Faustformel-sammlung

Das Symbol der Zuverlässigkeit

4. Ausgabe

Herausgeber: SAACKE GmbH & Co. KGSüdweststraße 13 · 28237 Bremen · GermanyTel.: +49-421-6495 0 · Fax: +49-421-6495 224www.saacke.com · E-Mail: info@saacke.de

Redaktion: M. Hoffstedt, J. P. Arning, W. Peters, B. Rieger, Dr. N. Schopf, J. Sternberg

Faustformeln haben sich bei Über-schlagsberechnungen gut bewährtund sind eine Hilfe zur ersten Kenn-datenermittlung.Mehr sollen Faustformeln nicht sein,denn die Forderungen an optimale,wirtschaftliche Feuerungsanlagensind hoch und erfordern exakte Berechnungen unter Berücksichti-gung der individuellen, kundenspezi-fischen Betriebskennzahlen.Wir haben diese Faustformelsamm-lung nach bestem Wissen zusam-mengestellt und auf Druck-, Satz-sowie Formelfehler durchgesehen.Dennoch kann man Fehler nicht aus-schließen. Wir bitten deshalb umsorgfältige Prüfung und um Ver-ständnis, dass wir für die Richtigkeitder abgedruckten Formeln und Ta-bellen keine Haftung übernehmenkönnen.

1

1. Allgemeine Formeln und Umrechnungen Seite1.1 Zehnerpotenzen 61.2 Umrechnungsformeln 7

1.2.1 Heizwerte 71.2.2 Temperaturen 7

1.3 Umrechnungstabellen 81.3.1 Masse 81.3.2 Kraft bzw. Gewicht 81.3.3 Druck 81.3.4 Arbeit 81.3.5 Leistung 81.3.6 Energie-Einheiten 91.3.7 Spezifische Energiekosten 9

1.4 Luftdruck, Dichte und Temperatur 101.5 Umrechnungstabelle

anglo-amerikanische Einheiten 111.6 Elektrische Leistungen 12

1.6.1 Gleichstrom und induktionsfreiem Wechsel-oder Drehstrom 12

1.6.2 Wechsel- und Drehstrom mit induktivem Lastanteil 13

1.6.3 Stern-Dreieckschaltung beim Dreiphasen-Wechselstrom 14

1.6.4 Stern-Dreieckschaltung eines Drehstrom-motors 15

2. Leistungen, Wirkungsgrade, Dampftabelle2.1 Kesselleistung – Dampfmenge 172.2 Kesselleistung, Feuerungsleistung und

Brennstoffverbrauch 182.3 Bestimmung des Brennstoffverbrauchs 182.4 Kesselwirkungsgrad 192.5 Kesselwirkungsgrad-Ermittlung mit Hilfe

von Abgasmessungen 192.6 Zustandsgrößen bei Sättigung von

Wasser und Dampf 20

2

3

Seite2.7 Zustandsgrößen Wasser und Dampf 212.8 Enthalpie Wasser und überhitzter Dampf 222.9 Enthalpie Wasser unterhalb des Siedezustandes 23

3. Brennstoffe, Verbrennungsrechnung3.1 Dichte der Brennstoffe 253.2 Heizwerte der Brennstoffe 253.3 Überschlagsrechnung Luftbedarf 253.4 Eigenschaften von flüssigen Brennstoffen 263.5 Eigenschaften verschiedener

Versorgungsgase 27/283.6 Technische Daten KW-Verbindungen 29/303.7 Luftüberschuss 313.8 Theoretische adiabate Flammentemperatur 32

4. SAACKE-Produktlinie, Brennerdimensionierung4.1 SAACKE-Brennerproduktlinie 34

5. Anlagendesign5.1 Leistungsbedarf von Gebläsen 36

5.1.1 Wellenleistung in kW 365.1.2 Einfluss der Gebläsedrehzahl 36

5.2 Elektro-Normmotoren 365.3 Leistungsbedarf von Elektro-Vorwärmern 365.4 Maximale Feuerungsleistung 375.5 Ermittlung der Feuerraumwärmebelastung 375.6 Abgastemperatur 375.7 Umrechnung eines Luft- oder Gasstromes

vom Normzustand auf den Effektivzustand 375.8 Druckverlust eines Flüssigkeits-

oder Gasstromes 375.9 Heizölleitungen, Rohrdurchmesser

und Druckverluste 385.10 Strömungsgeschwindigkeit in Rohrleitungen 395.11 Nahtlose Stahlrohre nach DIN 2448 40

Seite5.12 Auslegung von Sattdampfleitungen 415.13 Thermische Nachverbrennungsanlagen 42/43

6. Emissionen, Grenzwerte für Rauchgas und Schall6.1 Emissionsgrenzwerte für Feuerungsanlagen 456.2 Kontinuierliche Messungen nach TA-Luft 466.3 Abschätzung des Feststoffgehaltes im

Abgas flüssiger Brennstoffe 466.4 Abschätzung des SOx-Gehaltes im Abgas 466.5 Umrechnung von Emissionswerten 47

6.5.1 Umrechnungsgleichung auf Bezugs-O2-Wert 47

6.5.2 Umrechnungsfaktoren von ppm auf mg/m3 47

6.6 Rauchgastemperatur min., Säuretaupunkt 476.7 Emissionsumrechnung 486.8 Addition von Schallpegelwerten mehrerer

Schallquellen 49

7. Kaufmännische Faustformeln7.1 Investitionsrechnung, statisches Verfahren 51/527.2 Rentabilitätsdiagramm für Feuerungsanlagen

mit Sauerstoffregelung 537.3 Berechnung des Brutto- und Netto-

Wärmepreises 54

8. Gesetzliche Vorschriften für Aufstellung undBetrieb von Dampfdruckanlagen8.1 Übersicht wichtiger Vorschriften 56

4

1Allgemeine Formelnund Umrechnungen

1.1 Zehnerpotenzen

6

Vorsilbe Zehnerpotenz Kurzzeichen

Peta- 1015 P

Tera- 1012 T

Giga- 109 G

Mega- 106 M

Kilo- 103 k

Hekto- 102 h

Deka- 10 da

Dezi- 10-1 d

Centi- 10-2 c

Milli- 10-3 m

Mikro- 10-6 µ

Nano- 10-9 n

Pico- 10-12 p

Femto- 10-15 f

Atto- 10-18 a

1.2.2 Temperaturen

Umrechnung von Temperaturskalen nach Celsius (°C) undFahrenheit (°F)

0 °C = 32 °F100 °C = 212 °F

1.2 Umrechnungsformeln1.2.1 Heizwerte

gilt entsprechend auch für Heizwerte, die auf Normkubikmeterbezogen sind

7

1 kWh = 3600 · kJ____ ___kg kg

1 kcal = 4,187 · kJ____ ___kg kg

1 kcal = 0,001163 · kWh____ _____kg kg

°C 5 · (°F – 32)_9

°F 1,8 · °C + 32

1.3 Umrechnungstabellen1.3.1 Masse

1.3.2 Kraft bzw. Gewicht

1.3.3 Druck

1.3.4 Arbeit

1.3.5 Leistung

8

ein

aus

t 1 102 103 106 109

kps2/m 9,81 · 10-3 1 9,81 9810 9,81 · 106

kg 10-3 0,102 1 103 106

g 10-6 0,102 · 10-3 10-3 1 103

mg 10-9 0,102 · 10-6 10-6 10-3 1

kp · s2t –––––– kg g mgm

ein

Mp 1 103 9,81 · 103 106 109

kp 10-3 1 9,81 103 106

N 0,102 · 10-3 0,102 1 0,102 · 103 0,102 · 106

p 10-6 10-3 9,81 · 10-3 1 103

mp 10-9 10-6 9,81 · 10-6 10-3 1

Mp kpN=Newton

p mpkgm/s2

ein

bar 1 1,02 750 1,02 · 104 105

at 0,981 1 735,6 104 9,81 · 104

Torr 1,33 · 10-3 1,36 · 10-3 1 13,6 133,3kp/m2 0,981 · 10-4 10-4 0,07356 1 9,81N/m2 10-5 0,102 · 10-4 75 · 10-3 0,102 1

barat Torr kp/m2

N/m2kp/cm2 mm Hg mm WS

ein

kWh 1 1,36 860 0,367 · 106 3,6 · 106

PSh 0,736 1 632 0,27 · 106 2,65 · 106

kcal 1,16 · 10-3 1,58 · 10-3 1 427 4186kpm 2,72 · 10-6 3,7 · 10-6 2,345 · 10-3 1 9,81Ws 0,278 · 10-6 0,378 · 10-6 0,239 · 10-3 0,102 1

kWh PSh kcal kpmWs=Joulekgm2/s2

ein

kW 1 1,36 102 860 103

PS 0,736 1 75 632 736kpm/s 0,00981 0,0133 1 8,45 9,81kcal/h 1,16 · 10-3 0,00157 0,118 1 1,16Watt 10-3 0,00136 0,102 0,86 1

