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Verfahrensvariationen
10.2. OPTIMIERTE VERFAHRENSKONZEPTE
Würde die gesamte in der Vergasungsanlage mit nachgeschaltetem BHKW entstehende Wärme
als Nutzwärme ausgekoppelt und nicht teilweise der ORC-Anlage zugeführt werden, würde bei
nahezu gleichem Brennstoffausnutzungsgrad von ω = 77,8 % der elektrische Bruttowirkungsgrad
von ηel,Brutto = 33,3 % auf ηel,Brutto = 27,4 % sinken, sodass dies keine Prozessverbesserung
darstellen würde.
Alternativ zur Trocknung der Biomasse mit Abgaswärme könnte dies mit Rohgaswärme erfolgen.
Dazu würde beispielsweise Umgebungsluft in einem Rohgas-Wärmetauscher auf 473 K erhitzt
werden, den Trockner durchströmen und anschließend wieder an die Umgebung abgegeben
werden. Da die Temperatur der den Trockner verlassenden Luft über der Umgebungstemperatur
liegen muss, entstehen bei dieser Alternative jedoch zusätzliche Wärmeverluste. Daher stellt auch
diese Variante keine Prozessverbesserung dar.
10.2.4 Gegenstrom-Vergasungsheizkraftwerk
Das Gegenstrom-VHKW in Haroøre ist weitestgehend optimiert und wird wirtschaftlich betrieben.
Bei einer zukünftigen Anlage würden keine wesentlichen technischen Veränderungen vorgenommen
werden. Da der bestehende Gleichstromvergasungsreaktor mit einer Biomasseleistung von
maximal 10 MWth stabil betrieben werden kann, wird im Folgenden eine Biomasseleistung von
9 MWth als Auslegungsgröße für ein optimiertes Gegenstrom-VHKW angenommen. Außerdem
wird, um den Investitionsaufwand zu senken, im Gegensatz zur bestehenden Anlage in Harbøore
nur ein BHKW in die Anlage integriert.
Anlagenbeschreibung
Ein Fließbild des optimierten Gegenstrom-VHKW ist in Abbildung 10.5 dargestellt.
Die Holzhackschnitzel werden ohne weitere Trocknung im Gegenstromvergasungsreaktor des
VHKW vergast. Die dem Vergasungsreaktor zugeführte Vergasungsluft wird mit Motorabgas
auf 466 K erhitzt. Das erzeugte Rohgas verlässt den Vergasungsreaktor mit 356 K und wird im
Wärmetauscher WT1 auf 310 K abgekühlt. Aufgrund des niedrigen Temperaturniveaus wird die
dabei ausgekoppelte Wärme an die Umgebung abgegeben. Durch die Rohgaskühlung kondensieren
die im Rohgas vorhandenen Teere und ein Teil des Wasserdampfes. Im nachfolgenden
Elektrofilter werden sowohl die im Rohgas vorhandenen Staubpartikel als auch die gebildeten
Teer- und Wassertropfen abgeschieden. Aus dem abgeschiedenen Kondensat werden in einem
Beruhigungstank die Teere mit mehr zehn Kohlenstoffatomen abgetrennt, in einen separaten Tank
gepumpt und können zur Nutzwärmeerzeugung verbrannt werden. Die Emulsion aus Wasser und
Teeren mit weniger als zehn Kohlenstoffatomen wird einer Abwasseraufbereitung zugeführt,
deren Funktion bereits im bestehenden VHKW in Harbøore nachgewiesen wurde (Kapitel 9.1.4).
Das Reingas wird im BHKW zur gekoppelten Strom- und Wärmeerzeugung verbrannt. Ein Teil
der Motorabgaswärme wird wie beschrieben zur Vergasungsluftvorwärmung genutzt.
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