Strom & Wärmeerzeugung aus Holz mittels neuartigem Feuerungs- und Kesselsystem

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1 Strom & Wärmeerzeugung aus Holz mittels neuartigem Feuerungs- und Kesselsystem Kohlbach Gruppe Agenda Unternehmensvorstellung Vergleich ORC Dampfturbine Neues Kessel- und Feuerungssystem Anwendungsbeispiele 1

2 Erfahrung, Innov ation, Zuv erlässigkeit über 60 Jahre Erfahrung umfassendes Wissen um den Energieträger Holz modernste Technologien und Fertigungstechniken Innovationen und permanente Weiterentwicklungen 3 Die Kohlbach-Fabrik der Zukunft Spatenstich: Fertigstellung: 02/

3 Verbundene Unternehmen Schako Energie AG Vertrieb Schweiz Buccleuch BioEnergy Limited Vertrieb Groß Britannien, Irland KBT Bioenergietechnologie GmbH Vertrieb und Engineering in Nord-West-Ost-Deutschland, Benelux Servamic GmbH Service, Montage und Anlagenoptimierung in Nord-West- Ost-Deutschland, Benelux KBE Bioenergie d.o.o. Varazdin Vertrieb, Engineering und Service in Südosteuropa KBF Kohlbach Bioenergie S.A.S Frankreich Vertrieb und Service in Frankreich 5 Unsere Produkte Anlagen von 400 bis kw pro Modul Brennstoff: alle naturbelassene Resthölzer Warm- und Heißwasser-, Dampf- und Thermoölkessel Vorschubrostfeuerungen und Sonderfeuerungen Strohfeuerungen und Pelletsfeuerungen Rauchgaskondensationen und Filteranlagen komplette Kesselhäuser und Brennstofflogistik Cogenerationslösungen (Kraft-Wärme-Kälte Kopplungen) mit ORC-Technologie mit Dampftechnologie mittels Dampfturbine 6 3

4 kw Technologien Stromerzeugung aus Holz - Leistungsbereiche Wärme Strom Mehrstufige Dampfturbine Stirlingmotor Einstufige Dampfturbine Biomasse- ORC-Prozess stat. Holzvergaser Wirbelschicht- Holzvergasung 7 Vergleich ORC - Wasserdampf Organisches Arbeitsmedium anstelle von Wasser Niedrigere Systemtemperaturen und drüc ke, kein Tropfensc hlag in der Turbine. Größere Mol ekulardic hte, daher niedrigere Volumenströme erforderlich. Energietransfer Biomassekessel - ORC-Verdampfer Kein direkt befeuerter Dampferzeuger, unterliegt nic ht der Dampfkessel verordnung. Keine Speisewass eraufbereitung erforderlich, kompakte Bauweise. Fast keine Schnittstelle zwisc hen Thermoöl kreis und ORC - Verdampfer. Turbine mit geringer Drehzahl und direktem Antrieb des Generators Einfac he Bauart, geringer Verschleiß. Hervorragender Teillastwirkungsgrad, ideal im kleinen Leistungsbereich. Wasserdampfkreis und Dampfturbine Hoher Druck (>30bar) sowi e hohe Heißdampftemperatur (>400 C) erforderlich. Schlec hter T eillastwir kungsgrad, Gefahr von Tropfenschl ag in der Turbine. Volllastanlagen, geeignet im größeren Leistungsbereich. Viele Schnittstellen z wischen Dampfkreis und T urbine. 8 4

