Das BiomasseHeizkraftwerk

Transkript

1 Das BiomasseHeizkraftwerk Bad Tölz S t r o m u n d Fe r n w ä r m e a u s d e m Wa l d

2 Allgemeines und Zeichenerklärung Das Heizhaus hat eine Länge von 30 m, Breite von 18 m und Höhe von 15 m. Wärmelieferung: ca MWh/a Das Biomasse-Heizkraftwerk umfasst mehrere Bereiche, die Anlagenbereiche sind farblich gekennzeichnet: Brennstoffzufuhr, Feuerung, Rauchgas, Asche Teile mit Thermoöl ORC-Anlage Anlagenteile die das Fernwärmenetz mit Warmwasser beliefern Allgemeine Anlagenteile

3 1 Anlieferung Waldhackschnitzel werden mit Lkw oder Schlepper angeliefert. Abgerechnet wird über die erzeugte Wärmemenge und elektrische Energie. Jahresbedarf: rund m3 oder t (entspricht ca. 250 Fuhren oder 3 4 Fuhren pro Woche).

4 2 Vorratslager Im Vorratslager werden die Hackschnitzel mittels Radlader gemischt, um eine ungefähr einheitliche Qualität zu erreichen. Das Lager fasst rund 1800 m³, was bei Volllastbetrieb für 20 Tage reicht

5 3 Brennstoffbunker Der Bunker fasst 250 m³ Hackgut, Material für 3 Tage Volllastbetrieb. Er wird mittels Radlader gefüllt. Hydraulisch betriebene Schubböden schieben periodisch von unten her das Hackgut auf den hinter dem Bunker gelegenen Querförderer. Hier liegt der Beginn der vollautomatischen Energiegewinnung.

6 4 Querförderer Der Querförderer übernimmt das Hackgut von den Schubböden und transportiert es nach dem selben Prinzip auf den Vorschubrost der Feuerung.

7 5 Rückbrandsicherung Um auszuschließen, dass das Feuer in der Feuerbox auf das Hackgut in den Transporteinrichtungen übergreifen kann, ist eine Schleuse vorhanden, die geschlossen wird, sobald der Querförderer in seine Ausgangsposition zurückgefahren ist. Dabei werden etwaige lange Schnitzel, die eine Feuerbrücke bilden könnten, vollständig abgeschert. Zusätzliche Sicherheit bietet eine temperaturgesteuerte Sprinkleranlage in der Hackgutzuführung.

8 6 Feuerbox Die Feuerbox ist der Ort, wo im Holz gespeicherte Sonnenenergie in Wärme umgewandelt wird. Das Material wird getrocknet, entgast und glüht aus. Die Asche fällt in den Ascheaustrag. Das entstehende Rauchgas wird mit zusätzlicher Luft nachverbrannt. Die Anlage wird so gesteuert, dass das Rauchgas eine Temperatur von etwa 950 C erhält. Die Feuerungswärmeleistung liegt bei 2,485 MW (Nennwärmeleistung 2,10 MW).

9 7 Primärluftventilatoren Drei Ventilatoren blasen Luft ein, um die Holzkohle vollständig auszuglühen. Die Menge wird durch Lamdasonden gesteuert. Die erhitzte Luft gast die getrockneten Hackschnitzel aus und trocknet anschließend das frische Brenngut.

10 8 Sekundärluftventilator Der Ventilator bläst, durch Lamdasonden gesteuert, auf halber Strecke zusätzliche Luft ein, um das entstandene Rauchgas vollständig zu CO2 und Wasser zu verbrennen. Die brennbaren Gase und Dämpfe stammen vom Ausgasen des Holzes durch die von der glühenden Holzkohle erhitzten Primärluft.

11 9 Rauchgasrückführung Damit die Temperatur im Feuerraum nicht so hoch steigt, dass die Asche schmilzt und Stickoxide entstehen, wird abgekühltes Rauchgas an drei Stellen der Feuerbox zurückgeführt. Die Menge wird über Temperatursensoren gesteuert.

12 10 Ascheaustrag Am Ende des Vorschubrostes fällt die Asche als nicht flüchtiger Rest der Hackschnitzel in den Ascheaustrag. Diese Rostasche besteht aus den im Holz enthaltenen Mineralien und ist als Dünger geeignet. Es fallen jährlich etwa 200 t an.