kW PS kpm/s kcal/hWatt=Joule/s

kgm2/s2

1.3.6 Energie-Einheiten

1.3.7 Spezifische Energiekosten

9

ein

aus

MWh 1 3,6 0,8598 0,1228

GJ 0,2778 1 0,2388 0,03411

Gcal 1,163 4,187 1 0,1429

t SKE 8,141 29,31 7 1

MWh GJ Gcal t SKE

ein

aus

Cent/kWh 1 10 2,778 11,63 81,41

EURO/MWh 0,1 1 0,2778 1,163 8,141

EURO/GJ 0,36 3,6 1 4,187 29,31

EURO/Gcal 0,08598 0,8598 0,2388 1 7

EURO/t SKE 0,01228 0,1228 0,03411 0,1429 1

Cent/kWh EURO/MWh EURO/GJ EURO/Gcal EURO/t SKE

1.4 Luftdruck, Dichte und Temperatur (Normal-Atmosphäre)entsprechend der internationalen Höhenformel

10

Werte der Normal-AtmosphäreHöhe Druck Dichte Temperatur

m über NN mbar kg/m3 Grad C

0 1013 1,226 15,0250 983 1,196 13,4500 955 1,168 11,8

1000 899 1,112 8,51500 846 1,058 5,3

Werte bei bestimmten TemperaturenHöhe Druck Dichte

bei 10 °C bei 20 °C bei 30 °C

m über NN mbar kg/m3 kg/m3 kg/m3

0 1013 1,247 1,205 1,165250 983 1,210 1,169 1,130500 955 1,176 1,136 1,098

1000 899 1,107 1,069 1,0341500 846 1,042 1,006 0,973

Normdichte von Luft

ρn = 1,293 kg/m3 bei 0 °C und 1013 mbar abs.

Die von Gebläse-Herstellern üblicherweise zugrunde-gelegte Luftdichte ist 1,2 kg/m3, entsprechend 0 m Höheund 20 °C.

1.5 Umrechnungstabelleanglo-amerikanische Einheiten

11

Länge 1 Inch (inch, in) = 25,4 mm 1 mm = 0,03937 in

1 Fuß (foot, ft) = 12 in = 0,3048 m 1 m = 3,281 ft

1 Yard (yd) = 3 ft = 0,9144 m 1 m = 1,094 yd

Fläche 1 Quadrat-Inch (square inch, sq.in, in2)= 6,452 cm2 1 cm2 = 0,155 in2

1 Quadratfuß (square foot, sq.ft, ft2)= 144 in2 = 0,0929 m2 1 m2 = 10,764 ft2

1 Quadratyard (square yard, sq.yd, yd2)= 9 ft2 = 0,8361 m2 1 m2 = 1,196 yd2

1 Quadratmeile (sq.mile, mile2)= 640 acres = 2,59 km2 1 km2 = 0,386 mile2

Volumen- 1 ft3/s = 102 m3/h 1 m3/h = 0,00981 ft3/sstrom

1 ft3/min. = 1,699 m3/h 1 m3/h = 0,5886 ft3/min

Großbritannien1 lmp.gal/min (lmp.gpm)

= 0,0758 l/s = 0,273 m3/h 1 m3/h = 3,66 lmp.gal/min

U.S.1 U.S.gal/min (U.S.gpm)

= 0,063 l/s = 0,227 m3/h 1 m3/h = 4,40 U.S.gal/min

Massen- 1 lb/s = 0,4536 kg/s = 1,633 t/h 1 t/h = 0,6124 lb/sstrom 1 kg/s = 2,2046 lb/s

1 short ton/h (sh ton/h) = 907,2 kg/h 1 kg/h = 1,102 · 10-3 sh ton/h

1 long ton/h (ton/h) = 1016 kg/h 1 kg/h = 0,984 · 10-3 ton/h

Kraft 1 pound-force (lbf) = 4,4482 N 1 N = 0,2248 lbf

1 ton-force (tonf) = 2240 lbf = 9,964 kN 1 kN = 224,8 lbf1 MN = 100,4 tonf

Druck 1 lbf/in2 (psi) = 6895 Pa = 0,06895 bar 1 bar = 14,5 lbf/in2

1 lbf/ft2 (psf) = 47,88 Pa = 0,04788 kPa 1 kPa = 20,89 lbf/ft2

1 inch of mercury (in. Hg) = 3386 Pa 1 kPa = 0,2953 in. Hg

1 inch of water (in. H2O) = 249,1 Pa 1 kPa = 4,015 in. H2O

1.6 Elektrische Leistungen

1.6.1 Elektrische Leistung bei Gleichstrom und induktions-freiem Wechsel- oder Drehstrom

12

P = elektrische LeistungU = Spannung (Leiterspannung)I = StromstärkeR = Widerstand

1. Beispiel:Glühlampe, U = 6 V; I = 5 A; P = ?; R = ?P = U · I = 6 V · 5 A = 30 W

U 6 VR = –– = ––– = 1,2 ΩI 5 A

2. Beispiel:Glühofen, Drehstrom, U = 400 V; P = 12 kW; I = ?

P 12000 WI = ––––– = ––––––––– = 17,3 A√–3 · U √–

3 · 400 V

Berechnung der Stern-Dreieckschaltung Seite 14

•

• U

I

UI

R

Gleich- oder Wechselstrom

DrehstromL1 L2 L3

•

• •

•

P = U · I

P = I2 · RU2

P = –––R

P = √–3 · U · I

Leistung bei Drehstrom

Leistung bei Gleich-oder Wechselstrom

R1

R2

R3

ì4

13

1.6.2 Elektrische Leistung bei Wechsel- und Drehstrom mit induktivem Lastanteil

I

U

WechselstromL1 N

•

• P = U · I · cosϕ

Wirkleistung bei Wechselstrom

P = √–3 · U · I · cosϕ

Wirkleistung bei Drehstrom

P = WirkleistungU = Spannung (Leiterspannung)I = Stromstärkecosϕ = Leistungsfaktor

Beispiel:Drehstrommotor, U = 400 V; I = 2 A; cosϕ = 0,85; P = ?

P = √–3 · U · I · cosϕ = √–

3 · 400 V · 2 A · 0,85= 1178 W ≈ 1,2 kW

Berechnung der Stern-Dreieckschaltung Seite 14

UI

DrehstromL1 L2 L3

•

• •

•

14

1.6.3 Stern-Dreieckschaltung beim Dreiphasen-Wechsel-strom (Drehstrom)

Beispiel:Glühofen, RStr = 22 Ω; U = 400 V; P = ? bei Dreieckschaltung

UStr 400 VIStr = ––– = ––––– = 18,2 A

RStr 22 ΩI = √–

3 · IStr = √–3 · 18,2 A = 31,5 A

P = √–3 · U · I = √–

3 · 400 V · 31,5 A = 21824 W = 21,8 kW

I = LeiterstromU = LeiterspannungIStr = StrangstromUStr = StrangspannungRStr = Strangwiderstand

√–3 = Verkettungsfaktor

P = Wirkleistungcosϕ = Leistungsfaktor bei

induktivem Lastanteil

Sternschaltung UStr = 230 V

I = IStr

U = √–3 · UStr

LeiterspannungUStr

U

IStr

L1

L2

L3

RStr

Sternschaltung

Leiterstrom

I = √–3 · IStr

U = UStr

Leiterspannung

Dreieckschaltung

Leiterstrom

UStrIStr = –––RStr

Stern- oder Dreieckschaltung

Strangstrom P = √–3 · U · I

P = √–3 · U · I · cosϕ

Leistung

•

I

DreieckschaltungUStr = 400 V

UStrUIStr

L1

L2

L3

RStr

•

I•

•

•

15

1.6.4 Stern-Dreieckschaltung eines Drehstrommotors

Stern-Dreieckschaltung mit SchützenL1 L1

L2L3PEF1

F2

K1 K2

V2

V1

U2

U1M

3~W2

W1

K3

T

S1A

S2

S3

N

K2 K3

K3

K1

K3

L1 L2 L3 PE

U1 V1 W1

W2 U2 V2

K1 K2

• • •

• •

• •

•

• •

• •

•

•

•

• • •

Steuerteil Leistungsteil

K1 Schütz für NetzanschlussK2 Schütz für DreieckschaltungK3 Schütz für SternschaltungS1A Taster aus

S2 Taster für SternschaltungS3 Taster für DreieckschaltungF1 Sicherung des SteuerteilsF2 Sicherung des Leistungsteils

Motoranschluss bei fester Verdrahtung

Sternschaltung

L1 L2 L3 PE

U1 V1 W1

W2 U2 V2

Dreieckschaltung

2Leistungen,Wirkungsgrade,Dampftabelle

2.1 Kesselleistung – Dampfmenge

17

1 t/h Sattdampf ≈∧ 0,65 MW Kesselleistung*

1 kg Öl oder 1 m3 Gas ergeben folgendeSattdampfmenge in kg:

