Abwärmenutzung aus der Rauchgasreinigung im ... - Friotherm

Abwärmenutzung aus der Rauchgasreinigung im Kraftwerk
Dåva von Umeå mit zwei Unitop ® 28C-Wärmepumpen
Kunde / Endverbraucher
Umeå Energi AB
90105 Umeå, Schweden
Fernwärme erobert Umeå
Umeå ist eine innovative Stadt im Norden
Schwedens mit 107 000 Einwohnern,
zwei Universitäten und einem
wachsenden Wirtschaftssektor. Ungefähr
70 % der Gebäude in Umeå werden
über ein Fernwärmenetz versorgt.
Allein im Jahre 2002 wurden 400
Privathaushalte angeschlossen. Zeitgleich
hat sich das Fernwärmenetz
über die Stadtgrenzen hinweg ausgedehnt.
Das Netz konkurriert hauptsächlich
mit kleinen Wärmepumpen
und Pelletsheizungen.
Umeå Energi AB
Umeå Energi AB ist in der sehr dynamischen
Energiebranche tätig und
umfasst die folgenden vier Geschäftsbereiche:
Fernwärme, Stromnetz,
Stromhandel und UmeNet. Deregulierung
und wachsende Konkurrenz stellen
eine Herausforderung dar, bieten
jedoch auch neue Möglichkeiten. Das
Unternehmen verstärkt seine Tätigkeiten
in allen Geschäftsbereichen mit
dem Ziel, ein starker Anbieter auf dem
heimischen Markt zu bleiben. Die Stadt
Umeå ist Eigentümerin des Unternehmens,
das mit 260 Angestellten 53 000
Kunden beliefert (Stand 2003).
Das Dåva Wärme- und Stromkraftwerk
15 km nordöstlich von Umeå gelegen,
ist das kombinierte Wärme- und Strom-
3
60°C
Rauchgaskondensation
Rauchgasreinigung
Rauchgas
28°C
2 Wärmepumpen Unitop ® 28C
38°C
Wärmequellenleistung
10,3 MW
Dampf-
turbine
Kessel
Generator
15 MW
Kapazität Kühlkörper
13,7 MW
Stromverbrauch
3,4 MW
49 MW
Vom
Fernwärmenetz
60°C
70°C
Zum
Fernwärmenetz
kraftwerk Dåva eines der energieeffizientesten
Müllheizkraftwerke der
Welt, das die strengsten Umweltschutzbedingungen
in Bezug auf Emissionen
erfüllt. Das Werk verwandelt
Müll in Energie. Es ermöglicht der
Umeå Energi AB, ihre Wärmeerzeugungsleistung
zu steigern.
Die Müllverbrennungsanlage hat eine
Kapazität von 175 000 Tonnen pro Jahr
(20 t/h). Gleichzeitig ist die Verbrennung
von Biokraftstoff möglich. Es
werden rund 80 GWh/a Strom erzeugt.
Mit der Wärmerückgewinnung aus der
Rauchgaskondensation wird die Gesamtenergieleistung
von 94 % auf 107 %
angehoben.
1
105°C
Sagenhafte 107 % Energieeffizienz
Energie, die durch das Rauchgas verloren
geht, wird in Standardberechnungen
des Heizwertes eines Brennstoffs
nicht berücksichtigt. Deshalb
lässt sich mit der Heizleistung, die aus
der partiellen Kondensation des Rauchgasstroms
gewonnen wird, ein Wirkungsgrad
von über 100 % erzielen.
Diese Niedrigtemperaturenergie wird
über die beiden Wärmepumpen in
wertvolle Wärme umgewandelt und in
das Fernwärmenetz von Umeå eingespeist.
Das Fernwärmenetz verfügt über eine
Kapazität von ca. 750 GWh/a. Mit
350 GWh/a deckt das Wärme- und
Stromkraftwerk Dåva 46 % des Bedarfs,
wovon wiederum die Wärmepumpen
20 % liefern und damit die Rentabilität
der Anlage beträchtlich steigern.
Die Netztemperaturen betragen im
Vorlauf 70 bis 110 °C und im Rücklauf
40 bis 70 °C.