13 11 Thermoöl - Abhitzekessel Hier wird Thermoöl durch die heißen Rauchgase aus der Feuerung auf 315 C erhitzt. Das Rauchgas kühlt sich dadurch von etwa 950 C auf 380 C ab. Das Thermoöl kommt vom Economiser 1 mit einer Temperatur von 245. Der Kessel hat eine Leistung von 1,54 MW. Der Abhitzekessel wird ständig durch Druckluftstöße von Asche gereinigt, damit die Wärmeübertragung nicht behindert wird.

14 12 Economiser 1 und 2 Das Thermoöl vom Luftvorwärmer wird im Economiser 2 von 110 C auf 240 C erwärmt durch Rauchgas aus dem darüberliegenden Economiser 1mit 300 C, das dadurch auf 180 C auskühlt. Das zusammengeführte Thermoöl aus dem Economiser 2 und vom Vorwärmer 1 der ORC-Anlage werden im Economiser 1 durch Rauchgas vom Abhitzekessel mit einer Temperatur von 380 C auf 245 C erwärmt. Das Rauchgas kühlt auf 300 C ab und strömt in den Economiser 2. Übertragene Wärmeleistung: 400 kw.

15 13 Luftvorwärmer (Luvo) Durch Thermoöl vom Vorwärmer 2 der ORC Anlage wird Raumluft angesaugt und als Primärluft für die Feuerung auf 110 C vorgewärmt. Das Thermoöl kühlt dabei von 150 C auf 110 C aus. Die übertragene Wärmeleistung beträgt 150 kw.

16 14 Elektrofilter Um Aschepartikel, vor allem die sehr feinen, aus dem Rauchgas zu entfernen, dient der Elektrofilter. Der Gasstrom wird an Spitzen vorbeigeleitet, die mit Volt negativ geladen sind. An geerdeten Platten schlagen sich die geladenen Partikel dann nieder. Von Zeit zu Zeit wird der Staub mechanisch abgeklopft und unterhalb ausgetragen.

17 15 Kamin Den Kamin erreicht das Rauchgas befreit von allen Schadstoffen nach dem Elektrofilter. Mit etwa 160 bis 180 C verlassen nur Wasserdampf und CO2 das BiomasseHeizkraftwerk. Der Kamin ist wärmegedämmt und hat eine Höhe von 25 m und einen Durchmesser von 0,6 m.

18 15a Saugzuggebläse Das Saugzuggebläse transportiert das Rauchgas in den Kamin und sorgt für den nötigen Unterdruck im gesamten Verlauf des Rauchgases von der Feuerbox bis zum Elektrofilter.

19 16 Flugascheaustrag Die Asche, die sich unterhalb des Elektrofilters sammelt, wird durch eine Zellradschleuse mittels Schneckenförderer ins Freie in einen geschlossenen Aschecontainer befördert. Diese Asche ist nicht als Dünger verwendbar. Es fallen ca. 60 t pro Jahr an.

20 17 Verdampfer mit Vorwärmer 1 und 2 Hier erhitzt Thermoöl, das vom ThermoölAbhitzekessel kommt, das Silikonöl der ORCAnlage, das vom Regenerator kommt, auf 270 C, wodurch es verdampft und einen Druck von 9,8 bar erhält. Zur Effizienzsteigerung wird das Silikonöl durch bereits abgekühltes Thermoöl vor dem Verdampfen in den Vorwärmern vorgewärmt. Die Übertragene Wärmeleistung vom Verdampfer den beiden Vorwärmern liegt bei 220 kw.

21 18 ORC-Turbine Der Silikonöldampf aus dem Verdampfer treibt die Turbine. Wegen der Eigenschaften des Arbeitsmittels ist ein Überhitzen des Dampfes nicht nötig. Die Turbine leistet 355 kw und kann auch in Teillast gefahren werden.

22 19 Stromgenerator Der Stromgenerator sitzt direkt auf der Welle der langsam laufenden ORCTurbine. Er erbringt eine Leistung von 355 kw bei einer Spannung von 400 V. Der erzeugte Strom wird über einen Transformator hochgespannt und ins öffentliche Netz eingespeist.

23 20 Regenerator Im Regenerator gibt der abgearbeitete Silikondampf einen Großteil seiner Restenergie an kondensiertes Silkonöl ab als Vorbereitung auf neuerliches Verdampfen. So wird Energie gespart und die Anlage läuft effizienter.