Heizwert in kJ/kg oder kJ/m3 · Wirkungsgrad in %_____________________________________________234.000

Zur Erzeugung von 1t Sattdampf wird folgendeÖl- bzw. Gasmenge benötigt in kg bzw. m3:

2,34 · 108_____________________________________________Heizwert in kJ/kg oder kJ/m3 · Wirkungsgrad in %

*bei 12 bar und 102 °C Speisewasser

1 kg Öl ergibt ca. 16 kg Dampf

2.2 Kesselleistung, Feuerungsleistungund Brennstoffverbrauchin Abhängigkeit vom Kesselwirkungsgrad

2.3 Exakte Bestimmung des Brennstoffverbrauchs bei gegebener Dampfleistung und gegebenem Dampfzu-stand

. .mB bzw. VB = Brennstoffverbrauch in kg/h bzw. m3/h.mD = Dampfleistung in kg/hh = Enthalpie des Dampfes in kJ/kghSpw = Enthalpie des Speisewassers in kJ/kgHu = unterer Heizwert in kJ/kg bzw. kJ/m3

ηK = Kesselwirkungsgrad in %

Kann die Dampfleistung mD nicht ermittelt werden,kann sie berechnet werden aus:

.mSpw = Speisewassermenge in kg/h.mAbs = Absalzmenge in kg/h

18

Kesselleistung, Kessel- Feuerungs- Schweröl- Leichtöl-erzeugte Sattdampfmenge wirkungsgrad leistung menge menge

t/h MW % MW kg/h kg/h

1 0,65 85 0,77 67,5 64,5

1 0,65 88 0,74 65,5 62,5

1 0,65 90 0,72 64,0 61,0

1 0,65 92 0,71 62,5 59,5

.mD · (h – hSpw) · 100%. .

mB bzw. VB = ––––––––––––––––––––Hu · ηK

. . .mD = mSpw – mAbs

.

2.5 KesselwirkungsgradErmittlung mit Hilfe von Abgasmessungen

2.4 Kesselwirkungsgrad

19

. .(mSpw – mAbs) · (h – hSpw)

ηK = –––––––––––––––––––––– · 100 in %.mB· Hu

AAbgasverlust XA = ( –––––––– + B ) · ( ta – tu ) in %21 - O2,tr

Leichtöl Schweröl Erdgas Flüssiggas Stadtgas

A 0,67 0,69 0,66 0,63 0,63

B 0,007 0,007 0,009 0,008 0,011

ηK = 100% – XA% – 2%(max) in %

ta = Abgastemperatur in °Ctu = Verbrennungslufttemperatur in °CO2,tr = gemessener O2-Wert im trockenen Abgas in Vol.-%

A und B: Konstanten

Tempe- Spez. Volumen Dichte Spez. Enthalpie Verd.Druck ratur Wasser Dampf Dampf Wasser Dampf Wärme

ρ ts v’ v’’ ϕ’’ h’ h’’ rbar °C m3/t m3/kg kg/m3 kJ/kg kJ/kg kJ/kg

0,2 60,07 1,0172 7,650 0,1307 251,45 2609,9 2373,2

0,5 81,35 1,0301 3,240 0,3086 340,56 2646,0 2305,4

1,0 99,63 1,0434 1,694 0,5904 417,51 2675,4 2257,9

1,5 111,37 1,0530 1,159 0,8628 467,13 2693,4 2226,2

2 120,23 1,0608 0,8854 1,129 504,70 2706,3 2201,6

3 133,54 1,0712 0,6056 1,651 561,43 2724,7 2163,2

4 143,62 1,0839 0,4622 2,163 604,67 2737,6 2133,0

5 151,84 1,0928 0,3747 2,669 640,12 2747,5 2107,4

6 158,84 1,1001 0,3155 3,170 670,42 2755,5 2085,0

7 164,94 1,1082 0,2727 3,667 697,06 2762,0 2064,9

8 170,41 1,1150 0,2403 4,162 720,94 2767,5 2046,5

9 175,36 1,1213 0,2148 4,655 742,64 2772,1 2029,5

10 179,88 1,1274 0,1943 5,147 762,61 2776,2 2013,6

12 187,96 1,1386 0,1632 6,127 798,43 2782,7 1984,3

14 195,04 1,1489 0,1407 7,106 830,08 2787,8 1957,7

16 201,37 1,1586 0,1237 8,085 858,56 2791,7 1933,2

18 207,11 1,1678 0,1103 9,065 884,58 2794,8 1910,3

20 212,37 1,1766 0,0995 10,05 908,59 2797,1 1888,6

22 217,24 1,1850 0,0907 11,03 930,95 2799,1 1868,1

24 221,78 1,1932 0,0832 12,02 951,93 2800,4 1848,5

26 226,04 1,2011 0,0769 13,01 971,72 2801,4 1829,6

28 230,05 1,2088 0,0714 14,01 990,48 2802,0 1811,5

30 233,84 1,2136 0,0666 15,03 1108,4 2802,2 1793,9

32 237,45 1,2237 0,0624 16,02 1025,4 2802,3 1776,9

35 242,52 1,2346 0,0571 17,54 1049,7 2801,9 1752,5

40 250,33 1,2521 0,0498 20,10 1087,4 2800,3 1712,9

50 263,91 1,2858 0,0394 25,36 1154,5 2794,2 1639,7

60 275,55 1,3187 0,0324 30,83 1213,7 2785,0 1571,3

80 294,97 1,3842 0,0235 42,51 1317,1 2759,9 1442,8

100 310,96 1,4526 0,0180 55,43 1408,0 2727,7 1319,7

2.6 Zustandsgrößen bei Sättigung von Wasser undDampf in Abhängigkeit vom Druck

20

2.7 Zustandsgrößen von Wasser und Dampf beiSättigung in Abhängigkeit von der Temperatur

21

Tempe- Spez. Volumen Dichte Spez. Enthalpie Verd.ratur Druck Wasser Dampf Dampf Wasser Dampf Wärme

t ρ v’ v’’ ϕ’’ h’ h’’ r°C bar m3/t m3/kg kg/m3 kJ/kg kJ/kg kJ/kg60 0,1992 1,0171 7,679 0,1302 251,09 2609,7 2358,665 0,2501 1,0199 6,202 0,1612 272,02 2618,4 2346,370 0,3116 1,0228 5,046 0,1982 292,97 2626,9 2334,075 0,3855 1,0259 4,134 0,2419 313,94 2635,4 2321,580 0,4736 1,0292 3,409 0,2933 334,92 2643,8 2308,8

85 0,5780 1,0326 2,829 0,3535 355,92 2652,0 2296,590 0,7011 1,0361 2,361 0,4235 376,94 2660,1 2283,295 0,8453 1,0399 1,982 0,5045 397,99 2668,1 2270,2

100 1,0133 1,0437 1,673 0,5977 419,06 2676,0 2256,9110 1,4327 1,0519 1,210 0,8265 461,32 2691,3 2230,0

120 1,9854 1,0606 0,8915 1,122 503,72 2706,0 2202,2130 2,7013 1,0700 0,6681 1,497 546,31 2719,9 2173,6140 3,614 1,0801 0,5085 1,967 589,10 2733,1 2144,0150 4,760 1,0908 0,3924 2,548 632,15 2745,4 2113,2160 6,181 1,1022 0,3068 3,260 675,47 2756,7 2081,3

170 7,920 1,1145 0,2426 4,123 719,12 2767,1 2047,9180 10,027 1,1275 0,1938 5,160 763,12 2776,3 2013,1190 12,551 1,1415 0,1563 6,397 807,52 2784,3 1976,7200 15,549 1,1565 0,1272 7,864 852,37 2790,9 1938,6210 19,077 1,1726 0,1042 9,593 897,74 2796,2 1898,5

220 23,198 1,1900 0,0860 11,62 943,67 2799,9 1856,2230 27,976 1,2087 0,0715 14,00 990,26 2802,0 1811,7240 33,478 1,2291 0,0597 16,76 1037,2 2802,2 1764,6250 39,776 1,2513 0,0500 19,99 1085,8 2800,4 1714,6260 46,943 1,2756 0,0421 23,73 1134,9 2796,4 1661,5

270 55,058 1,3025 0,0356 28,10 1185,2 2789,9 1604,6280 64,202 1,3324 0,0301 33,19 1236,8 2780,4 1543,6290 74,461 1,3659 0,0255 39,16 1290,0 2767,6 1477,6300 85,927 1,4041 0,02165 46,19 1345,0 2751,0 1406,0310 98,700 1,4480 0,0183 54,54 1402,4 2730,0 1327,6

