BRÜDENVERDICHTER

In industriellen Prozessen entstehen häufig Prozessabdämpfe, sogenannte Brüden. Diese enthalten Energie, die in vielen Fällen ungenutzt verpufft. Die mechanische Brüdenverdichtung ist in diesem Fall eine effiziente Lösung: Durch einen elektrisch betriebenen Verdichter werden die Brüden komprimiert und wieder zur Beheizung des Verdampfers verwendet. Dieses Verfahren ist in vielerlei Sicht vorteilhaft, denn es ist kostengünstig und obendrein umweltfreundlich, da es den Verbrauch fossiler Brennstoffe und CO2-Emissionen reduziert. Brüdenverdichter helfen dabei, die Qualität industrieller Prozesse nachhaltig zu verbessern.

Brüdenverdichtung Definition 

Die Brüdenverdichtung (englisch: Vapor Recompression), auch Thermokompression genannt, ist ein Verfahren, bei dem Prozessabdämpfe durch einen Verdichter komprimiert werden. Dieser komprimierte Dampf wird dann zur Beheizung des Verdampfers wiederverwendet. Durch die Verdichtung wird die Energie im Dampf auf ein höheres Temperatur- und damit höheres Energieniveau gehoben, sodass sie effizienter genutzt werden kann. Relevant ist dieses Verfahren besonders in industriellen Prozessen wie Verdampfung, Destillation, Fermentation, Kristallisation und Trocknung.

Grundsätzlich wird zwischen der thermischen und der mechanischen Brüdenverdichtung unterschieden. Bei der mechanischen Verdichtung werden die Dämpfe durch einen Kompressor verdichtet. Der komprimierte Dampf kann anschließend in einem Wärmetauscher verwendet werden, um Wärme an ein Fluid oder einen Prozess zu übertragen. Dahingegen kommt für die thermische Brüdenverdichtung ein Strahlverdichter zum Einsatz, der den Brüden mit Hilfe von Dampf auf ein höheres Temperaturniveau bringt.

Anwendungsbereiche von Brüdenverdichter

Brüdenverdichter finden in einer Vielzahl von Bereichen Anwendung. Dazu gehören:

1. Lebensmittelindustrie im Bereich Molkerei zur Konzentration von Milch und Molke 
2. Thermische Verdichtung für die Zucker- und Stärkeherstellung
3. Mechanische Brüdenverdichtung zur Salzgewinnung
4. Klär- und Prozessanlagen
5. Chemische Industrie

Häufig werden Brüdenverdichter auch zur Herstellung von Pektinen, Alkohole, Zitronen- und Essigsäuren sowie in der Fleischproduktion und zum Recyceln von Öl eingesetzt.

Technologie und Funktionsweise von Brüdenverdichter

Die Funktionsweise von Brüdenverdichtern unterscheidet sich je nachdem, ob es sich um eine thermische oder eine mechanische Brüdenverdichtung handelt. Die Technologie mechanischer Verdichter wird in zahlreichen Industrieprozessen eingesetzt, um große Mengen an Prozessdampf zu erzeugen. Dabei wird der entstehende Prozessdampf mit einem Radialgebläse (Mechanischer Brüdenverdichter) verdichtet. Dieser Dampf wird der Anlage anschließend wieder zur Beheizung zugeführt, sodass keine Energie verloren geht. 

Die thermische Brüdenverdichtung funktioniert nach einem ähnlichen Prinzip, nur dass der Brüden hierbei in einer Dampfstrahlpumpe bzw. einem Strahlverdichter komprimiert wird. Im Gegensatz zur mechanischen Brüdenverdichtung, wird bei der thermischen Variante allerdings nicht die gesamte Energie in die Anlage zurückgeführt, denn ein Teil davon – der sogenannte Treibdampf – wird für den Betrieb des Verdichters benötigt. Der Druck, auf den der Dampf verdichtet wird, wird in bar angegeben.