24 21 Kondensator Im Kondensator wird der Silkondampf, der vorher im Regenerator einen erheblichen Teil seiner Restenergie an frisches Silkonöl abgegeben hat, durch Wasserkühlung verflüssigt (kondensiert). Danach transportiert die Kondensatpumpe das Arbeitsmittel weiter.

25 22 Kondensatpumpe Diese Pumpe fördert das kondensierte Silikonöl der ORC-Anlage vom Kondensator zum Regenerator. Da sie die Anlage mit dem Arbeitsmittel speist und wesentlich für den Druckaufbau ist, heißt sie auch Speisepumpe.

26 23 Warmwasserleitung zum Spitzenlastheizwerk Hier wird das Warmwasser, das durch das Kühlen im Kondensator der ORC Anlage 80 warm wurde ins benachbarte Spitzenlastheizwerk geleitet und von dort ins Fernwärmenetz von Bad Tölz verteilt. Von dort kommt es mit einer Temperatur von 60 C zurück und wird wieder dem Kondensator zugeführt. Die übertragene Leistung beträgt kw.

27 24 Thermoöl-Wasser Wärmetauscher Falls die ORC-Anlage nicht in Betrieb ist, wird hier Wärme des Thermoöls auf Wasser übertragen, das ins Fernwärmenetz geht. So kann das Fernwärmenetz unter Umgehung der ORC-Anlage mit einer Leistung von kw betrieben werden.

28 25 Netzpumpen Drei Pumpen transportieren das heiße Wasser zum Spitzenlastheizwerk. Für optimalen Wirkungsgrad sind sie einzeln Drehzahl geregelt. Jede Pumpe fördert maximal 43 m³ pro Stunde und schafft eine Förderhöhe von 15 m bei einer elektrischen Leistung von 32 kw. Eine Pumpe dient als Ausfallsreserve.

29 26 Rückkühler Sollte gelegentlich im Fernwärmenetz zu wenig Wärme abgenommen werden, muss die Temperatur des Wassers aus dem Kondensator der ORC Anlage durch diesen Luftkühler abgesenkt werden.

30 27 Notkühler Hier wird das Thermoöl im Notfall durch das Verdampfen von Wasser abgekühlt, damit es nicht durch Überhitzung zerstört wird. Der Dampf wird durch die Rohrleitung ins Freie geleitet und in die Atmosphäre geblasen. Das Thermoöl wird über eine der beiden Notkühlpumpen zugeführt.

31 28 Notkühlpumpen Diese Pumpen transportieren im Notfall Thermoöl in den Notkühler. Die hintere wird elektrisch aus dem Netz bzw. der Notstromversorgung angetrieben. Sollte der Strom dennoch ausfallen, übernimmt automatisch die vordere, mit Diesel betriebene Pumpe.

32 28a Thermoöl-Hauptpumpe Diese Pumpe sorgt für die Umwälzung des Thermoöls. Bei einer Förderhöhe bis 85 m schafft sie ein Volumen von 59 m3/h. Dafür benötigt sie 18,5 kw Strom und macht 2900 U/min

33 29 Sammeltank für Thermoöl Das in den Rohrleitungen und Wärmetauschern befindliche Thermoöl wird hier gesammelt, wenn das System wegen Revision leergefahren werden muss. Aus diesem Behälter wird das System auch zum Anfahren mit Thermoöl befüllt.

34 30 Steuerung In diesem Raum befindet sich die Steuerung der Biomasseanlage. Akkus erlauben auch bei Stromausfall die Anlage weiterhin zu steuern bzw. ordnungsgemäß herunterzufahren.

35 31 Schaltwarte Dies ist der Ort, an dem im Normalfall Menschen in den Betrieb eingreifen. Auf Monitoren lassen sich die momentanen Betriebszustände, bildlich unterstützt, abrufen und die dokumentierten Parameter der Vergangenheit in Listen und Diagrammen einsehen.

36 32 Notstromversorgung Sollte das Stromnetz ausfallen, liefert dieses mit Diesel betriebene Notstromaggregat mit einer elektrischen Leistung von 80 kva die nötige Antriebsenergie für die elektrisch betriebenen Anlagenteile.