2.8 Enthalpie in kJ/kg von Wasser und überhitztem Dampf

22

Druck Temperatur in °Cin bar 200 250 300 350 400 450 500

1 2875,4 2974,5 3074,5 3175,6 3278,2 3382,4 3488,15 2855,1 2961,1 3064,8 3168,1 3272,1 3377,2 3483,8

10 2826,8 2943,0 3052,1 3158,5 3264,4 3370,8 3478,315 2791,3 2921,5 3037,6 3147,7 3255,8 3363,7 3472,2

20 852,6 2902,4 3025,0 3138,6 3248,7 3357,8 3467,325 852,8 2879,5 3010,4 3128,2 3240,7 3351,3 3461,730 853,0 2854,8 2995,1 3117,5 3232,5 3344,6 3456,235 853,2 2828,1 2979,0 3106,5 3224,2 3338,0 3450,6

40 853,4 1085,8 2962,0 3095,1 3215,7 3331,2 3445,045 853,6 1085,8 2944,2 3083,3 3207,1 3324,4 3439,350 853,8 1085,8 2925,5 3071,2 3198,3 3317,5 3433,760 854,2 1085,8 2885,0 3045,8 3180,1 3303,5 3422,2

70 854,6 1085,8 2839,4 3018,7 3161,2 3289,1 3410,680 855,1 1085,8 2786,8 2989,9 3141,6 3274,3 3398,890 855,5 1085,8 1344,5 2959,0 3121,2 3259,2 3386,8

100 855,9 1085,8 1343,4 2925,8 3099,9 3243,6 3374,6

120 856,8 1085,9 1341,2 2849,7 3054,8 3211,4 3349,6140 857,7 1086,1 1339,2 2754,2 3005,6 3177,4 3323,8160 858,6 1086,3 1337,4 2620,8 2951,3 3141,6 3297,1180 859,5 1086,5 1335,7 1659,8 2890,3 3104,0 3269,6

200 860,4 1086,7 1334,3 1647,2 2820,5 3064,3 3241,1250 862,8 1087,5 1331,1 1625,1 2582,0 2954,3 3165,9300 865,2 1088,4 1328,7 1610,0 2161,8 2825,6 3085,0350 867,7 1089,5 1326,8 1598,7 1993,1 2676,4 2998,3

400 870,2 1090,8 1325,4 1589,7 1934,1 2515,6 2906,8500 875,4 1093,6 1323,7 1576,4 1877,7 2293,2 2723,0600 880,8 1096,9 1323,2 1567,1 1847,3 2187,1 2570,6800 891,9 1104,4 1324,7 1555,9 1814,2 2094,1 2397,4

2.9 Enthalpie vom Wasserunterhalb des Siedezustandes in kJ/kg

23

Druck Temperatur in °Cin bar 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360

2 419,1 503,7

5 419,4 503,9 589,2

10 419,7 504,3 589,5 675,7

20 420,5 505,0 590,2 676,3 763,6 852,6

40 422,0 506,4 591,5 677,5 764,6 853,4 944,1 1037,7

60 423,5 507,8 592,8 678,6 765,7 854,2 944,7 1037,9 1134,7

80 425,0 509,2 594,1 679,8 766,7 855,1 945,3 1038,1 1134,5 1236,0

100 426,5 510,6 595,4 681,0 767,8 855,9 945,9 1038,4 1134,2 1235,0 1343,4

120 428,0 512,1 596,7 682,2 768,8 856,8 946,6 1038,7 1134,1 1234,1 1341,2 1460,8

140 429,5 513,5 598,0 683,4 769,9 857,7 947,2 1039,1 1134,0 1233,3 1339,2 1456,3

160 431,0 514,9 599,4 684,6 771,0 858,6 947,9 1039,4 1133,9 1232,6 1337,4 1452,4 1588,3

180 432,5 516,3 600,7 685,9 772,0 859,5 948,6 1039,8 1133,9 1232,0 1335,7 1448,8 1579,7

200 434,0 517,7 602,0 687,1 773,1 860,4 949,3 1040,3 1134,0 1231,4 1334,3 1445,6 1572,5 1742,9

220 435,6 519,2 603,4 688,2 774,2 861,4 950,0 1040,7 1134,0 1230,9 1332,9 1442,7 1566,2 1722,0

240 437,1 520,6 604,7 689,5 775,3 862,3 950,8 1041,2 1134,1 1230,5 1331,7 1440,1 1560,8 1707,2

260 438,6 522,0 606,0 690,8 776,4 863,3 951,5 1041,7 1134,3 1230,2 1330,6 1437,8 1555,9 1695,6

280 440,1 523,5 607,4 692,0 777,6 864,2 952,3 1042,2 1134,5 1229,9 1329,6 1435,6 1551,6 1686,1

300 441,6 524,9 608,7 693,3 778,7 865,2 953,1 1042,8 1134,7 1229,7 1328,7 1433,6 1547,7 1678,0

400 449,2 532,1 615,5 699,6 784,4 870,2 957,2 1045,8 1136,3 1229,2 1325,4 1425,9 1532,9 1650,5

3Brennstoffe,Verbrennungs-rechnung

Brennstoff Heizwerte

kJ/kg kJ/m3 kcal/kg kcal/m3 kWh/kg kWh/m3

Schweröl 40.700 – 9.700 – 11,3 –

Leichtöl 42.700 – 10.200 – 11,9 –

Erdgas L – 31.800 – 7.600 – 8,83

Erdgas H – 36.000 – 8.600 – 10

Braunkohlenstaub 21.200 – 5.050 – 5,9 –

Steinkohlenstaub 30.000 – 7.150 – 8,3 –

Propan 46.350 93.200 – 22.350 12,9 25,9

Butan 45.700 123.800 – 29.560 12,7 34,4

Tierfett 36.000 – 8.600 – 10,0 –

Gichtgas – 3.000 – 717 – 0,83

3.1 Dichte der Brennstoffe

3.2 Heizwerte der Brennstoffe

3.3 Überschlagsrechnungstöchiometrischer Luftbedarf in m3/kg bzw. m3/m3

25

1 Liter Leichtöl ≈∧ 0,84 kg bei 15 °C1 Liter Schweröl ≈∧ 0,94 kg bei 90 °C1 m3 Erdgas ≈∧ 0,80 kg (Anhaltswert)1 m3 Propan = 2,019 kg1 m3 Butan = 2,7 kg

2,6 · Hu*VLuft,stö ≈ _________ *in kJ/kg bzw. kJ/m3

10000

m3/h m3/sVLuft,stö ≈ 942_____ oder 0,262 ____MW MW

3.4 Eigenschaften von flüssigen Brennstoffen(Auswahlwerte bezogen auf den physikalischen Normzustand)

26

Größe Symbol Einheit Heizöl Heizöl Methanol Äthanol TierfettEL S (Beispiel)

Heizwert Hu MJ/kg 42,7 40,7 19,4 26,5 36Hu kWh/kg 11,86 11,3 5,39 7,36 10Hu Mcal/kg 10,2 9,72 4,63 6,33 8,6

Dichte bei 15 °C ρ15 kg/l 0,84 0,96 0,791 0,789 0,91

Flammpunkt ϑF °C 70 120 – 11 200

Viskositätbei 20 °C υ mm2/s 11 – – – 90bei 50 °C υ mm2/s 2 400 – – 29bei 100 °C υ mm2/s – 30 – – 8

Verbrennungswertefür =1Luftbedarf VL m3/kg 11,0 10,7 4,93 6,85 9,56

Abgasvolumentrocken VA,tr m3/kg 10,3 10,0 4,59 6,37 8,97

Abgasvolumenfeucht VA,f m3/kg 11,8 11,4 5,96 7,80 10,32

Wassermengeim Abgas VH2O m3/kg 1,5 1,4 1,30 1,43 1,35

max. Kohlen-dioxid CO2,max Vol.-% 15,5 15,9 15,2 15,1 15,8

Zusammensetzung:Kohlenstoff C Gew.-% 86 84 37,5 52 76Wasserstoff H Gew.-% 13 12 12,5 13 12Schwefel S Gew.-% ≤ 0,2 ≤ 2,8 – – 0,02Sauerstoff O Gew.-% 0,4 0,5 50 35 11Stickstoff N Gew.-% 0,02 0,3 – – 0,05Wasser H2O Gew.-% 0,4 0,4 – – 0,93

Summe Σ Gew.-% 100 100 100 100 100

3.5 Eigenschaften verschiedener Versorgungsgase(Alle Angaben bezogen auf den physikalischen Normzustand)

27

Größe Symbol Einheit Erdgas Erdgas StadtgasL H

Heizwert Hu kWh/m3 8,83 10,0 4,89Hu MJ/m3 31,80 36,0 17,59Hu Mcal/m3 7,59 8,6 4,20

Zündgrenzen(Vol.-% Gas in Luft, bei 20 °C)untere Zündgrenze Zu Vol.-% 5 4 5obere Zündgrenze ZO Vol.-% 15 16 30

