Hilcona mit «Delta-Freiflammentechnologie»
Vilters, Juli 2004
Hilcona AG, Schaan, Fürstentum Liechtenstein, erneuert die seit 1986 bestehende Heizzentrale und setzt zugleich auf neuste, umweltschonende «Delta-Freiflammentechnologie» der Firma ELCOTHERM AG, Vilters, Schweiz.
Die Hilcona AG wurde 1935 von Toni Hilti im liechtensteinischen Schaan gegründet und ist heute führender Convenience Lebensmittelhersteller mit Schwerpunkt im Bereich Frische Convenience wie Pasta, Pizza und Fertiggerichte. Neben dem Heimatmarkt Schweiz/Liechtenstein betreibt Hilcona zugleich ein erfolgreiches Auslandsgeschäft in der EU und ist Marktführer im Bereich Frisch-Pasta in Deutschland und Österreich.
Die Firma war seit ihrer Gründung immer bestrebt, auch im peripheren Fabrikationsbereich fachtechnisch moderne und umweltschonende Technologien einzusetzen.
So sorgten bereits in den Nachkriegsjahren erste Ölaggregate für die Verbrennung von Schweröl aus dem sankt-gallischen ELCO-Brennerwerk Vilters für zuverlässige Produktionswärme.
1986 wurde eine für damalige Verhältnisse sehr moderne, neue Kesselanlage mit Kombibrennern für Erdgas und Heizöl EL, mit Dampfleistungen von 10'000 + 8'000 kg/h erstellt. Diese neue Heizung war ein Novum in der ganzen Region. Hilcona war der erste Grossabnehmer der neu erstellten Erdgasversorgung im Rheintal.
Obwohl diese Brenner auch nach achtzehn Betriebsjahren ihren Dienst noch ausgezeichnet erbrachten, entschloss sich das Unternehmen, die Heizung erneut auf den neusten Stand der Technologie zu bringen. Beweggründe dafür waren das Bedürfnis, den strengen Anforderungen der LRV 92 (Luftreinhalteverordnung 92) zu genügen, um damit ihren Beitrag an die Luftreinhaltung zu leisten. Das Risiko für einen Betriebsausfall, mangels Produktionsenergie, wurde so in diesem Zuge nahezu ausgeschlossen.
Nach reiflichen Überlegungen und Abklärungen entschloss man sich, direkt über der bestehenden Energiezentrale eine neues Kesselhaus zu errichten. Sie verfügt über einen Grosskessel,
Hoval (Typ TDHI 18000), mit einer Dampfleistung von 18'000 kg/h, ca. 12 MW, und ist bestückt mit dem modernsten ELCOTHERM Zweistoff-Duoblockbrenner, Typ EK-DUO 4.1300 GL-EUF, für Erdgas und Heizöl EL.
Die Einkesselanlage kann in einem Erdgas-Regelverhältnis 1:5 und einem Heizöl EL-Regelverhältnis 1:3,5 gefahren werden. Die erforderliche Produktionsleistung wird in vollem Masse abgedeckt.
Die neue Heizzentrale ist derart dimensioniert, dass später problemlos eine Leistungseinheit der gleichen Grösse ergänzt werden kann.
Als Sicherheit bleibt die ältere Heizzentrale erhalten.
Abbildung 1: Heizkessel Hoval und ELCOTHERM Zweistoff-Duoblockbrenner mit Delta-Freiflammentechnik
Interessant dabei ist, dass bei dieser Brenner/Kessel-Kombination im angegebenen, hohen Leistungsbereich erstmals der von ECD (ELCO-CUENOD-DIVISION) entwickelte DELTA-Freiflammen-Brennkopf zur Reduzierung der NOx-Emission eingesetzt wurde.
Die nach LRV 92 verlangten NOx-Grenzwerte für Dampfanlagen liegen bei Erdgas auf max. 110 mg/Nm3 und bei Heizöl EL bei 150 mg/Nm3 (jeweils bei 3% O2). Diese Werte wurden gemäss nachfolgender Tabelle wesentlich unterschritten.