5 Einsatzbereiche ORC - Wasserdampfturbine ORC - Turbine Für geringere, elektrische Leistungen (bis max.2.200kw el.). Wärmegeführte Anlage im Bereich von % der Nennleistung, zb. Fernheizwer ke, Spänetrockner, H olztrockner usw. mit Vorlauftemperaturen bis ca.95 C nach dem ORC-Modul. Dampfturbine Für größere, elektrische Leistungen. Anlagen im Leistungsbereic h von % der Nennleistung. Ideal bei höheren Vorlauftemperatur en (>95 C) nach der Turbine oder Entnahme von Prozessdampf. Anwendungsbeispiel ORC Bioenergie Vulkaneifel: Nennleistung Thermoöl kessel 6.715kW, ORC-Modul ca.1.280kw el.. Prozessenergie für H olztroc kenkammern mit c a.95 C. Anwendungsbeispiel Dampfturbine Zott-Mertingen: Nennleistung Dampfkessel kW bei 13to/h, 37barü, 425 C, Dampfturbine ca.2.600kw el. i m Kondens ationsbetrieb. Geregelte Dampfentnahme bei 12bar. 9 ORC Energetische Nutzung v on Biomasse Thermoöl- Erhitzer und TÖ-ECO Elektrofilter zur Rauchgasreinigung Brennstoff Feuerung T V = 950 C 280 C 190 C T R = 180 C G 310 C 240 C Luftvorwärmer ORC- Turbine Regenerator T V = T R = Verbrennungstemperatur Rauchgastemperatur ORC- Kondensator ORC-Verdam pfer 90 C 60 C Thermoölkr eislauf ORC-Kreislauf Heizwasserkreislauf Verbrennungsluft 10 5

6 Temperatur (Celsius) 7 00 Thermodynamischer Vergleich ORC - Wasserdampf Water T [C] bar bar 10 0 bar 20 bar T-s-Diagramm v on einem Kreisprozess Wasser/Wasserdampf bar x=0.0 Temperatur (Celsius) bar 0.40 bar x= 0.9 s [kj/kg-k] Entropie x=1.0 R ( n - B u t a n, C H 3 C H 2 C H 2 CH 3 ) T [C] bar bar bar 0 Alle Rechte 0.0vorbehalten! s [kj/kg -K] Entropie T-s-Diagramm mit eine m möglichen Kreisprozess für einen ORC-Prozess 11 Brennstoffe Vergangenheit Heute Rinde, H ac kgut, Sägespäne Grünschnitt, Landsc haftspflegeholz Höherer Verschmutz ungsgrad 12 6

7 System K8 (bis 8 MW) Kessel mit Abreinigung 1.2 Feuerbox 1.3 Entaschung 2.1 Schubstangen 2.2 hydraulischer Querförderer 13 System K8 + K12 - Beschickung Siloaustr agung mit hydraulischem Direkteinsc hub Abschereinheit in massiver Ausführung Hydraulischer Direktei nschub mit 2 Abscherei nheiten 14 7

8 herkömmliches System am Beispiel ein er Thermoölkesselanlage für eine ORC-KW K 9.790kW TÖ-Kessel 3 o. 2-Zug oben o. seitlich stehend Feuerung = T ype K 8: Für Brennmaterial mit geringen Staubemissionen und geringer Verschlac kungsanfälligkeit Reinigung ober halb des Gewöl bes bei aschereichen Brennstoffen problematisch große Spannweite und Stich des Gewölbes bei Anl agen über 10M W aufwendige ober e Feuerboxdecke wenig Platz für Revisionsarbeiten unterm Rost Hydraulikz ylinder im heißen Bereich Geringere Reisez eit und Verfügbar keit Kessel = T yp e TÖK3: unzugänglich zwischen den Zügen erhöhter Verschleiß durch Druckluft und Rauchgasfehlströmungen 15 Das neue Feuerungssystem K12 Thermoölkesselanlagen von 3.240kW kW Nennleistung (ca.14mw BWL) Warm- und Heißwasserkessel bis kW Nennleistung (ca.14mw BWL) Satt- und Heißdampfkessel bis 20to/h (ca.18mw BWL) Brennstoffe werden schwieriger (Grünschnitt, Landschaftspflegeholz, usw.; höherer Verschmutzungsgrad wie Erde, Blätter, Nadeln, Feinanteil) Vorteile: bessere Zugänglichkeit der gesamten Anlage (Wartung, Reparatur) Geringere Anfälligkeit für Verschmutzung und Verschleiß Höhere Verfügbarkeit der Gesamtanlage auch für größere Leistungen realisierbar Einbau eines Notkamines möglich kompatibel für Thermoöl-, Dampf-, Warm- und Heißwasserkessel 1.Anlage in Betrieb, 6 Anlagen in Bau 16 8