Die Rauchgasreinigung erfolgt in mehreren
Schritten: Tuchfilter, saurer Wäscher,
SO 2-Wäscher und letztlich die
Rauchgaskondensation, die neben der
Wärme auch das Kondensat extrahier,
dieses wird dem Reinigungsprozess erneut
zugeführt. Die Anlage ist daher
im Hinblick auf den Frischwasserverbrauch
nahezu unabhängig. Der Feuchtigkeitsgehalt
des Rauchgases wird von
12 Vol.-% auf 4,3 Vol.-% reduziert.
2

Wärmepumpe Unitop ® 28C
Die Unitop ® 28C ist für die Verdampfung
und Kondensation des Kältemittels
R134a mit Rohrbündelwärmetauschern
ausgestattet.
Die Kühlung des Elektromotors und des
Ölkühlers erfolgt mit Wasser. Auch
diese Energie wird zurückgewonnen
und in das Fernwärmenetz eingespeist.
Die beiden Wärmepumpen sind sowohl
auf der Verdampfer- als auch auf der
Kondensatorseite in Reihe geschaltet.
Das sorgt für Flexibilität und verbessert
die Gesamtleistungszahl (COP) beträchtlich.
Da einige Betriebspunkte
bei einer geringen Fernwärmetemperatur
liegen, wird ein COP von 5,0 erreicht.
Steuerungssystem der Anlage
Für die dezentrale Steuerung und Überwachung
der Wärmepumpenanlagen
wird ein SattCon-PLC-Steuersystem
verwendet. Dieses ist mit der Gebäudeleittechnik
verbunden.
Wartung und Instandhaltung
Fachleute von Friotherm führen die
regelmäßigen Wartungsarbeiten an den
beiden Unitop ® 28C durch.
E07-08_DE Technische Änderungen vorbehalten
4
Hauptmerkmale Unitop ® 28C
• Offener, einstufiger Verdichter
• Kältemittel: FKW / KW
• Planetengetriebe
• Widerstandsfähige Industrieausführung
mit vertikal geteiltem
Gehäuse für einfache Wartung
• Geeignet für alle Antriebssysteme
• Hohe Leistung über den gesamten
Einsatzbereich
• Betriebstemperaturen –40 °C/+80 °C
• Betrieb in Reihen- oder Parallelschaltung
• Hohe Kapazität bei kleiner Fläche
Legende
1 Die Stadt Umeå; 70 % der Gebäude sind
an das Fernwärmenetz angeschlossen.
© Umeå Energi
2 Gesamtansicht des umweltfreundlichen
Wärme- und Stromkraftwerks Dåva.
© Umeå Energi
3 Prinzip der Wärmerückgewinnung aus
Rauchgas und Temperaturaufwertung
für das Fernwärmenetz.
4 Rückansicht einer Unitop ® 28C im Werk
von Friotherm. Oben der Kondensator,
darunter der Verdampfer und der Kältemittelunterkühler.
5 Vorderansicht der Anlage; rechts der
Verdichter und der teilweise sichtbare
Motor, links das elektrische Bedienfeld
und im Hintergrund die Wärmetauscher.
Technische Daten
Müllverbrennungsanlage
Verbrennungskapazität 61 MWth
Kapazität Dampfkessel 55 MWth
Generator Turbine +15 MWel
Kondensator Turbine +40 MWth
Leistung Wärmepumpe +13,7 MWth
Wärmepumpe +
Versorgungseinrichtungen
–3,3 MWel
Gesamtkapazität 65,4 MW
Wirkungsgrad der Anlage
(65,4 / 61)
107 %
Emissionen der Müllverbrennungsanlage
Staub 5 mg/Nm 3 NH 3 5 mg/Nm 3
HCI 5 mg/Nm 3 Cd+TI 0,05 mg/Nm 3
HF 1 mg/Nm 3 Hg 0,05 mg/Nm 3
SO 2 25 mg/Nm 3 Dioxin 0,1 mg/Nm 3
Zwei Wärmepumpen Unitop ® 28C
Heizleistung 13.700 kW
Benötigte Energie 3.360 kW
COP 4,08
Wärmequellenleistung 10.340 kW
Temp. Wärmequelle
ein/aus
+38/+28 °C
Temp. Heißwasser
ein/aus
60/70–75 °C
Leistungsregelung 10–100 %
Friotherm AG
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Internet www.friotherm.com
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