Project description

Dieses Projekt war darauf ausgerichtet, die erneuerbare Energiegewinnung in einem Blockheizkraftwerk aus Biomasse günstiger zu machen.

Fallstudie

Die Effizienz von Blockheizkraftwerken, die mit Biomasse betrieben werden, hängt größtenteils von der Temperatur des Rauchgases bei Austritt aus dem Schornstein ab. Je besser das Rauchgas abgekühlt werden kann, desto höher ist die Effizienz der Anlage insgesamt.
In der Praxis ist die Abkühlung von Rauchgas auf Werte von 130-170 Grad Celsius beschränkt. Die Anbieter von Economisern wollen eine Schwefelkondensierung auf den Wänden der Anlage vermeiden. Aufgrund der Bildung dieses sauren Kondensats kommt es bei diesen Wärmetauschern zu einer beschleunigten Korrosion. In der Praxis sind die mit der Korrosion zusammenhängenden Probleme durchaus komplex. Neben Schwefel spielen auch andere giftige und möglicherweise saure Substanzen eine wichtige Rolle, deren Wechselwirkungen sind jedoch größtenteils unbekannt. Ingenieure und Anbieter von Economisern entscheiden sich üblicherweise für sichere und erwiesene Werte und Richtlinien, die für kohlebefeuerte Boiler gedacht sind.
Die Standardlösung für die Kühlung von Rauchgasen besteht generell in der Anwendung eines Kondensators, der große Mengen von Wasser mit dem Rauchgas in Kontakt bringt. Die Wärmerückgewinnung wird auf einem relativ niedrigen Temperaturniveau (z.B. 40°C) erzielt. Oftmals ist es leider nicht möglich, die so zurückgewonnene Wärme einer sinnvollen Verwendung zuzuführen.
Eigentümer von Blockheizkraftwerken, die mit Biomasse befeuert werden, wollen Produktionskosten sparen und wollen die aus den Rauchgasen zurückgewonnene Wärme so gut wie möglich nutzen.

Ziel des Projekts

Das primäre Ziel dieses Projekts war die Steigerung der Effizienz von Biomasse-Boilern insgesamt. Dafür sollte die über den Schornstein austretende Wärme reduziert und die Wärme auf einem höheren Temperaturniveau oberhalb der Leistung von Standard-Rauchgas-Kondensatoren regeneriert werden. Generell ist Wärme über 70°C nützlich und kann für andere Anwendungen verwendet werden.
Die Entwicklung eines Economisers (Wärmetauschers), der bei niedrigen Temperaturen korrosionsbeständiger ist, hat viele Vorteile. Die Rauchgas-Temperatur kann unterhalb des Taupunkts von Wasser abgekühlt werden, und die Wärme kann mit einer nützlichen Temperatur zurückgewonnen werden. Im Ergebnis ist die Nutzung dieser Wärme, zum Beispiel für Gewächshäuser, relativ einfach.
Mehr Effizienz führt zu Einsparungen bei den Treibstoffkosten und einer günstigeren Erzeugung erneuerbarer Energien (Elektrizität und Wärme) aus Biomasse.

Kurze Projektbeschreibung

In dem mit Biomasse befeuerten Boiler eines Blockheizkraftwerks wurden umfangreiche Messungen der Rauchgase durchgeführt, um einen neuen Economiser zu entwickeln, der bei niedrigeren Temperatur-Niveaus verwendet werden kann. Das heißt, dass die Rauchgase von einem Biomasse-Kraftwerk auf niedrigere Temperaturniveaus als bisher abgekühlt werden können.
In Zusammenarbeit mit den niederländischen Unternehmen ECN, ein Teil von TNO, und TBM R&D in diesem Projekt war Geurts für die Entwicklung und Herstellung des Wärmetauschers verantwortlich. Dieser Economiser kann zur starken Abkühlung von Rauchgasen verwendet werden. Die Anlage kann mit online Fouling-Reinigungsanlagen ausgestattet werden, um eine optimale Wärmeleitfähigkeit beizubehalten. Diese neue Entwicklung in unserem Economiser-Angebot wird langfristig getestet, um eine bleibende Qualität garantieren zu können. Die Prüfung findet in einem Biomasse-Kraftwerk von TBM Europe B.V. statt. Das niederländische Unternehmen ECN, Teil von TNO, ist ein Forschungszentrum für Energie in den Niederlanden (ECN, Teil von TNO), einem der größten Forschungsinstitute in Europa mit einer international bedeutenden Stellung. ECN, Teil von TNO, ist für die Projektkoordination und alle rauchgasseitigen Messungen und Analysen im System verantwortlich.

Das Ergebnis in Sachen Boiler-Effizienz

Das Ergebnis dieses Projekts war die Entwicklung eines Economisers, der bei geringen Rauchgastemperaturen eingesetzt werden kann. Das Ziel bei dem Entwurf ist es, ein System mit einem Wasserzufluss von weniger als 65°C einzusetzen. Es wird langfristig (> 500 Stunden) bei realistischen Bedingungen in begrenztem Umfang (> 50 kWh) getestet.
Jede Reduzierung der Austrittstemperatur des Rauchgases am Schornstein um 15°C führt zu einer Effizienzsteigerung von insgesamt 1 % für die Boiler-Anlage. Dies entspricht Einsparungen bei den Treibstoffkosten in der gleichen Größenordnung. Die finale Zielsetzung ist eine Reduzierung der Rauchgastemperatur bei Austritt aus dem Schornstein von 130°C auf mindestens 85°C. Das bedeutet einen Effizienzgewinn und eine Steigerung um mindestens 3 %. Und das ist lediglich ein konservativer Ansatz.