Restsauerstoffgehalt Abgassonden und mehr

Transkript

1 Effizienzsteigerung im Heizwerk Restsauerstoffgehalt Abgassonden und mehr Matthias Göllner, Fa. SEEGEN, Dachverband Biomasseheizwerke Salzburg biomasseboerse.at heizwerkpool.at

2 Abhängigkeit Abgasverlust Verbrennungsrechnung Basis: 40 % Wassergehalt, Heizwert Ho 19 MJ / kg Quelle: Effizienzrechner,

3 Optimierung Restwärmenutzung Anteil Rauchgaskondensationen 50 % aller Anlagen in Salzburg Nutzungsgradsteigerung durchschnittlich unter 10 % Besten Anlagen über 15 %

4 Anlagenwirkungsgrad in Abhängigkeit vom Restsauerstoffgehalt (Lambda) bei unterschiedlichen Brennstoffwassergehalten

5 Vergleichsrechner Eingabe Quelle: Effizienzrechner,

6 Vergleichsrechner Ergebnis Quelle:

7 Verbrennungsoptimierung Derzeit versteht man meist unter Verbrennungsoptimierung: Erneuerung der Regelungstechnik (Verbrennungsregelung) Aufrüstung der Messtechnik O 2 Sonde Anpassung der Kessel Hardware an den Stand der Technik Primärluftaufteilung Konventionelle Rauchgasrezirkulation Beobachtungen aus der Praxis und Messungen: Anlagentechnik: ALT aber GUT Emissionsmessungen: Vergleich zu moderner Anlagentechnik Praxisbeispiele alternative Verbrennungsoptimierung HW Söll: optimierte Rauchgasrezirkulation HW Grödig: optimierte Verbrennungsrandbedingungen

8 Verbrennungsparameter Verbrennung abhängig von Verbrennungsparameter (3 T) Temperatur Time Turbulenz Hardware (Feuerbox, etc.) Geometrie und Größe Luftstufung Verbrennungslufteinbringung und - verteilung Messtechnik und Auswertung Betriebsparameter Temperatur Verbrennungsluft Rezirkulation (Art und Aufteilung) Betriebsparameter (Primärluftaufteilung) Optimierung der Messtechnik AT Abgastemperatur % O 2 Restsauerstoffgehalt CO Kohlenmonoxyd Grenzwert 250 NOx Stickoxyde Grenzwert 250

9 Verbrennungsoptimierung Entscheidend für den vollständigen Ausbrand ist die sogenannte 3 T-Regel : TIME (Zeit): Die vollständige Oxydation benötigt ausreichend Zeit. TEMPERATUR: Die benötigte Zeit hängt von der Temperatur ab. 800 C 1 Sekunde Verweilzeit 600 C 5 Sekunden nötig TURBULENZ: Die Brenngase müssen in ausreichender Weise mit dem vorhandenen Sauerstoff aus der Verbrennungsluft in Kontakt treten. Kühlere Verbrennungsluft verhält sich zäher als heißes Brenngas Heiße Verbrennungsluft => bessere Durchmischung => kürzere Verweilzeit Erkenntnisse aus Öl- und Gasfeuerungen, sowie Müllverbrennungsanlagen: FLOX Brenner: Flammenlose Oxydation Durch interne Rezirkulation (Heißgasrezirkulation und intensiver Vermischung mit der Verbrennungsluft oxydiert der Brennstoff gleichmäßig im gesamten Brennraum. Niedrige NOx Emissionen; höherer Wirkungsgrad OVER FIRE AIR : Gestufte Rezirkulation oberhalb der Flamme Die Rezirkulation wird in der Primärzone oberhalb der Flamme eingebracht Niedrige NOx Emissionen; höherer Wirkungsgrad Im Kraftwerksbau wird zum Teil auf eine Sekundärluftbeimischung verzichtet!

10 Optimierungspotential Praxis

11 Analyse Verbrennungsparameter Bandlastkessel: Kesselbaujahr 1999 Thermoölkessel Prozesswärme Industriehackgut, Waldhackgut, Rinde Keine Rauchgasrezirkulation vorhanden Verbrennungsluftaufteilung Ein Ventilator für Primär und Sekundärluft Primär / Sekundärluftaufteilung mittels Regelklappe im Primärluftkanal Primärluftaufteilung: Handklappe Verbrennungslufttemperatur 120 C Optimierungsschritt: Systemumstellung Restsauerstoffsonde Diese Werte sind in den verschiedenen Lastfällen erst nach der Umstellung der Sonde möglich.

12 Restsauerstoffmessung O2 Messung Restsauerstoffsonden konventionell: Hauptsächlich Sprungsonden im Einsatz Messbereich stark vergrößert Anpassung an bestimmtes Lastband, welches vom Kesselhersteller definiert wird stark temperaturabhängig Alterungsbedingte Drift der Sonden Breitbandsonde incl. Steuergerät Exakte Steuerung der Sondentemperatur Automatischer Abgleich Kostengünstig

13 Voraussetzungen zur Verbrennungsoptimierung Optimierung Messtechnik Restsauerstoffsonden Regelmäßige Verbrennungskontrolle mittels Rauchgasmessgerät Neuer Ansatz in Planung, Optimierung und Betrieb: Die Kessel sind auf Nennlast ausgelegt und sollen in diesem Bereich betreiben werden. In der Praxis befinden wir uns zum überwiegenden Teil nicht im Nennlastbereich Schwachlastbetrieb Wird ein Kessel nicht in diesem Optimum betrieben, müssen Maßnahmen getroffen werden, die die Randbedingungen bei Nennlast herstellen.

14 Ausblick 2016 / 2017 Tauschaktion Restsauerstoffmessung Optimierung Visualisierung und Auswertung Nachrüstaktion Rauchgas Rezirkulation Optimierte Einbindung und Regelung Erweitertes Meßprogramm zur Verbrennungsoptimierung Lernprozess in Planung, Optimierung und Betrieb => Der Kessel (Regelung) muss sich dauerhaft im Optimalbetriebszustand befinden. => Befindet der Kessel sich nicht im optimalen Betriebszustand, muss dieser durch verschiedene Maßnahmen hergestellt werden.

15 Matthias Göllner, Fa. SEEGEN, Dachverband Biomasseheizwerke Salzburg biomasseboerse.at heizwerkpool.at