Win warmte terug uit rookgas van stoomketel (div. technieken)

Beschrijving

Rookgassen van stoomketels hebben een temperatuur van circa 180°C tot 250°C. In het stoomproces is deze warmte op verschillende plaatsen nuttig te gebruiken door het inzetten van een warmtewisselaar in het rookgaskanaal.

Zonder warmteterugwinning gaat 20 tot 40% van het energieverbruik van de stoomketel verloren via rookgas. Met een warmtewisselaar kan dit verlies teruggebracht worden tot 15%. Warmte uit rookgassen kan teruggewonnen worden door drie soorten warmtewisselaars:

Economizer

Een economizer is een warmtewisselaar in het rookgaskanaal die werkt op het hoogste temperatuurniveau. Rookgassen worden er afgekoeld tot circa 130 °C en de warmte kan ingezet worden in een ander bedrijfsproces. Vaak wordt het ketelvoedingswater ermee voorverwarmd tot tientallen graden boven leidingwatertemperatuur. Het ketelvoedingswater wordt daarvoor door de economizer in het rookgaskanaal geleid.

Rookgascondensor

Een rookgascondensor is een warmtewisselaar in het rookgaskanaal die werkt op een lager temperatuurniveau. De warmteterugwinning vindt plaats via condensatie van de waterdamp in de rookgassen. Condensatie van de rookgassen vindt plaats bij temperaturen onder de circa 58°C (dauwpunt). De warmte is in te zetten bij een ander bedrijfsproces maar veelal voor verwarming van het suppletiewater voor de stoomketel.

Luchtvoorverwarmer (of LUVO)

is een warmtewisselaar die specifiek bedoeld is voor het voorverwarmen van de aangezogen branderlucht van de installatie. De brander zuigt normaal gesproken branderlucht aan uit de buitenlucht. De buitenlucht is gemiddeld op jaarbasis circa 12° en in het stookseizoen circa 5°C. Deze lucht kan ofwel direct door het rookgaskanaal geleid worden (lucht/lucht warmtewisseling bij grotere installaties) ofwel indirect opgewarmd worden (water/lucht warmtewisseling bij kleinere installaties). Zie maatregel Stoom maken met voorverwarmde verbrandingslucht voor het gebruik van warme lucht uit het ketelhuis.

Let op:

• Het toepassen van een ventilator in het rookgaskanaal kan nodig zijn omdat de natuurlijke trek in de schoorsteen niet meer voldoende is.
• De teruggewonnen warmte kan worden gebruikt om tapwater voor te verwarmen tot 50 à 60°C. Op grond van waterleidingsbesluit 852/2004 is het verplicht dat warm tapwater geen legionella bevat. Daarom is een minimale temperatuur van 60 °C vereist. De temperatuur van 60°C kan niet altijd gehaald worden met warmteterugwinning. Dan moet het water bijverwarmd worden en wordt de terugverdientijd iets langer.

Toepasbaarheid

Een economizer is toepasbaar als de warme rookgassen momenteel naar buiten afgevoerd worden. De klep voor het ketelvoedingswater moet modulerend zijn om een constante flow in de economiser te garanderen. Direct toepasbaar.

Een rookgascondensor is toepasbaar als er een stoomketel met economiser aanwezig is en de rookgassen verlaten de schoorsteen (na de economiser) met een temperatuur van 130 °C of hoger. Direct toepasbaar. Technische voorwaarden voor rendabele toepassing zijn:

• dat er redelijk koud suppletiewater aanwezig is (10 – 20°C) met relatief hoog (meer dan 80% van de massastroom stoom) suppletiewaterdebiet
• of dat er warmtevraag is zoals water voor centrale verwarming of schoonmaakwater.

Daarnaast is rondom het rookgaskanaal van de stoomketel minimaal 2 meter vrije ruimte nodig om een warmteterugwinsysteem in te bouwen.

Milieuaspecten

In de stoomketel is een aardgasgestookte brander aanwezig. Als de teruggewonnen warmte uit de rookgassen nuttig is in te zetten in de stoomcyclus kan de stoomketel tot 15% op het aardgasverbruik besparen.

Een economizer bij een stoomketel van 200 kW bespaart naar schatting 4.000 m³ aardgas.
Een rookgascondensator bij een stoomketel van 200 kW bespaart naar schatting 11.000 m³ aardgas. Bron: EML 2023.

Financiële aspecten

Een economizer bij een stoomketel van 200 kW kost op een zelfstandig moment naar schatting € 8.500 (materiaal) + € 6.300 (arbeid) + € 1.400 (materieel). En op een natuurlijk moment € 8.500 (materiaal) + € 4.400 (arbeid) + € 1.400 (materieel).
Een rookgascondensator bij een stoomketel van 200 kW kost naar schatting € 16.700 (materiaal) + € 4.700 (arbeid) + € 2.500 (materieel).

Een economizer verdient zich op een zelfstandig moment binnen vijf jaar terug als de stoomketel jaarlijks meer dan 2.100 vollasturen heeft.
Een rookgascondensator verdient zich op een zelfstandig moment binnen vijf jaar terug als er nuttige bestemming voor de warmte uit de rookgassen is.

Bron: EML 2023. Hierbij is gerekend met € 0,21 per kWh en € 1,16 per m³ aardgas (excl. BTW).

Aanvullende informatie

Zie voor (rookgassen) van ovens maatregel Win warmte terug uit rookgas van oven.

Erkende maatregel voor energiebesparing

De Omgevingswet schrijft voor dat locaties die aan bepaalde voorwaarden voldoen verplicht zijn rendabele energiebesparende maatregelen (met een terugverdientijd van 5 jaar of minder) uit te voeren. Deze maatregel is (onder voorwaarden) rendabel ofwel erkend. Lees meer in de maatregel Voldoe aan (erkende) maatregelen uit Omgevingswet. Op de website van RVO downloadt je de volledige Erkende maatregelenlijst met de technische en economische randvoorwaarden.

Energiezuinige technieken moeten goed beheerd worden om te besparen wat mogelijk is. Zo moeten installaties goed ingeregeld, beheerd en onderhouden worden. Dit heet doelmatig beheer en onderhoud (DBO). Daarom heeft de overheid in iedere erkende energiemaatregel aangegeven welke DBO-actie nodig is om de maatregel optimaal te laten functioneren. Beoordeel jaarlijks of de techniek nog goed functioneert. Lees meer in maatregel Jaarlijks doelmatig beheer en onderhoud van (erkende) energiemaatregelen.

Bronnen: Stichting Stimular, Erkende Maatregelenlijst 2019, Erkende Maatregelenljst 2023 en Informatiebank