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10.2 Optimierte Verfahrenskonzepte
10.2. OPTIMIERTE VERFAHRENSKONZEPTE
Nachfolgend werden die optimierten VHKW beschrieben und anhand der entwickelten Kennzahlen
miteinander verglichen.
10.2.1 Zweistufiges Carbo-V-Vergasungsheizkraftwerk
Da das in Freiberg bestehende Carbo-V-VHKW weder energetisch noch ökonomisch optimiert ist,
werden in einem optimierten Carbo-V-VHKW diverse verfahrens- und betriebstechnische Änderungen
zur Anhebung der Wirkungsgrade und zur Senkung des spezifischen Investitionsaufwandes
realisiert:
• Aufgrund der Anlagenkomplexität wird die elektrische Bruttoleistung eines ökonomisch
optimierten Carbo-V-VHKW mit Pel, Brutto = 10 MWel festgelegt, um den spezifischen Investitionsaufwand
zu reduzieren.
• Zur Verminderung der Baugröße der Vergasungsreaktoren wird die Vergasung unter Druck
vorgenommen. Der Verdichter der Vergasungsluft wird von einer Radialturbine angetrieben,
in der das erzeugte Rohgas nach Kühlung und Entstaubung entspannt wird.
• Mit den Gasmotoren wird eine elektrische Leistung von 7775,8 kWel erzeugt. Daher müssen
drei Gasmotoren parallel betrieben werden.
• Die Brennkammer des HTV wird mit Luft anstatt mit Sauerstoff betrieben. Daher beträgt
die Temperatur in der Brennkammer 1450 K bis 1500 K. Diese Temperatur reicht aus, um
die im Pyrolysegas vorhandenen Teere vollständig aufzuspalten, sodass weiterhin ein teerfreies
Gas erzeugt wird. Durch die Reduktion der Brennkammertemperatur sinkt der durch
die Kühlung der Brennkammer entstehende Wärmeverlust. Auch kann auf ein Quenchen
des Rohgases vor dem Austritt aus dem HTV verzichtet werden, da die maximale Austrittstemperatur
von 1200 K durch die Temperaturabnahme im HTV eingehalten wird.
• Da in Deutschland hohe Vergütungen für aus Biomasse erzeugten Strom gezahlt werden,
wird die in der Anlage anfallende Wärme, die nicht in den Vergasungsprozess eingekoppelt
werden kann, einer Dampfkraftanlage zur Stromerzeugung zugeführt.
• Nach Aussagen der Anlagenentwickler soll in einem optimierten Carbo-V-VHKW sowohl
die dem NTV als auch die dem HTV zugeführte Vergasungsluft mit Rauchgas, welches
durch Verbrennung von Erdgas erzeugt wird, im Luvo auf 770 K vorgewärmt werden.
• Das den Luvo verlassende Rauchgas wird mit dem Abgas des BHKW, aus dem zuvor Wärme
zur Frischdampferzeugung ausgekoppelt wird, vermischt und zur Trocknung der Biomasse
verwendet. Die Trocknung der Biomasse findet durch direkten Kontakt der Biomasse
mit dem heißen Rauchgas statt. Damit dabei keine Pyrolysereaktionen ablaufen, muss die
Rauchgastemperatur unter 470 K liegen (Kapitel 4.2.1).
• Alternativ wird im Rahmen dieser Arbeit auch untersucht, welche Wirkungsgrade in einer
Anlage ohne Erdgasbrenner erreicht werden können.
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