können einen wichtigen Beitrag zur Effizienzsteigerung industrieller Prozesse und zur Vermeidung von CO_2-Emissionen leisten und sollen daher in Zukunft verstärkt in der Industrie zur Anwendung kommen. Durch Wärmenutzungstemperaturen über 120°C erweitert sich das Anwendungsfeld für Wärmepumpen in der Industrie deutlich, daher sind Hochtemperatur-Wärmepumpen auch Gegenstand zahlreicher Forschungsund Entwicklungsarbeiten, die zum Teil bereits vor der Kommerzialisierung stehen. In diesem Beitrag werden die Arbeiten zu zwei Wärmepumpen-Demoanlagen in realer industrieller Umgebung vorgestellt, die im Rahmen des H2020-Projektes DryFiciency entwickelt, gebaut und betrieben werden. AGRANA Stärke GmbH betreibt in Pischelsdorf einen Stärketrockner, in dem Stärkepartikel im heißen Luftstrom mit ca. 160°C getrocknet werden. Die Erhitzung der Luft erfolgt derzeit in zwei Stufen, zunächst mit Warmwasser aus dem internen Wärmerückgewinnungssystem und mit Dampf. Die Hochtemperatur-Wärmepumpe nutzt ebenfalls die Wärmerückgewinnung als Wärmequelle, liefert heißes Wasser und wird damit den Dampfbedarf reduzieren. Im Ziegelwerk Uttendorf der Wienerberger AG wird die Hochtemperatur-Wärmepumpe in den Tunneltrockner integriert. Sie nutzt warmes Wasser aus der Wärmerückgewinnung der Abluft des Trockners als Quelle und stellt Wärme für den Tunneltrockner bereit. Die beiden Wärmepumpen werden als geschlossene Kompressionswärmepumpen mit dem Kältemittel OpteonMZ ausgeführt und werden eine Heizleistung von ca. 400 kW erreichen. Als Verdichter kommen sowohl Schraubenverdichter von Bitzer Kühlmaschinen GmbH, die für die hohen Einsatztemperaturen entsprechend adaptiert werden, als auch Kolbenverdichter von Viking Heat Engines AS zur Anwendung. In diesem Beitrag werden wesentliche Erkenntnisse zur Prozessintegration, zu den Designfragestellungen, die sich durch die hohen Temperaturen ergeben und zu den angestrebten Betriebsbereichen behandelt.