de - Beste verfügbare Techniken (BVT) - Umweltbundesamt

Kapitel 4
Die Kurven überlappen sich entlang der
Enthalpie-Achse. Durch direkten Wärmetausch
zwischen beiden Prozessen kann die
warme Kompositkurve zum Heizen der
kalten Kompositkurve benutzt werden,
allerdings besteht an beiden Enden ein
Überhang. Deshalb wird am oberen Ende
der kalten Kompositkurve eine externe
Wärmequelle (QH,min) und am unteren Ende
der warmen Kompositkurve eine externe
Kühlung (QC,min) benötigt. Diese
Wärmemengen stellen den Heiz- und
Kühlbedarf dar.
Der Punkt, an dem sich beide Kurven am
nächsten kommen, wird als Pinch
bezeichnet. Am Pinch nähern sich die
beiden Kurven bis auf eine minimale
Temperatur ΔTmin an. Bei diesem Wert
ΔTmin stellt der Überlappungsbereich die
maximal mit Wärmetauschern austauschbare
Wärmemenge dar. Zusätzlich stellen
QH,min und QC,min den minimalen Heiz- und
Kühlbedarf dar.
Sind für einen gegebenen Prozess der Pinch
sowie minimaler Heiz- und Kühlbedarf
bekannt, können die drei goldenen Regeln
der Pinch-Methode angewendet werden.
Der Prozess kann als zwei getrennte
Systeme betrachet werden (see Abbildung
4.16), ein System oberhalb und ein System
unterhalb des Pinch. Das System oberhalb
des Pinch benötigt nur eine Restwärme und
stellt daher eine Wärmesenke dar, während
das System unterhalb des Pinch Wärme
abgeben muss und daher eine Wärmequelle
darstellt.
Die drei Regeln lauten wie folgt:
Enthalpie
142 Dezember 2005 OFC_BREF
Temperatur
Q C,min
Wärmetransport
= 0
Wärmesenke
Wärmequelle
Q H,min
Abbildung 4.16: Schematische Darstellung
der Systeme oberhalb und unterhalb des
Pinch
Temperatur
Wärmequelle
Q C,min + α
• es darf kein Wärmetransport über den Pinch hinweg erfolgen
• oberhalb des Pinch darf keine externe Kühlung eingesetzt werden
• unterhalb des Pinch darf keine externe Beheizung eingesetzt werden.
α
Enthalpie
Q H,min + α
Wärmesenke
Abbildung 4.17: Wärmetransport über den
Pinch hinweg von der Wärmesenke zur
Wärmequelle
Ist die über den Pinch hinweg transportierte Wärmemenge α, dann entsteht ein zusätzlicher
Heizbedarf (α) und ein zusätzlicher Kühlbedarf α (vgl.Abbildung 4.17). Entsprechend erhöht
jegliche externe Kühlung der Wärmesenke oder externe Beheizung der Wärmequelle den
Energiebedarf.