Abbildung 2: NOx-Emissionstabelle bei verschiedenen Leistungsgrössen
Der DELTA-Freiflammen-Brennkopf bildet das Kernstück der NOx-reduzierten Verbrennungstechnologie und kann für Erdgas und Heizöl EL in den Leistungsgrössen von 1,0 bis 40 MW eingesetzt werden. Die bedeutende Reduktion der NOx-Emissionen basiert auf jahrzehntelanger Erfahrung in der Industriefeuerungstechnik von ELCOTHERM sowie neusten Erkenntnissen aus wissenschaftlicher Zusammenarbeit mit Technischen Hochschulen.
Unter Einbezug modernster Rechenprogrammen für numerischen Strömungssimulation wurde im Brennkopf die Axialgeschwindigkeit durch ein adäquates Flammrohr mit Deltaflügeln, mittels axial verstellbarer Drallkörper und modifizierten Einströmdüsen, sowie speziell angeordneter Zündeinrichtung so gestaltet, dass bis zum Brennkopfende ein fast homogenes Gemisch von Luft und Brennstoff entsteht.
Abbildung 3: Strömungskonfiguration im Freiflammen-Brennkopf
Dieser so entstandene Brennstoff/Luft-Nebel wird am Brennkopfaustritt gezündet. Die sich bildende Flamme stabilisiert sich losgelöst, ausserhalb des Brennkopfes. Sie wird über den gesamten Lastbereich durch intensive, sich paarweise hinter den Deltaflügeln bildenden Wirbelzöpfen fixiert. Die Ablösung der Flamme unmittelbar am Brennkopfrand ermöglicht eine nahezu vollständige Verdampfung des Heizöls vor dem Abbrand und vergrössert zudem die Einmischfläche für Abgase in das Brennstoff/-Luftgemisch.
Abbildung 4: Funktionsprinzip Delta-Freiflammen-Brenner
Die geringen NOx-Emissionswerte, die mit diesem Freiflammen-Brennkopf erreicht werden, beruhen im Wesentlichen auf folgenden Wirkungsmechanismen:
- Die Rückführung der Abgase mit geringen 02-Anteilen
- Die interne Abgasrückführung nach dem Deltaprinzip, d.h. erhöhte Mischintensität durch Deltaflügel als Wirbelgeneratoren
- Die vergrösserte Einmischfläche für Abgase in den Brennstoff
- Die verbesserte Mischung und «Verdrallung» (Drallkörper) von Verbrennungsluft und Brennstoff mit den Abgasen vor der Flammenfront im kalten Bereich
- Die Vorverdampfung des Ölnebels bei Heizölbetrieb
- Die starke Rezirkulationsströmung im Feuerraum, die durch die Injektorwirkung am Brenneraustritt entsteht.
Diese DELTA-FREIFLAMMEN-TECHNOLOGIE hat sich in der Praxis für Gas und Heizöl EL bestens bewährt, der Einsatz erfolgt auf allen modernen Dreizugkesseln im Bereich von 1–40 MW.
Hilcona hat 1966/67, 1985/86 und auch mit der aktuellen Erneuerung der Heizzentrale, also zum dritten Mal, auf modernste Brennertechnologie von ELCOTHERM AG, Vilters gesetzt. Dies ist ein schöner Vertrauensbeweis aber vor allem auch ein Beweis dafür, dass Hilcona die Verantwortung gegenüber der Umwelt voll wahrnimmt.
Technische Daten Zweistoff-Duoblockbrenner, Typ EK-DUO 4.1300 GL-EUF:
- Feuerungswärmeleistung: 2,0 – 13,0 MW
- Brennstoffmassestrom (Heizöl EL): 275 – 1100 kg/h
- Brennstoffvolumenstrom (Erdgas H): 200 – 1300 m3/h
- Betriebsart: kontinuierlich regelbar
Für weitere Informationen
ELCOTHERM AG, Sarganserstrasse 100, 7324 Vilters
Telefon: 081 725 25 25, Fax: 081 723 13 59