Dichte ρ kg/m3 0,829 0,784 0,513relative Dichte d – 0,641 0,606 0,397

Verbrennungswerte:für =1Luftbedarf VL m3/m3 8,36 9,47 4,33

Abgasvolumen trocken VA,tr m3/m3 7,64 8,53 3,91

Abgasvolumen feucht VA,f m3/m3 9,36 10,47 4,98

max. Kohlendioxid CO2,max Vol.-% 11,80 12,00 10,03

Wassermenge im Abgas(bez. auf Brenngasmenge) H2OD m3/m3 1,72 1,94 0,92

Taupunkt(Verbrennungsluft trocken) tT °C 58 58 62

Zusammensetzung:Stickstoff N2 Vol.-% 14,0 3,1 9,6Sauerstoff O2 Vol.-% – – 0,5Kohlendioxid CO2 Vol.-% 0,8 1,0 2,3Wasserstoff H2 Vol.-% – – 54,5Kohlenmonoxid CO Vol.-% – – 5,5Methan CH4 Vol.-% 81,8 92,3 24,4Ethan C2H6 Vol.-% 2,8 2,0 2,5Propan C3H8 Vol.-% 0,4 1,0 0,7Butan C4H10 Vol.-% 0,2 0,6 –

Gesamt Σ Vol.-% 100 100 100

Eigenschaften verschiedener Versorgungsgase(Alle Angaben bezogen auf den physikalischen Normzustand)

28

Größe Symbol Einheit Klärgas Wasser- Methan Propan Butan Gichtgasstoff (Beispiel)

Heizwert Hu kWh/m3 6,4 2,99 9,97 25,9 34,4 0,83

Hu MJ/m3 23,0 10,76 35,9 93,2 123,8 3,0

Dichte ρ kg/m3 1,158 0,090 0,718 2,011 2,708 1,36

relative Dichte d – 0,896 0,069 0,555 1,555 2,094 1,05

Verbrennungswerte:

für =1

Luftbedarf VL m3/m3 6,12 2,38 9,56 24,37 32,37 0,57

Abgasvolumen trocken VA,tr m3/m3 5,84 1,88 8,55 22,81 29,74 1,43

Abgasvolumen feucht VA,f m3/m3 7,05 2,83 10,44 26,16 34,66 1,45

max. Kohlendioxid CO2,max Vol.-% 16,85 – 11,65 13,7 14,0 28

Wassermenge im

Abgas (bez. auf

Brenngasmenge) H2OD kg/m3 1,03 0,80 1,61 3,29 4,20 0,02

Taupunkt (Verbren-

nungsluft trocken) tT °C 57 71 58 54 53 –

Zusammensetzung:

Stickstoff N2 Vol.-% 1,2 – – – – 58

Sauerstoff O2 Vol.-% – – – – – –

Kohlendioxid CO2 Vol.-% 34,6 – – – – 18

Wasserstoff H2 Vol.-% 0,2 100 – – – 2

Kohlenmonoxid CO Vol.-% – – – – – 22

Methan CH4 Vol.-% 64,0 – 100 – – –

Ethan C2H6 Vol.-% – – – – – –

Propan C3H8 Vol.-% – – – 100 – –

Butan C4H10 Vol.-% – – – – 100 –

Gesamt Σ Vol.-% 100 100 100 100 100 100

3.6 Technische Daten häufig vorkommender Kohlen-wasserstoffverbindungen in Ablüften von Prozessen, die unter Einhaltung der Grenzwerte der TA-Luft thermisch entsorgt werden

29

Nr. Name

Kohlenwasserstoffe1 Methan2 Athan3 Propan4 n-Hexan5 n-Dodecan6 Cyclohexan7 trans-Dekalin8 Äthylen9 Acetylen

10 Butadien-1,311 Penten-112 Benzol13 Naphthalin14 Toluol15 o-Xylol16 Styrol17 Benzin18 Heizöl19 TerpentinölAlkohole, Phenole 20 Methanol21 Äthanol22 i-Propanol23 n-Butanol24 n-Amylalkohol25 Cyclohexanol26 Phenol27 o-Kresol28 a-NaphtholAldehyde, Ketone 29 Formaldehyd30 Acetaldehyd31 Acrolein32 Aceton33 Methyläthylketon34 Cyclohexanon

Formel

CH4

C2H6

C3H8

C6H14

C12H26

C6H12

C10H16

C2H4

C2H2

C4H6

C5H10

C6H6

C10H8

C6H4·CH3

C6H4·(CH2)2C6H5·CH:CH2

(Gemisch)(Gemisch)(Gemisch)

CH3OHC2H5OHC3H7OHC4H9OHC5H11OHC6H11OHC6H5OHCH3·C6H4OHC10H7OH

HCHOCH3·CHOCH2·CH·CHOCH3·CO·CH3

CH3·CO·C2H5

C6H10O

Molekular-gewichtMG

16,0430,0744,0986,17

170,3384,16

138,2428,0526,0454,0970,1378,11

128,1692,13

106,16104,14

–––

32,0446,0760,0974,1268,15

100,1694,11

108,13144,16

30,0344,0556,0658,0872,1098,14

Explosions-grenzeuntereg/Nm3

33373942–40– 3116254039454644––––

7367504347––58–

–73656054–

Explosions-grenzeobereg/Nm3

100195180265–

290–

390880290260270320270335––––

530290300350380––––

–1040730310350–

Flamm-punktTFL

°C

–––

-20–

-18–––––

-11806

3032–

>5530...5

1112123549–7981–

–-27

–-19-143

Zünd-temp.TZ

°C

595515470240200260–425305415–555520535465490250

~220–

455425425340300300605555–

–140–540505430

Vol %

5,03,02,11,2–1,2–2,71,51,11,41,20,91,21,0–1

-0,6–

5,53,52,01,41,3––1,3–

–4,02,82,51,8–

Vol %

15,015,59,57,4–8,3–

3482,012,58,78,05,97,07,6–7

-6,5–

4015,012,011,310,5

––––

–57,031,013,011,5

–

obereHO

kJ/kg

55542,96651908,24450376,44448198,97447551,01646584,1245484,20355712,05450228,73747874,57648023,12741926,96240244,37442499,61843133,97942073,038

–– –

22685,03429670,20833367,59136049,86248881,42737215,53632596,62534205,334435,965

18696,326498,97529373,32231062,19233831,202

–

untereHU

kJ/kg

49855,28747479,17546340,63144992,18844490,74243828,07542915,91252540,23548556,5945436,33945193,32140683,41139463,59641036,36641449,95140766,422

– – –

21169,21427718,12531144,94333722,60745769,12735029,33731898,15833144,37133747,653

17288,15225092,28628305,33729339,31831938,142

–

Brennwert/Heizwert

a

30

Nr. Name

Äther, Ester, Säuren35 Diäthyläther36 Äthylenoxid37 Tetrahydrofuran38 1,4-Dioxan39 Ameisens’re-äthylester40 Essigs’re-methylester41 Essigs’re-äthylester42 Essigs’re-i-butylester43 Essigs’re-vinylester44 Ameisensäure45 Essigsäure46 Essigsäureanhydrid47 o-PhthalsäureStickstoff-Verbindungen48 Methylamin49 Diäthylamin50 Anilin51 Acylnitrit52 Pyridin53 Nitrobenzol54 m-Dinitrobenzol55 NitroglycerinAnorganische Gase56 Wasserstoff57 Kohlenmonoxid58 Ammoniak

Formel

(C2H5)2OC2H4OC4H8OC4H8O2

HCO·OC2H5

CH3CO·OCH3

CH3CO·OC2H5

CH3CO·OC4H9

CH3CO·OCH:CHHCOOHCH3COOH(CH3CO)2OC6H4(COOH)2

CH3·NH2

(C2H5)2·NHC6H5·NH2

CH2:CH·CNC5H5NC6H5·NO2

C6H4(NO2)2C3H5(ONO2)3

H2

CONH3

Molekular-gewichtMG

74,1244,0572,1088,1074,0874,0888,10

116,1686,0946,0360,05

102,09166,13

31,0673,1493,1253,0679,10

123,11168,11227,09

2,01628,01117,03

Explosions-grenzeuntereg/Nm3

50514670809575

11590–

10085–

605048––90––

3,3145105

Explosions-grenzeobereg/Nm3

11001800360820500500420510480–

430430–

270305425–––––

64870200

Flamm-punktTFL

°C

-20–

-1711

-20-10-418-8–4049–

––76––88––

–––

Zünd-temp.TZ

°C

170440260375–475460–425520485330–

––630–550480––

560605630

Vol %

1,72,61,51,92,73,12,12,42,6–4,02,0–

5,01,71,2––1,8––

4,012,515,0

Vol %

36,010012,022,516,516,011,510,513,4–

17,010,2–

20,710,111,0–––––

75,674,028,0

obereHO

kJ/kg

36846,32528713,559

–26684,31622160,42521544,38725605,537

– –

5721,26314404,54417675,68618410,542

34481,11541324,18536499,616

– 34944,69525142,566

– 6771,816

141865,23010104,16222495,138

untereHU

kJ/kg

34230,98827468,45

– 25044,76320854,87620233,18623999,251

– –

5402,90913526,04816896,4818926,665

31812,13138467,72835384,575

– 34082,22124724,26

– 6545,044

120038,21010104,16218561,562

Brennwert/Heizwert

3.6 Technische Daten häufig vorkommender Kohlen-wasserstoffverbindungen in Ablüften von Prozessen, die unter Einhaltung der Grenzwerte der TA-Luft thermisch entsorgt werden

