PROJEKT WOODFIRE. Holzgas für einen Tiroler Industriebetrieb als Erdgas-Ersatz

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1 Erneuerbare Energieträger in der Baustoff und Dämmstoffproduktion St. Pölten, PROJEKT WOODFIRE Holzgas für einen Tiroler Industriebetrieb als Erdgas-Ersatz Projektpartner Förderstelle Programmlinie Intelligente Produktion MCI MANAGEMENT CENTER INNSBRUCK Universitätsstraße 15 1

2 Überblick Einleitung Ziele und Eckdaten Projekt Woodfire Holzvergasungstechnologie Woodfire Versuchsaufbau und Ergebnisse Zusammenfassung und Ausblick MCI MANAGEMENT CENTER INNSBRUCK Universitätsstraße 15 2

3 Einleitung / Vorstellung MCI MCI Management Center Innsbruck Gegründet 1995 Körperschaft privaten Rechts in breiter Trägerschaft (Gebietskörperschaften, Sozialpartner, Universität) DynamischeUnternehmerische Hochschule mit hoher Wirtschafts-& Praxisnähe, Internationalität und Serviceorientierung, Studiengängen im Ausland, Start-ups etc Studierende, 800 Lehrende 150 Partneruniversitäten weltweit MCI MANAGEMENT CENTER INNSBRUCK Universitätsstraße 15 office@mci.edu 3

4 Ziele und Eckdaten Projekt Woodfire Ziele und Eckdaten Entwicklung eines Brennersystems zur Verfeuerung von heißem Produktgas in Industrieöfen > C Anpassung des Vergasungskonzepts Wirtschaftliche Evaluierung MCI MANAGEMENT CENTER INNSBRUCK Universitätsstraße 15 office@mci.edu 4

5 Kupferwarmhalteofen MWB Beschreibung Ausgangssituation Kupferwarmhalteofen am Standort der Montanwerke Brixlegg Erdgasbrenner mit rund kw thermischer Leistung Ofentemperaturen bei rund C Dauerbetrieb Warmhalteofen 24 Std / 7 Tage Um 180 schwenkbarer Ofen MCI MANAGEMENT CENTER INNSBRUCK Universitätsstraße 15 office@mci.edu 5

6 Schwebebettvergaser / PowerBox Projekt Prinzip eines Vergasungskraftwerks Die Vergasung von Biomasse formt in mehreren Prozessschritten aus einem festen -einen gasförmigen Brennstoff, der ideal zur Verwertung in modernen Gasmotoren geeignet ist MCI MANAGEMENT CENTER INNSBRUCK Universitätsstraße 15 office@mci.edu 6

7 Schwebebettvergaser / PowerBox Projekt Verfahrenskonzept Holzvergasung CraftWERK Technologie - Schwebebettreaktor Verfahren und Anlage zum Patent angemeldet MCI MANAGEMENT CENTER INNSBRUCK Universitätsstraße 15 office@mci.edu 7

8 Schwebebettvergaser / PowerBox Projekt Innovation: Schwebebett-Technologie Der Schwebebettreaktor erlaubt die Splittung der Bettkräfte und umgeht damit Einschränkungen bisheriger Vergasungstechnologien ALT Kraft Gewicht Kraft Gasstrom NEU Laboranlage am Management Center Innsbruck Hochschulstudiengang Umwelt-, Verfahrens- und Energietechnik MCI MANAGEMENT CENTER INNSBRUCK Universitätsstraße 15 office@mci.edu 8

9 Schwebebettvergaser / PowerBox Projekt Eckdaten der Anlage Pilot-und Versuchsanlage zur Optimierung, Weiterentwicklung und Rohstoffflexibilisierung der Schwebebettvergasungstechnologie Baustart der PowerBox Dezember 2009 Eröffnung der Anlage nach nur 4 Monaten Bauzeit 250kW Brennstoffleistung 340 Versuchsläufe Stunden Versuchsbetrieb Inbetriebnahme Gasmotorund Stromeinspeisung in das Netz Februar 2012 MCI MANAGEMENT CENTER INNSBRUCK Universitätsstraße 15 office@mci.edu 9

