biomassevergasung wiese tuhh (6.377 KB)

KAPITEL 10. OPTIMIERTE VHKW
Kapitel 11 vorgenommene Bewertung die in Tabelle 10.1 aufgeführten Kennzahlen herangezogen.
Mit einer Entnahme-Kondensationsturbine könnte die aus der Dampfkraftanlage ausgekoppelte
Nutzwärme dem Wärmebedarf angepasst werden. Diese Verfahrensalternative wird in dieser
Arbeit jedoch nicht weiter untersucht.
Wahlweise zu der in Abbildung 10.2 dargestellten Anlage könnte auch die Rohgaswärme zur
Trocknung der Biomasse und zur Vergasungsluftvorwärmung genutzt werden. Dazu würde das
Rohgas zunächst die Vergasungsluft im Luvo auf 773 K aufwärmen, wobei die Rohgastemperatur
von 1070 K auf 995 K abnimmt. Anschließend würden 2816,0 kW Wärme aus dem Rohgas zur
Dampferzeugung ausgekoppelt werden. Dabei sinkt die Rohgastemperatur auf 678 K. Die im
Rohgas verbliebene Wärme wird noch zur Erzeugung von 20000 kg/h heißer Trocknungsluft
verwendet, sodass das Rohgas wie in der in Abbildung 10.2 dargestellten Anlage mit 533 K
in die Turbine eintritt. Die 473 K heiße Trocknungsluft wird mit dem mit 450 K aus dem
Abhitzekessel austretenden Abgas des BHKW vermischt und dem Biomassetrockner zugeführt.
Bei der Trocknung der Biomasse kühlt das Rauchgas ab und verlässt die Anlage mit 393 K über
den Kamin.
Durch diese Anlagenschaltung kann auf eine Verbrennung von Erdgas verzichtet werden. Der
aus dem Rohgas ausgekoppelte Wärmestrom wird zurück in die Biomasseaufbereitung und
den Vergasungsreaktor geführt, sodass der Wirkungsgrad der Vergasung von ηGas = 70,3 %
auf ηGas = 77,0 % und die Effizienz der Vergasung von ɛGas = 74,2 % auf ɛGas = 79,6 % steigt.
Der elektrisch Bruttowirkungsgrad bleibt mit ηel, Brutto = 37,65 % nahezu unverändert, obwohl
die in der Dampfkraftanlage erzeugte elektrische Leistung um 733 kW sinkt. Dies ist darauf
zurückzuführen, dass auf die Verbrennung von 1903 kW Erdgas verzichtet werden kann. Ebenso
bleibt der Brennstoffausnutzungsgrad mit ω=50,9 % nahezu unverändert, da die im BHKW
ausgekoppelte Wärmeleistung konstant bleibt.
10.2.2 Zweistufiges Viking-Vergasungsheizkraftwerk
Das an der Dänisch Technischen Universität errichtete Viking-VHKW wird zur Erprobung des
Betriebs- und Langzeitverhaltens sowohl der einzelnen Aggregate als auch der gesamten Anlage
über mehrere 1000 Stunden unterbrechungsfrei betrieben. Auch wenn bei der Auslegung
und Errichtung der Versuchsanlage darauf geachtet wurde, bereits in der Versuchsanlage hohe
Wirkungsgrade zu erreichen, werden in einem energetisch und ökonomisch optimierten Viking-
VHKW weitere Optimierungsmaßnahmen realisiert:
• Damit ein wirtschaftlicher Betrieb der Anlage möglich ist, muss zur Reduktion des spezifischen
Investitionsaufwandes die elektrische Leistung des VHKW erhöht werden. In
dieser Arbeit wird in Absprache mit den Anlagenentwicklern angenommen, dass in
einem zukünftigen, optimierten Viking-VHKW eine elektrische Bruttoleistung von ca.
Pel, Brutto = 2 MWel erzeugt wird. Damit wird im optimierten Viking-VHKW eine 80-fach
höhere Biomasseleistung als in der bestehenden Versuchsanlage umgesetzt.
• Die Pyrolyseschnecke wird mit Wärme aus dem Rohgas beheizt, sodass auf eine Aufheizung
des Motorabgases verzichtet werden kann.
• Die Trocknung der Holzhackschnitzel findet in einer mit heißem Dampf durchströmten
Schnecke statt. Durch den direkten Kontakt der Biomasse mit heißem Dampf wird ein hoher
Wärmeübergang von dem wärmeabgebenden Dampf zur zu trocknenden Biomasse erreicht.
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