9 Feuerungssystem K12 mit neuen TÖ-Kessel - TÖSK kW Einbau Notkamin möglic h Entaschung der gesamten Anlage möglich Feuerfestauskleidung: Wände schamottiert, Übergänge betoniert nach Sekundärluft schamottiert Vorteil: im Werk vorschamottierbar 1. Feuerbox 2. Strahlungsteil 3. Konvektionsteil 4. Economiser/ Luftvorwärmer 17 Feuerungssystem K12 mit neuen TÖ-Kessel - TÖSK kW (1) Feuerung K12 (2) Strahlungsteil horizontal (3) Strahlungsteil vertikal (4) Konvektionsteil (5) HT-Economiser (6) NT-Economiser (7) Luftvorwärmer (8) Multizyklon (9) Abgaskanal 18 9

10 Feuerungssystem K12 mit neuen TÖ-Kessel - TÖSK kW (1) Feuerung K12 (2) Strahlungsteil horizontal (3) Strahlungsteil vertikal (4) Konvektionsteil (5) HT-Economiser (6) NT-Economiser (7) Luftvorwärmer (8) Multizyklon (9) Abgaskanal 19 Simulation Feuerungssystem K kW Sekundärluftei ndüs ung Eine opti male Durchmischung im Sekundärbereich ist anhand des homogenen T emperatur verlaufes er kennbar 20 10

11 Proj.Weinzierl K kW (14MW BWL) Rauchgasaustritt Warmwasser kess el 12M W Hydrauliks toker Entasc hung 21 Simulation Feuerungssystem K kW Proj. Weinzierl BWL 14MW 22 11

12 Fertigung und Lieferung aus einer Hand Strahlungsteil horizontal Strahlungsteil vertikal Konvektionsteil Konvektionsteil Economiser Lieferung 23 Feuerungssystem K12 mit TÖSK2 am Beispiel Heizkraftw erk Bioenergie Vulkaneifel Nennleistung Thermoölkessel 6.715kW, ORC - Modul ca.1.280kw el. Schematische Darstellung Feuerbox mit Thermoölkesselanlage Außenansicht Heizkraftwerk 24 12

13 Heizkraftw erk Bioenergie Vulkaneifel Thermoölverrohrung Feuerbox, Strahlungs- und Konvektionsteil 25 Heizkraftw erk Bioenergie Vulkaneifel ORC - Modul mit Verdampfer, Turbine und Generator Thermoölpumpen, Notkühlpumpe 26 13

14 Heizkraftw erk Bioenergie Vulkaneifel Schaltwarte Strömungsüberwachung jedes einzelnen Ganges Feuerbox K12 27 Prozessv isualisierung TÖSK

15 Prozessv isualisierung TÖSK2 Thermoölprimärkreis Vorteile der Notkühlv erschaltung: Redundanz durch 3 Notkühlpumpen Dieselpumpentest ohne Notkühler Dieselpumpe auf 90% ausgelegt Pumpen mit abgekühltem Öl beaufschlagt Wechselabsperrventil, pneumatisch, (Sicherheitsstellung in Richtung Notkühler) 29 Prozessv isualisierung TÖSK2 Netz 30 15

16 Heizkraftw erk Mertingen Nennleistung Dampfkessel kW bei 13to/h, 37barü, 425 C, Dampfturbine ca.2.600kw el. im Kondensationsbetrieb Brennstofflager Außenansicht Heizkraftwerk 31 Heizkraftw erk Mertingen Feuerbox, Dampfkessel Dampfturbine 32 16

17 Prozessv isualisierung Heißdampfkessel 33 Prozessv isualisierung Dampfkreislauf 34 17

18 Das neu e Feuerungssystem K 12 mit Satt- oder Heißdampfkessel (Großwasserraumkessel bis 40 bar) bis 20to/h (ca.18mw BW L) Vorteil: Hohe Verfügbarkeit durch längere Reisezeiten Kessel 15to/h, 40bar ü, 425 C 35 Das neue Feuerungssystem K12 mit Heißdampfkessel (Wasserrohrkessel bis 70 bar) Vorteil: Großkraftwer kstechni k auch im klei nen Leistungsbereich (< 20 MW BWL) realisierbar

19 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Kohlbach Gruppe Ein Unternehmen mit Tradition Kohlbach A-9400 Wolfsberg Grazer Straße 23 Tel.: +43 (04352) Fax.: +43 (04352)