10 Woodfire Versuchsaufbau und Ergebnisse Versuchsaufbau Erweiterung der PowerBox um eine Spezialtestbrennkammer mit möglicher Sauerstoffanreicherung Umsetzung von kw Produktgasleistung (Teilstrom), mit bis zu 100% O 2 Anreicherung O 2 Zündbrenner; nur während Warmfahrbetrieb Abgasmessung mittels Testo Messgerät Temperaturen Brennkammerausgang an die C MCI MANAGEMENT CENTER INNSBRUCK Universitätsstraße 15 office@mci.edu 10

11 Woodfire Versuchsaufbau und Ergebnisse Ergebnisse NOxEmissionswerte trotz hoher Sauerstoffanreicherung, hohen Temperaturen und hohem Verbrennungslambda < 450 ppm im Rest-O 2 Grenzwerte liegen bei 500 ppm (Anwendungsspezifisch) NOxWerte über Brennermodifikation noch verbesserbar NOxWerte bei Verwertung des Produktgases im Gasmotor ~50 ppm! MCI MANAGEMENT CENTER INNSBRUCK Universitätsstraße 15 office@mci.edu 11

12 Woodfire Versuchsaufbau und Ergebnisse Ergebnisse Flammentemperatur (λ = 1,9) konnte durch 40% Anreicherung mit O2 erwartungsgemäß um 25-30% erhöht werden Die theoretische (adiabate) Verbrennungstemperatur liegt mit λ= 1,9 (Luft, tr.) bei ca C Produktgas: 15% CO, 2% CH 4, 18% H 2, 15% CO 2, Rest N 2 MCI MANAGEMENT CENTER INNSBRUCK Universitätsstraße 15 office@mci.edu 12

13 Woodfire Versuchsaufbau und Ergebnisse Ergebnisse Flammtemperaturerhöhung um rund 15% durch Verfeuerung des ungefilterten Produktgases; erhöhte Strahlungsleistung der Flamme Bei erhöhter Leistung, mit Staub und ohne Sauerstoffanreicherung keine vollständige Verbrennung Bei Lambda <1,5 Temperaturen >1500 C; nicht messbar mit Typ-R Element MCI MANAGEMENT CENTER INNSBRUCK Universitätsstraße 15 13

14 Zusammenfassung und Ausblick Zusammenfassung Industriebrenner für Anwendungen bis C auf Basis von Produktgas der PowerBox erfolgreich entwickelt Brennerbetrieb auch mit staubhaltigem Produktgas stabil möglich* Emissionswerte können deutlich unterschritten werden Verschiedenste Anwendungen in der Prozessindustrie damit möglich; Anlagensetup kann auf ein Minimum reduziert und an die Anforderungen (Prozesstemperatur, Emissionswerte) angepasst werden *Sauerstoffanreicherung für stabilen Betrieb notwendig MCI MANAGEMENT CENTER INNSBRUCK Universitätsstraße 15 office@mci.edu 14

15 Zusammenfassung und Ausblick Ausblick Anlage mit 1 MW Brennstoffleistung und 90% Nutzwirkungsgrad derzeit in Detailplanungsphase Ausblick Energieproduktionskosten von 4-5 c/kwhthermischer Nutzenergie MCI MANAGEMENT CENTER INNSBRUCK Universitätsstraße 15 office@mci.edu 15

16 Zusammenfassung und Ausblick Ausführungsmöglichkeiten Variante C Hochtemperaturversion Verfeuerung von staubhaltigem Gas keine Gasreinigung / NOx < 500ppm* 50% Investitionseinsparung Variante C Normaltemperaturversion Verfeuerung von reinem Produktgas NOx < 100ppm* 25% Investitionseinsparung *Richtwerte; abhängig von Verbrennungslambda und O 2 Anreicherung MCI MANAGEMENT CENTER INNSBRUCK Universitätsstraße 15 office@mci.edu 16

17 Kontakt: Dipl.-Ing. (FH) Angela Hofmann Assistent & Wissenschaftlicher Mitarbeiter Umwelt-, Verfahrens-& Energietechnik Maximilianstrasse 2, 6020 Innsbruck/Österreich Tel: , Fax: Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Danksagung: Projektpartner Förderstelle Programmlinie Intelligente Produktion MCI MANAGEMENT CENTER INNSBRUCK Universitätsstraße 15 17