3.7 Luftüberschuss

31

nL, = Luftüberschusszahl

VL = tatsächliche Luftmenge in m3N/kg bzw. m3

N/m3N

VL,stö = stöchiometrische Luftmenge in m3N/kg bzw. m3

N/m3N

CO2,max = max. CO2-Gehalt bei stöchiometrischer Verbrennung in Vol %

CO2,gemessen = CO2-Gehalt in Vol %

Vtr,stö = Abgasvolumen trocken bei stöchiometrischerVerbrennung in m3

N/kg bzw. m3N/m3

N

O2 = O2-Gehalt trocken in Vol %

VL CO2,max 21 %nL = = –––––– ≈ ––––––––––– ≈ –––––––––––––––

VL,stö CO2,gemessen 21 %-O2,gemessen

CO2,max Vtr,stö= 1+ (––––––– – 1) · –––––

CO2,gem. VL,stö

O2 Vtr,stö= 1+ ( –––––– ) · ––––––

21 – O2 VL,stö

Anhaltswerte für Vtr,stö / VL,stö

Wasser- Erdgas Propan EL S-Öl Koksstoff

Vtr,stö––––– 0,79 0,91 0,93 0,93 0,94 1,0VL,stö

N2= –––––––––––––

79N2 – –––– · O221

(N2 = 100 – O2 – CO2)

3.8 Theoretische adiabate Flammentemperatur

32

Luftzahl nL*

O2-Gehalt*

CO2-Gehalt Öl*

CO2-Gehalt Gas*

* bezogen auf trockenes Abgas

Ohne DissoziationHeizöl

mit Dissoziation

mit Dissoziation Erdgas

Temperatur °C

2000

1500

1000

5001,2 1,6 2,0 3,0 4,0

2 4 6 8 10 12 14 16 %

15 13 11 9 ≈ 5 ≈ 4 %

12 10 8 7 6 4 %

4SAACKE-Produkt-linie, Brenner-dimensionierung

4.1 SAACKE Brennerproduktlinien und Bestimmung derBrennergröße bei gegebener maximaler Brennerleistung

34

Brenner Brennstoff Leistungsbereich ca. MW (Richtwerte)bis 2 bis 4 bis 6 bis 8 bis 10 bis 15 bis 20 bis 25 bis 30 bis 40 bis 50 bis 100 bis 150

SKV Schweröl • • • • • • • • • • •SKV-A Schweröl • • •SKV Leichtöl • • • • • • • • • • •SKV-A Leichtöl • • •SG Gas • • • • • • • • • • •SG-A Gas • • • •SKVG Schweröl / Gas • • • • • • • • • • •SKVG-A Schweröl / Gas • • •SKVG Leichtöl / Gas • • • • • • • • • • •SKVG-A Leichtöl / Gas • • •SGD 2 Gase • • • • • • • • • • •SKVGD Schweröl / 2 Gase • • • • • • • • • • •SKVGD Leichtöl /2 Gase • • • • • • • • • • •SKVJ Schweröl • • • •SKVJG Schweröl / Gas • • •JL Leichtöl • • •JG Gas • • •JGL Leichtöl / Gas • • •EUROTHERM HG Erdgas • • •EUROTHERM HL Leichtöl • • •EUROTHERM HLG Leichtöl / Erdgas • •TEMINOX LS Mono Leichtöl • • • •TEMINOX GS Mono Gas • • • • •TEMINOX GLS Mono Leichtöl / Gas • • • • •TEMINOX LS Duo Leichtöl • • • •TEMINOX GS Duo Gas • • • • • •TEMINOX GLS Duo Leichtöl / Gas • • • • •TEMINOX TL Leichtöl • • • • •TEMINOX TG Gas • • • • •TEMINOX TGL Leichtöl / Gas • • • • •TF-DDZ Leichtöl • • • • • •TF-DDG Gas • • • • • •TF-DDZG Leichtöl / Gas • • • • • •DDZ Schweröl • • • • • • • • •DDZ Leichtöl • • • • • • • • •DDG Gas • • • • • • • • •DDZG Schweröl / Gas • • • • • • • • •DDZG Leichtöl / Gas • • • • • • • • •SSBS Schweröl • • • • •SSBL Leichtöl • • • • •SSBG Gas • • • • •SSBGS Schweröl / Gas • • • • •SSBGL Leichtöl / Gas • • • • •SSKV Schwefel • • •SSK Schwefel • • • • • • • •SSB-D Kohlenstaub • • • • •SSBS-D Kohlenstaub / Schweröl • • • • •SSBL-D Kohlenstaub / Leichtöl • • • • •SSBG-D Kohlenstaub / Gas • • • • •SSB-LCG Armgas / . . . • • • • • • •

5Anlagendesign

5.1.2 Einfluss der Gebläsedrehzahl

5.1 Leistungsbedarf von Gebläsen5.1.1 Wellenleistung in kW

36

5.2 Elektro-Normmotoren

5.3 Leistungsbedarf von Elektro-Vorwärmern

Leistungsreihe für elektrische Motoren (Normmotor) nach DIN EN 50347

V·n · (pstat + 3) · 4Pw ≈ –––––––––––––– in kW

105

m· Öl · (t2 – t1)P ≈ ––––––––––– in kW

1585

*

* gültig für ca. 20 °C Lufttemperatur und 75% Gebläsewirkungsgrad

Pw = Wellenleistung in kW

pstat = statische Druckerhöhung in mbarV·n = Volumenstrom i.N. in m3/h

Hinweis: Der Antriebsmotor sollte mit angemessenerLeistungsreserve ausgelegt werden.

V·2 n2__ = __ V·1 n1

∆p2 n2___ = __ ∆p1 n1( )

2 P2 n2__ = __ P1 n1( )

3

P = Leistungsbedarf in kWt1 = Eintrittstemperatur in °C

t2 = Austrittstemperatur in °Cm· Öl = Ölmenge in kg/h

0,18 kW0,25 kW0,37 kW0,55 kW0,75 kW1,1 kW1,5 kW2,2 kW3,0 kW

4,0 kW5,5 kW7,5 kW

11,0 kW15,0 kW18,5 kW22,0 kW30,0 kW37,0 kW

45 kW55 kW75 kW90 kW

110 kW132 kW160 kW200 kW

5.5 Ermittlung der Feuerraumwärmebelastung

5.6 Abgastemperatur

5.7 Umrechnung eines Luft- oder Gasstromes vomNormzustand auf den Effektivzustand

5.8 Druckverlust eines Flüssigkeits- oder Gasstromes

5.4 Maximale Feuerungsleistung QF,max je Flammrohrbei Ölfeuerung

37

. .mB (bzw. VB) · Hu · 3,53

qF = ––––––––––––––––––––– in MW/m3D2

FL · LFL · 107

ρ 1∆p = ζ · –– · w2 · ––– in mbar2 100

. . 1013 273 + tVeff = VNorm · –––––––– · –––––––

1013 + p 273

V in m3/hp in mbart in °C

ta ≈ Sattdampf- bzw. Heißwassertemperatur + 40 °C

·QF,max ≈ 15 MW (Entwurf EN-Normen beachten)

. .mB bzw. VB = Brennstoffverbrauch in kg/h bzw. m3/hHu = Heizwert in kJ/kg bzw. kJ/m3

DFL = lichter Flammrohrdurchmesser in mLFL = Flammrohrlänge ohne Wendekammer in m

für Kessel ohne ECO

∆p = Druckverlust [mbar]ζ = Widerstandsbeiwert (wenn nicht bekannt: 1 wählen)ρ = Dichte [kg/m3]w = Strömungsgeschwindigkeit [m/s]

.

