biomassevergasung wiese tuhh (6.377 KB)

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KAPITEL 10. OPTIMIERTE VHKW Biomasse 5500 kg/h 14513,9 kW 393K Kamin Trockner 493 K Gas Wasser Luft Dampf Rauchgas Öl RME + Teer 1120K Rohgas Vergasungsreaktor 1150K Gewebefilter 423 K 1160 K Zyklon Koks Asche 673 K Asche Brennkammer 1140 K 745 K Fluidisierungsdampf Gaswäscher 316 K Luvo WT 2 352 K 307 K RME ORC - Anlage Reingas 20bar, 573 K 1,1bar, 363 K BHKW P el = 4112,6 kW � Q N = 2467,6 kW 393 K Asche Gewebefilter DT Abbildung 10.4: Fließbild des optimierten FICFB-VHKW 114 Q N Q N P = 893,6 kW el G � QN = 4201,7 kW
10.2. OPTIMIERTE VERFAHRENSKONZEPTE zugeführt. Der verbleibende Wasserdampf wird in der Brennkammer entsorgt. Am Kopf des Beruhigungstanks wird teerbeladenes RME abgezogen und in der Brennkammer verbrannt. Das verbrauchte Waschmittel wird durch frisches RME ersetzt. Dabei wird das Verhältnis von ersetztem RME zu zugeführter trockener Biomasse von 0,01 kgRME/kgBio, tr, das aus den Messwerten der FICFB-Demonstrationsanlage bestimmt wurde, beibehalten, sodass dem optimierten FICFB-VHKW kontinuierlich 34,1 kg/h RME zugeführt werden. Das Reingas wird zur Stromerzeugung in zwei motorischen BHKW verbrannt, in denen eine elektrische Leistung von insgesamt 4112,6 kWel erzeugt wird. Die dabei entstehenden Abgase werden in einem Abhitzekessel, in dem das organische Arbeitsmittel der ORC-Anlage verdampft und auf 573 K überhitzt wird, auf 493 K abgekühlt. Bei der anschließenden Trocknung der Biomasse werden die Abgase weiter auf 393 K abgekühlt und verlassen die Anlage über den Kamin. In der im Gegendruck betriebenen ORC-Anlage wird der im Rohgas- und Abgas-Dampferzeuger erzeugte Dampf des organischen Arbeitsmittels in einer Turbine entspannt. Neben der erzeugten elektrischen Leistung werden in einem Heizkondensator 4201,7 kWth Nutzwärme bei einem Kondensationsdruck von 1,1 bar erzeugt. Kennzahlen des optimierten FICFB-VHKW Die wesentlichen Parameter und Kennzahlen des optimierten FICFB-VHKW sind in Tabelle 10.3 jenen der FICFB-Demonstrationsanlage gegenübergestellt. Das in Abbildung 10.4 dargestellte FICFB-VHKW erzeugt eine elektrische Bruttoleistung von Pel = 5006,2 kWel, Brutto bei einem elektrischen Bruttowirkungsgrad von ηel,Brutto = 33,3 %. Dabei werden 82,2 % der elektrischen Leistung im BHKW (4112,6 kWel) und 17,8 % in der ORC-Anlage erzeugt (893,6 kWel). Zur Dampferzeugung für die ORC-Anlage werden bei der Kühlung des Rohgases und der Motorabgase 5124,4 kW ausgekoppelt und der ORC-Anlage zugeführt. Dies entspricht 34,1 % der Biomasse- und RME-Leistung. Die der ORC-Anlage zugeführte Leistung wird zu 17,4 % in elektrische Leistung umgewandelt. Aus der im Gegendruck betriebenen ORC-Anlage sowie durch Nutzung der Abwärme aus dem Wasser- und Ölkühlkreislauf der BHKW (2467,6 kW) werden zusätzlich ˙ QN = 6669,3 kW Nutzwärme erzeugt. Auf diese Weise erreicht das FICFB-VHKW einen Brennstoffausnutzungsgrad von ω = 77,7 %. Bei der in Kapitel 10.1 beschriebenen schwankenden Nutzwärmeauskopplung beträgt der gemittelte Brennstoffausnutzungsgrad ¯ω = 64,8 %. Der Wirkungsgrad der Vergasung des optimierten FICFB-VHKW beträgt ηGas = 68,9 % und liegt um 6,4 %-Punkte über dem Wirkungsgrad der Vergasung der FICFB-Demonstrationsanlage in Güssing. Dies wird durch die Vortrocknung der Biomasse mit Abgaswärme aus dem BHKW erreicht, durch welche der Wassergehalt der Biomasse auf 17,5 % sinkt. Daher wird weniger Wasser im Vergasungsreaktor verdampft, sodass das Verhältnis von Rohgasmassenstrom zum zugeführten Biomassemassenstrom von 118,1 % in der Demonstrationsanlage auf 92,7 % im optimierten FICFB-VHKW sinkt. Durch den niedrigeren Wasserdampfgehalt im Rohgas und den gleichzeitig gestiegenen Heizwert des Rohgases nimmt das Verhältnis von im Rohgas gebundener Wärmeleistung zur gesamten Rohgasleistung ab. Daher wird ein höherer Anteil der 115
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Energetische, exergetische und öko
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Vorwort Die vorliegende Arbeit ents
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ANHANG A. MASSEN- UND ENERGIEBILANZ
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