Wasserdampf heizt Werkshallen

Als Folge der Corona Pandemie und den daraus resultierenden Kontakteinschrän-kungen hatten und haben Lieferdienste Hochkonjunktur. Daraus resultiert ein großer Bedarf an umweltfreundlichem Verpackungsmaterial wie Kartons und Schachteln sowie Spezialverpackungen oder auch Schwerlast- und Gefahrgutverpackungen – alles aus Wellpappe. So ist Wellpappe aus unserer modernen Art zu leben und einzukaufen nicht mehr wegzudenken. Sie ist umweltfreundlich, da ihr Hauptbestandteil Altpapier aus Recycling-Prozessen ist, dem zusätzlich Halbzellstoff aus Altholz und Durchforstungsholz beigemischt wird. Die Kartons können nach Gebrauch wiederum dem Recycling-Prozess zugeführt werden.

Prozessablauf

Ausgangsmaterial für die Herstellung von Wellpappe ist Rohpapier, das in Papierfabriken aus den genannten Materialien hergestellt und dem Werk in großen Rollen für die Produktion angeliefert wird. Je nach benötigter Stabilität besteht die Wellpappe aus mehreren Lagen. Zwischen den glatten Bahnen innen- und außen liegen eine oder mehrere Wellenbahnen. Um aus glattem Papier die passenden Lagen zu fertigen, wird es entsprechend bearbeitet. Wellenbahnen werden unter Druck mittels Riffelwalzen unter 180 °C heißem Wasserdampf in Form gebracht und anschließend mit den anderen Bahnen verklebt.

Obwohl 180 °C heißer Dampf für die Herstellung der Wellpappe unausweichlich ist, soll der Herstellungsprozess möglichst energiesparend und umweltschonend erfolgen. Bei Kunert in Biebesheim wird der Dampf mittels Gas in großen Dampfkesseln für die Produktion bereitgestellt (Bild 1).

Bereits seit Anfang der 1980er Jahre wurde der für die Produktion erzeugte Dampf in der Wellpappefabrik teilweise in energiesparenden Dampf-Wärmeübergabestationen kondensiert, um das Heizungswasser über Wärmeübertrager zu erwärmen und damit die Hallenheizung zu betreiben. Der kondensierte Dampf gibt so seine Wärme und die darin enthaltene Energie an die Sekundärseite, also die Heizungsseite ab.

Das Kondensat der Dampf-Übergabestation wird mittels Dampfdrucks direkt zum Entgaser gedrückt und läuft von dort zum Dampfkessel zur erneuten Dampferzeugung zurück. Dampfübergabestationen sind geschlossene Dampf-Kondensatsysteme, ohne Kondensatbehälter. Die seit 1984 verwendeten stehenden Stationen, im Bild 2 links, mit einem Mantel aus Stahl und innenliegenden gewendelten Kupferrohren ermöglichen eine größtmögliche Wärmeübertragung bei vergleichsweise geringem Platzbedarf. Der Dampf wird zur Kondensation oben in den Behälter gepresst und kondensiert entlang der Kupferrohre unter hohem Druck bis er den Behälter als Kondensat wieder verlässt. Aus diesem Grund mussten an den Stationen alle 5 Jahre TÜV-Prüfungen stattfinden. Sie sind aufwändig, da die Station für die Zeit der Prüfung abgeschaltet und komplett ausgebaut werden muss. Die Stationen erfüllten bis jetzt ihren Zweck. Um jedoch die zeitlichen und finanziellen Nachteile der TÜV-Prüfungen zu vermeiden, entschied man sich jetzt für ein modernes, flexibles System: Eine modulare Dampf-Wärmeübergabestation „Modulo“ mit einem sogenanntem Klarinettensystem (Bild 3). Die Station mit 10 Modulen ersetzt nun eine der bisher in Betrieb befindlichen beiden Stationen (Bild 2 und 3).

Modulare Dampf-Wärmeübergabestation

Das technische Prinzip der Dampf-Kondensation entspricht exakt dem bisherigen, findet aber nun in wesentlich kleinerem Maßstab statt. In jeder der drei einzelnen Kupferröhren pro Modul befinden sich im Inneren ebenfalls Kupfer-Spiralrohre zur optimalen Wärmeübertragung für die Kondensation (Bild 3). Der große Vorteil dieser Anlage ist jedoch, dass die Module sehr klein sind und der Druck/Wasser-Inhalt der Kupferröhren sehr gering ist. Deshalb fällt die sonst gesetzlich vorgeschriebene und für den Betreiber aufwändige TÜV-Prüfung weg.

Die für die bisherige Station benötigten 2,4 MW reduzieren sich durch niedrige Wärmeverluste der neuen Anlage auf 2 MW Primärenergieverbrauch. Das System „Modulo“ hat darüber hinaus geringere Abmessungen und ein geringeres Gewicht. Dadurch ergibt sich für die Praxis ein weiterer Vorteil: Die Module sind einzeln und bei laufendem Betrieb austauschbar, beispielsweise für Wartungsarbeiten. Es kann aber auch jederzeit eine dem aktuellen Bedarf angepasste Veränderung bei der Zahl der Module vorgenommen werden. Die Leistung ist also je nach Bedarf veränderbar. Diese Eigenschaften der neuen Dampf-Übergabestation führten nun dazu, dass auch die zweite, in Bild 2 gezeigte ältere Station, durch eine neue Station ersetzt wird.