·

5.9 HeizölleitungenRohrdurchmesser und Druckverluste

38

Beispiel:Fördermenge: 1000 l/hRohr: DN 40Flüssigkeitsgeschwindigkeit: 0,2 m/sViskosität: 38 cStDruckverlust: 0.3 bar pro 100 m gerade Leitung

Visko

sität

cSt

5

11,5

38

75

170

340780

5.10 Strömungsgeschwindigkeit in Rohrleitungen

39

Fluid Art der Rohrleitung m/s(Medium)

Trink- und Brauchwasser – Hauptleitungen 1 – 2” ” – Fernleitungen bis 3” ” – Ortsnetze 0,6 – 0,7” ” – Hausleitungen 2Wasser

Druckwasserleitungen (je nach Länge) 15 – 30Speisewasser – Saugleitungen 0,5 – 1Speisewasser – Druckleitungen 1,5 – 2,5Kondensatleitungen vor Kondensatableiter 1 – 2

Dampfleitungen < 10 bar 15 – 20” 10 – 40 bar 20 – 40Dampf” 40 – 125 bar 30 – 60

Abdampfleitungen 15 – 25

Luft Druckleitungen 15 – 25

Gasfernleitungen bis 2 bar 4 – 20Gas ” bis 5 bar 11 – 35

” über 5 bar 15 – 40

Saugleitungen 1Heizöl ELDruckleitungen 1,5 – 2

Saugleitungen 0,1 – 0,5Heizöl SDruckleitungen 0,5 – 1

5.11 Nahtlose Stahlrohre nach DIN 2448

40

10 3/8 17,2 1,8 13,6 1,45 0,684 0,52

15 1/2 21,3 2,0 17,3 2,35 0,952 0,85

20 3/4 26,9 2,3 22,3 3,90 1,40 1,40

25 1 33,7 2,6 28,5 6,37 1,99 2,30

32 1 1/4 42,4 2,6 37,2 10,9 2,55 3,92

40 1 1/2 48,3 2,6 43,1 14,6 2,93 5,25

50 2 60,3 2,9 54,5 23,3 4,11 8,40

65 2 1/2 76,1 2,9 70,3 38,8 5,24 13,95

80 3 88,9 3,2 82,5 53,5 6,76 19,3

100 4 114,3 3,6 107,1 90,0 9,83 32,4

125 5 139,7 4,0 131,7 136,0 13,4 49,0

150 – 168,3 4,5 159,3 199,0 18,2 71,8

200 – 219,1 6,3 206,5 334,0 33,1 122,0

250 – 273,0 6,3 260,4 532,0 41,4 192,0

400 – 323,9 7,1 309,7 753,0 55,5 427,0

Nennweite geeignet für Durchmesser Wandstärke Durchmesser Querschnitt Rohrgewicht Volumen-Rohrgewinde außen innen innen durchfluss

bei 1 m/s

DN in mm R in Zoll Da in mm d in mm Di in mm q in cm2 G1 in kg/m V in m3/h

Beispiel:V = 5,25 m3/h = 5250 l/hV = 1 m/s

d = √–––––––0,354 –VV = 43,1 mm = DN 40

5.12 Auslegung von Sattdampfleitungen

41

5.13 Thermische Nachverbrennungsanlagen (SM)

42

Prinzipieller Aufbau einer thermischen Nachverbrennungsanlagemit nachgeschalteter Abwärmenutzung.

Kessel

Überdruck Austrittstemperatur Austrittstemperatur[bar (Ue)] (Reingas) T4 (Dampf) T5

8 ca. 200 °C ca. 175,4 °C

9 ca. 204 °C ca. 180 °C

10 ca. 209 °C ca. 184,1 °C

11 ca. 213 °C ca. 188 °C

12 ca. 217 °C ca. 191,6 °C

13 ca. 220 °C ca. 195 °C

14 ca. 223 °C ca. 198,3 °C

15 ca. 226 °C ca. 201,4 °C

Thermische Nachverbrennungsanlagen (SM)

Nachgestelltes Diagramm ermöglicht überschlägige Auslegung einer Thermischen Nachverbrennung und die Ermittlung dermaximalen Dampfmenge.

43

Beispiele:Volumenstrom: 10 000 m3/h (norm, feucht)Tein: 50 °C

Vorwärmung: 450 °C, Gasverbauch = 10 · 11,8 = 118 m3/hAustrittstemperatur: 370 °Cmax. Dampfmenge: 10 · 1,05 = 10,5 t

Vorwärmung: 400 °C, Gasverbauch = 10 · 13,72 = 137,2 m3/hAustrittstemperatur: 422 °Cmax. Dampfmenge: 10 · 0,138 = 1,38 t

6Emissionen,Grenzwerte fürRauchgas undSchall

Heizöl EL / Flüssige BrennstoffeNOx NOx CO SO2 Staub Ruß- Bemerkungen

mg/m3 mg/kWh mg/m3 mg/m3 mg/m3 zahl1. BlmSchV ≤120 kW – 120 2) – – – 1

> 120 kW – < 10 MW 1) – – – – 1≥ 10 – < 20 MW 180 – 80 – – 1 Betriebstemp. < 110 °C

200 – 80 – – 1 Betriebstemp. 110 °C– 210 °C250 – 80 – – 1 Betriebstemp. > 210 °C

4. BlmSchV ≥ 20 – < 50 MW 0,18 g/m3 2) – 80 – – 1 Betriebstemp. < 110 °C0,20 g/m3 2) – 80 – – 1 Betriebstemp. 110 °C– 210 °C0,25 g/m3 2) – 80 – – 1 Betriebstemp. > 210 °C

≥ 1 (5) – < 50 MW 0,35 g/m3 2) – 80 0,85 g/m3 3) 50 – Schweröle, Mittelöle, Heizöleaußer Heizöl EL

13. BlmSchV ≥ 50 – 100 MW 200 – 80 – 20 – Heizöl EL, Qualität gemäß> 100 MW 200 – 80 – 20 – 3. BlmSchV≥ 50 – 100 MW 350 – 80 850 20 – Schweröle, Mittelöle, Heizöle> 100 – 300 MW 200 – 80 400-200 4) 20 – außer Heizöl EL gem. 3. BlmSchV> 300 MW 150 – 80 200 10 –

1) nach dem „Stand der Technik“2) Die NOx-Emissionen für Heizöl EL beziehen sich auf einen Brennstoff-Stickstoffgehalt von 140 mg/kg nach EN 267.3) Bei einer Feuerungsleistung bis 5 MW dürfen die SO2-Emissionen nicht höher als bei Heizöl EL sein.4) Lineare AbnahmeDie angegebenen Emissionsgrenzwerte beziehen sich auf einen Restsauerstoffgehalt im Abgas von 3% O2,tr .

6.1 Emissionsgrenzwerte für Feuerungsanlagen

45

Erdgas / Sonstige gasförmige BrennstoffeNOx NOx CO SO2 Staub Ruß- Bemerkungen

mg/m3 mg/kWh mg/m3 mg/m3 mg/m3 zahl1. BlmSchV ≤120 kW – 80 – – – 0

> 120 kW – < 10 MW 1) – – – – 0≥ 10 – < 20 MW 100 – 80 – – 0 Betriebstemp. < 110 °C

110 – 80 – – 0 Betriebstemp. 110 °C– 210 °C150 – 80 – – 0 Betriebstemp. > 210 °C

4. BlmSchV ≥ 20 – < 50 MW 0,10 g/m3 – 80 10 5 0 Betriebstemp. < 110 °C0,11 g/m3 – 80 10 5 0 Betriebstemp. 110 °C– 210 °C0,15 g/m3 – 80 10 5 0 Betriebstemp. > 210 °C

13. BlmSchV ≥ 50 – 300 MW 100 2) – 50 3) 35 4) 5 5) – Betriebstemp. < 110 °C110 2) – 50 3) 35 4) 5 5) – Betriebstemp. 110 °C– 210 °C150 2) – 50 3) 35 4) 5 5) – Betriebstemp. > 210 °C

> 300 MW 100 2) – 50 3) 35 4) 5 5) –1) nach dem „Stand der Technik“2) 200 mg/m3 bei sonstigen gasförmigen Brennstoffen.3) 80 mg/m3 bei sonstigen gasförmigen Brennstoffen; 100 mg/m3 bei Hochofengas oder Koksgas.4) 5 mg/m3 bei Einsatz von Flüssiggas; 200 mg/m3 bei Hochofengas mit niedrigem Heizwert; 350 mg/m3 bei Koksofengas mit niedrigem Heizwert.5) 10 mg/m3 bei Einsatz von Hochofengas oder Koksofengas.Die angegebenen Emissionsgrenzwerte beziehen sich auf einen Restsauerstoffgehalt im Abgas von 3% O2,tr .

Feste oder flüssige AbfälleNOx NOx CO SO2 Staub CxHy Bemerkungen

mg/m3 mg/kWh mg/m3 mg/m3 mg/m3

17. BlmSchV 1) 200 – 50 50 10 10 Tagesmittelwert400 – 100 200 30 20 Halbstundenmittelwert °C

1) . . . Veröffentlicht am 25.10.2002Die angegebenen Emissionsgrenzwerte beziehen sich auf einen Restsauerstoffgehalt im Abgas von 11% O2,tr .

