Abgaskondensation zur Wirkungsgraderhöhung und Feinstaubabscheidung ab 100kW und in Kombination mit Nasselektrofilter ab 1MW

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1 Holzenergiesymposium 2008 Abgaskondensation zur Wirkungsgraderhöhung und Feinstaubabscheidung ab 100kW und in Kombination mit Nasselektrofilter ab 1MW save energy h.baumgartner&sohn ag Marco Baumgartner 12. September 2008 Zürich h.baumgartner&sohn ag 09/09/2008

2 Einleitung Emissionsreduktion Effizienzsteigerung 2

3 Lösung für Kleinanlagen Feuerungsleistung bis 500kW (<50mg/nm3) Feuerungsleistung 500kW -1000kW (<20mg/nm3) 3

4 Funktionsweise Kleinanlagen Kombination aus Wäscher und Kondensator Waschturm Wirbelwäscher Strahlwäscher Rotationszerstäuber Ziel: Staubpartikel an Wasser binden ausscheiden Venturiwäscher Nebeneffekt: Durch den Wassernebel werden auch Geruchsbelastungen minimiert 4

5 Funktionsweise Kleinanlagen Effizienz der Staubabscheidung Geschwindigkeit des Abgases Wasser Luftverhältnis [l/m3] Tropfengrösse und Verteilung Kondensation Energie- Ressourceneffizienz Widerstand im Abgasstrom Wasserumwälzung (Volumen, Druckverlust) Wäschertyp Wasserverbrauch Konzeptabhängig / Kosten Augenmerk auf: Schlammaustragung Wasserverbrauch 5

6 Erfahrung Abscheidung < 50mg/nm3 können gut realisiert werden (Werte 26-40mg/nm3) < 20mg/nm3 sollte erreicht werden können (in Testphase) Geruchsemissionen werden reduziert Betrieb Kein Bypassbetrieb notwendig Stabiler Betrieb Einfaches Handling Geringer Wartungsaufwand 6

7 Wärmerückgewinn Wie ist das möglich? Weitere Wärmeauskopplung zwischen Rauchgas und Rücklauftemp. 1) Sensible Wärme 5-8% ECO 2) Latente Wärme (Kondensation) >10% Kondensator Voraussetzungen -Tiefe Rücklauftemperaturen damit der Taupunkt unterschritten wird. 7

8 Wärmerückgewinn Woher kommt das Kondensat (Dampf)? - Verbrennungsprozess - Eingebrachtes Wasser mit dem Brennstoff Holz + Wasser + Luft C 1 H 1.4 O (1.04 O 2 + ) + H 2 O Abgas CO 2 + H 2 O Dampf + H 2 O Dampf +CO +NO X + Aus der Verbrennung entstanden und durch den feuchten Brennstoff zugeführt 8

9 Wärmerückgewinn Faktoren welche die Wärmerückgewinnung beeinflussen Wassergehalt des Brennstoffes Rücklauftemperatur des Wärmebezügers Temperatur und O2-Gehalt des Rauchgases Standort der Anlage (m. ü. Meer) 9

10 Wärmerückgewinn Taupunkt von Wasser im Abgas Pelletfeuerung Trockenschnitzel -feuerung Frischschnitzelfeuerung 10

11 Funktionsweise Kleinanlagen 1 Basis 3 Varianten Der Wäscher stellt die Basis dar. Angeschlossen werden je nach Betriebssituation unterschiedliche Zusatzkomponenten Variante 1 Variante 2 Variante 3 Rücklaufanhebung Luft-Vorwärmung Rücklaufanhebung mit Wärmepumpe Entschwadung 11

12 Erfahrung Wärmerückgewinnung Die erwarteten Werte erreicht (Momentanaufnahmen) Jahreswärmegewinn ca %, abhängig von den Betriebsbedingungen Wassergehalt im Brennstoff O 2 Gehalt im Abgas Standbybetrieb 12

13 Grossanlagen ab 1MW Leistung Komplettlösungen zur Wärmerückgewinnung und Rauchgasreinigung, Modular aufgebaut, als Einheit installierbar Kondensator Wasserbehandlung Nasselektroabscheider 13

14 Technische Umsetzung Kondensator System Renergi Gebläse Wärmetauscher Kondensator Netz Wärmetauscher Abgas Kondensator (Rauchgaswäscher) Pumpe 14

15 Technische Umsetzung Wasserbehandlungssystem Das Kondensat muss für die Weiterverwendung aufbereitet werden Becken mit sauberem Wasser Partikelgehalt <3-5mg/l Abscheidebecken Offener Sandfilter 15

16 Technische Umsetzung Rauchgasreinigung Durch die Abkühlung der Abgase, wird das Gasvolumen reduziert Nasselektroabscheider Kompakte Baugrösse Reinigung durch Kondensat Innerer Aufbau Exzellente Abgaswerte <10mg/nm 3 bis <1mg/nm3 16

17 Wirtschaftlichkeit Faktoren mit Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit Investitionskosten Potential der WRG 250 Spezifische Investitionskosten, Kondensation inkl. Nasselektroabscheider Anlagegrösse Volllaststunden/a Brennstoffkosten 32% spez. Investitionskosten [Euro/kW] % Installierte Kesselleistung [MW] 50 C 17

18 Rechenbeispiel Ausgangslage: -Kesselleistung 5MW -Volllaststunden pro Jahr 3 500h/a -Wassergehalt Brennstoff 50% Kostenaufstellung -Investition Kondensation und Rauchgasreinigung CHF Betriebskosten El. Strom CHF /a Betriebskosten CHF /a Einsparung Brennstoffkosten: -WRG 23% = 4 025MWh/a à 50.- CHF/MWh CHF /a -Kondensator und Nasselektroabscheider amortisiert sich in 6,5 Jahren (inkl. Verzinsung des Kapitals von 5%) -23% der Brennstoffkosten von steigender Preisentwicklung entkoppelt 18

19 Beispiel Mann Naturenergie GmbH & Co. KG, D Langenbach: Bestehende Anlage -Kesselleistung 4.95MW -Stromerzeugung mit Spilling-Dampfmotor ca kWel -Sägemehltrocknung für Pelletierung -Trockenelektrofilter Nachträglicher Einbau Kondensation GK D700 -Positionierung nach ESP -Platz vorgesehen für späteren Einbau WESP Grund: Leistungssteigerung des Trockners -Bei Aussentemperatur von 7 C, thermische Leistung fehlt -Kondensationswärme bei rund 22-25% der Kesselleistung ca. 1100kW 19

20 Beispiel 20

21 Erfahrung Installierte Anlagen Verkaufszahlen Anzahl Installationen Ja hr 21

22 Erfahrung Einsatzgebiete: -Netzerweiterung (ohne neue Kesselinstallation) -Spitzenlastdeckung -Brennstoffreduktion -Kapazitätssteigerung -Brennstoffveredelung (mit Trocknern von Svensk Rökgasenergi) -Sägemehltrocknung (mit Trocknern von Svensk Rökgasenergi) Fazit: -Geeignet für Neuanlagen (Investitionskostenoptimierung) -Nachrüstbar für bestehenden Anlagen -Keine Probleme (Korrosion, Bypass) bei Kessel-Teillastbetrieb 22

23 Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit Marco Baumgartner save energy h.baumgartner&sohn ag Lindau 12. September 2008, Zürich 23

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