Brüdenverdichter Vorteile

• Geringer Frischdampfbedarf
• Geringer Kühlwasserbedarf
• Umweltfreundlich
• Kosteneffizient und flexibel
• Geringer Platzbedarf
• Geringer Wartungsaufwand und wenig Überwachungsbedarf
• Reduzierte Energiekosten

Thermische vs. mechanische Brüdenverdichtung – die Unterschiede

Die thermische Brüdenverdichtung (TVR) nutzt einen Teil des anfallenden Brüdens zur Beheizung der Anlage, wobei die Komprimierung des Dampfes zur Wärmerückgewinnung in einer Dampfstrahlpumpe erfolgt. Hierbei wird eine bestimmte Dampfmenge, auch bekannt als Treibdampf, benötigt, um den Betrieb eines thermischen Brüdenverdichters zu gewährleisten. Ein Vorteil der thermischen Brüdenverdichtung liegt darin, dass das Heizmittel auf dem erforderlichen Temperaturniveau verfügbar ist und eine moderate Differenz zwischen Ober- und Untertemperatur besteht. Darüber hinaus gibt es keine beweglichen Teile, was zu geringem Verschleiß und hoher Betriebssicherheit führt. Die Investitionskosten sind in der Regel ebenfalls geringer.

Im Gegensatz dazu erfolgt bei der mechanischen Brüdenverdichtung die Komprimierung der Brüden durch einen elektrisch betriebenen Verdichter mit hoher Drehzahl. Dabei wird der in industriellen Prozessen entstehende Prozessabdampf mit einem Radialventilator auf ein höheres Temperatur- und Energielevel gehoben und dem Prozess als frischer Heizdampf wieder zugeführt. Die in dem Dampf enthaltene Energie geht dabei nicht verloren, jedoch muss die zur Temperaturerhöhung erforderliche Energie zusätzlich aufgebracht werden. Für die Verdichtung kann der Turboverdichter sowohl ein- als auch mehrstufig sein.

Trotz gewisser Unterschiede tragen beide Kompressoren zur Verringerung des Einsatzes fossiler Brennstoffe und CO2-Emissionen bei und sind wirksame Maßnahmen zur Energieeinsparung und Kostensenkung in industriellen Prozessen.

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Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Was ist ein Brüdenverdichter und wie funktioniert er?

Ein Brüdenverdichter ist eine Maschine, die in industriellen Prozessen zur Verdichtung von Prozessdampf (Brüden) eingesetzt wird. Anders als Drehkolbengebläse, die in der Regel Luft oder Gase komprimieren, verdichtet und überhitzt der Brüdenverdichter Dampf, der dann wieder zur Beheizung des Verdampfers verwendet wird. Der Prozess der Brüdenverdichtung kann auf zwei Arten erfolgen: thermisch und mechanisch. Bei der thermischen Brüdenverdichtung wird der Dampf mithilfe einer Dampfstrahlpumpe komprimiert, während bei der mechanischen Brüdenverdichtung ein elektrisch betriebener Verdichter verwendet wird. Um den Prozess zu aktivieren, wird die erforderliche Druckdifferenz erzeugt, die den Dampf komprimiert und damit die thermische Energie erhöht.

Was sind die Vorteile der Brüdenverdichtung?

Die Brüdenverdichtung bietet eine Reihe von Vorteilen, darunter einen geringeren Frischdampfbedarf, einen geringen Kühlwasserbedarf, eine moderate Verdampfungstemperatur und minimale Betriebskosten. Darüber hinaus ermöglicht sie die Wiederverwendung von Niederdruckdampf, hat einen geringen Platzbedarf und trägt zur Reduzierung des CO2-Fußabdrucks bei. Der Wirkungsgrad variiert zwar je nach Art des Verdichters, aber grundsätzlich lassen sich bis zu 95 % Energieeinsparungen mit einem Brüdenverdichter erzielen.

Wo wird ein Brüdenverdichter eingesetzt?

Ein Brüdenverdichter findet in einer Vielzahl von Industriezweigen Anwendung, darunter die Lebensmittelindustrie (zur Voreindampfung von Schwarzlauge, Milch, Molke, Stärke, Zucker, Alkohole, Pektine, Zitronen- und Essigsäure, Ölrecycling, Kesselspeisewasser, Fleisch- und Fischverwertung), die chemische Industrie (zur Destillation, Kristallisation und Konzentration) und die Pharma- und Biotechnologie (zur Herstellung von Düngemitteln und zur Rückgewinnung und Reinigung von Lösungsmitteln).

Wie kann ein Brüdenverdichter industrielle Prozesse optimieren?

Brüdenverdichter, sowohl thermische als auch mechanische Varianten, können den Energiebedarf und die Betriebskosten senken, die Produktqualität verbessern sowie die Umweltbelastung reduzieren.