6.2 Kontinuierliche Messungen nach TA-Luft

6.3 Abschätzung des Feststoffgehaltesim Abgas flüssiger Brennstoffe

6.4 Abschätzung des SOx Gehaltes im Abgas

46

flüssige Brennstoffe 1) gasförmige Brennstoffe 1)

Abgastrübung 5 bis 25 MW≥ 5 MW Heizöl EL

Staub> 25 MWausgenommen Heizöl EL

CO > 25 MW > 50 MW

SO2 2)

NOx

1) Leistungsangaben: Wärmeleistung der Einzelfeuerungen.

2) Bei Einsatz von Brennstoffen außer Heizöl EL ist ein Nachweis über den Schwefelgehalt zu führen.

Feststoffgehalt = Aschegehalt · 830 + X in mg/m3

Feststoffgehalt in mg/m3 trockenes AbgasAschegehalt in %X = anlagenabhängig: von 10 bis 40 in mg/m3

SOx Gehalt in mg/m3 =Brennstoffschwefelgehalt in Gew.% · 1700

Brennstoff-Stickstoffgehalt:S-ÖL ca. 0,3 Gew.% = 3000 mg/kgEL-ÖL ca. 0,015 Gew.% = 150 mg/kgje 100 mg N/kg Ölca. 27 mg NO2/m3

N Rauchgas(Bez. auf 3% O2)

6.5.1 Umrechnungsgleichung auf Bezugs-O2-Wert

6.5.2 Umrechnungsfaktoren von ppm auf mg/m3

6.6 Rauchgastemperatur min.Säuretaupunkt

6.5 Umrechnung von Emissionswerten

Die Emissionswerte beziehen sich je nach Brennstoff- undFeuerungsart auf ein bestimmtes Volumenprozent O2.

Die Umrechnung von ppm in mg/m3, bezogen auf den vorge-gebenen O2-Wert, erfolgt in zwei Schritten:

47

21 – XEbezogen auf X%O

2= ––––––––––––– · Egemessen

21 – O2gemessen

E = Emission, z.B. NO, SO2, COX = Bezugs-O2-Wert in Volumenprozenten

* Unter Stickoxiden NOx wird das Gemisch aus Stickstoffmonoxid (NO)und Stickstoffdioxid (NO2) verstanden. Die NOx-Konzentration wird inmg NO2 /m3 gerechnet.

1 ppm CO = 1,25 mg CO/m3

1 ppm NO 2,05 mg NO2/m3*1 ppm NO = 1,34 mg NO/m3

1 ppm SO2 = 2,93 mg SO2/m3

Säuretaupunkt Rauchgastemperatur min.

Erdgas ca. 55 °C ca. 100 ··· 130 °C

Leichtöl ca. 135 °C ca. 100 ··· 140 °C

S-Öl (1%) ca. 155 °C ca. 100 ··· 180 °C

6.7 Emissionsumrechnung

48

ppmv 0% O2, ppmv 3% O2, mg NOX/kg mg NOX/Nm3 mg NOX/Nm3 mg NOX/MJ mg NOX/kWhtrocken trocken Brennstoff Brennstoff Abgas 3% O2, (LHV) oder

trocken g NOX/MWh

ppmv 0% O2,trocken 1 0,87 23,39 19,84 1,78 0,49 1,76

ppmv 3% O2,trocken 1,15 1 27,29 23,15 2,05 0,57 2,05

mg NOX/kgBrennstoff 0,043 0,037 1 0,85 13,29 0,021 0,075

mg NOX/Nm3

Brennstoff 0,050 0,043 1,18 1 0,089 0,025 0,089

mg NOX/Nm3

Abgas 3% O2, 0,562 0,488 0,075 11,24 1 0,28 1,0trockenmg NOX/MJ(LHV) 2,045 1,754 47,62 40,00 3,6 1 3,6

mg NOX/kWhoder 0,568 0,487 13,30 11,20 1 0,28 1g NOX/MWh

Beispiel:2 Schallquellen mit jeweils 80 dB

Pegelerhöhung: 3 dBGesamtpegel: 83 dB

Beispiel:Schallquelle 1: 80 dBSchallquelle 2: 75 dB

Pegeldifferenz: 5 dBPegelerhöhung: 1,2 dBGesamtpegel: 81,2 dB

6.8 Addition von Schallpegelwerten mehrerer Schallquellen

49

7KaufmännischeFaustformeln

7.1 Investitionsrechnung, statisches Verfahren

51

1. Vorgehensweise1.1 Ermittlung der bisherigen Brennstoffkosten/Jahr1.2 Gegenüberstellung der zu erwartenden Brennstoffkosten1.3 Jährliche Brennstoffkosteneinsparung1.4 Grobabschätzung der Anlagen-Investition1.5 Errechnung der Kenndaten der Investition

2. KenndatenNachfolgende Kenndaten-Ermittlung ist vereinfacht, aberfür eine erste Abschätzung hinreichend genau.

2.1 Jährliche Kosteneinsparung („Gewinn“) zur Ermittlung derKenndatena) Brennkosten-Einsparung (1.3.) EURO _______b) Kapitaldienst der Investition K (1.4.)

vereinfacht gerechnet auf durchschnittlichenKapitaleinsatz

K 10%__ . _____2 100% . /. EURO _______

Zinssatz 10% angenommen

c) Abschreibungen (AfA) der Investition Kauf Nutzungsdauer (z.B. 10 Jahre)

AfA = K__10 . /. EURO _______

jährliche Kosteneinsparung = EURO ______________

2.2 Jährlicher Kapitalrückflußoder Wiedergewinnungoder Cash-Flow:Jährliche Kosteneinsparung (2.1.) EURO _______

+ AfA = K__10 + EURO _______

Kapitalrückfluß (Cash-Flow) = EURO ______________

Investitionsrechnung, statisches Verfahren

52

2.3 Kennzahl Amortisation oder Kapitalrückflusszeitoder pay off oder

investiertes Kapital (1.4.)pay back = –––––––––––––––––––––––––––––

jährliche Wiedergewinnung (2.2.)

2.4 Kennzahl ROI (Return of Investment) oderjährliche Kosteneinsparung (2.1.)

Rendite = –––––––––––––––––––––––––––––investiertes Kapital* (1.4.)

* mit 1/2K kann auch gerechnet werden.

7.2 Rentabilitätsdiagramm für Feuerungsanlagen mitSauerstoffregelung

53

Beispiel:Ursprünglicher Wirkungsgrad 88 %Wirkungsgradverbesserung durch O2-Regelung 1 %Mittlere Kesselleistung 6 MWBetriebsstunden pro Jahr 5000

Einsparung von 32,5 Tonnen Leichtöl im Jahr.

7.3 Berechnung des Brutto- und Netto-Wärmepreises

54

Preis der Brennstoffmassen(volumen)einheit[EURO/100 l] bzw. [EURO/m3]

Bruttowärmepreis [EURO/GJ] = –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––Heizwert der Brennstoffmassen(volumen)einheit

[kJ/kg] bzw. [kJ/m3]

Bruttowärmepreis [EURO/GJ] · 100%Nettowärmepreis [EURO/GJ] = ––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Jahresbetriebswirkungsgrad %

Rechenbeispiel:Brennstoff: Heizöl EL, Hu = 42.700 kJ/kgPreis: 75 EURO/100 lDichte: 0,83 kg/l

75 EURO/100 l · 106 kJ/GJBruttowärmepreis = ––––––––––––––––––––––– = 21,16 EURO/GJ

42.700 kJ/kg · 83 kg/100 l

21,16 EURO/GJNettowärmepreis = ––––––––––––– = 25,81 EURO/GJ

0,82

Mittlere Jahresbetriebswirkungsgrade*bei Heizöl EL 82%bei Schweröl 81%bei Erdgas und Flüssiggas 83%

*Voraussetzung ist ein optimaler feuerungstechnischer Wirkungsgrad

8GesetzlicheVorschriften fürAufstellung undBetrieb vonDampfdruckanlagen

8.1 Übersicht wichtiger Vorschriften

56

TRD 401 Ausrüstung für Dampferzeuger der Grp. IVTRD 402 Ausrüstung von Dampfkesselanlagen mit

Heißwassererzeugern der Grp. IVTRD 411 Ölfeuerungen an DampfkesselnTRD 412 Gasfeuerungen an DampfkesselnTRD 601 Betrieb der DampfkesselanlagenTRD 604/Bl. 1 Betrieb von Dampfkesselanlagen mit Dampf-

erzeugern der Grp. IV ohne ständige Beauf-sichtigung

TRD 604/Bl. 2 Betrieb von Dampfkesselanlagen mit Heiß-wassererzeugern der Grp. IV ohne ständigeBeaufsichtigung

DIN EN 267 ÖlbrennerDIN EN 676 GasbrennerDIN EN 230 Ölzerstäubungsbrenner in Monoblockaus-

führungDIN VDE 0116 Elektrische Ausrüstung von Feuerungs-

anlagenDIN EN 12952-8 Wasserrohrkessel und AnlagenkomponentenDIN EN 12953-7 Großwasserraumkessel