BIOKOMPAKT Heiztechnik GmbH Froschau 79; A-4391 Waldhausen Tel. (0043) 07260 4530 - Fax. (0043) 07260 45304 E-Mail: gerlinger@biokompakt.com - Internet: www.biokompakt.com E-Mail: gerlinger@biokompakt.com - Internet: www.biokompakt.com
Familienbetrieb in A-4391 Waldhausen im Strudengau (OÖ.-NÖ. Landesgrenze, 6 km nördl. Donau) 35 Jahre Erfahrung mit Biomassefeuerungen.
Stirlingmotor und Biomassekessel eine sinnvolle Kombination? Vorteile: Die eingesetzte Energie aus Biomasse ist günstig Dadurch ist der Betrieb kostengünstiger als im Gas oder Ölkessel und somit die Investition überhaupt erst rentabel. Nachteil bzw. Problematik: Biomasse enthält Asche welche zur Verschmutzung der Wärmetauscher bzw. des Erhitzerkopfes führt. Das Abgas enthält beim Start des Kessels unverbrannte Stoffe ( Kohlenwasserstoffe) welche an den noch kalten Flächen kondensieren und eine teerartige, klebrige Schicht bilden, an der die Asche sehr gut haftet und Isolierschichten aufbaut. Diese Isolierschicht behindert den Wärmeübergang vom Abgas auf das jeweilige Medium also Wasser im Kessel und das Gas im Erhitzerkopf des Stirling. Nanobeschichtung die Lösung? Die Beschichtung des Erhitzerkopfes mit Nanopartikel soll die Verschmutzung vermindern und die Reinigung wesentlich erleichtern.
Verschmutzung im Kessel Häufiges Starten, nasser Brennstoff oder eine falsche Einstellung des Kessel führt zur Bildung einer Isolierschicht aus Teerkondensat welche den Wärmeübergang und somit den Wirkungsgrad des Kessels herabsetzt. Diese Schichten können bei Bedingungen die diesen Vorgang begünstigen bis zu mehreren Millimetern stark werden. Erst bei ausreichend hohen Temperaturen verliert diese Schicht ihre Bindung mit dem Wärmetauscher. Somit tritt an Oberflächen aus reinem Stahl unter bestimmten Bedingungen ein Selbstreinigungseffekt auf. Die meist rauhe Oberfläche des Wärmetauschers reicht aus, um diese Verschmutzung festzuhalten und das Ablösen dieser Schichten zu verhindern.
Selbstreinigende Effekt der Nanoschicht Eine Schicht aus Nanopartikel unterstützt diesen selbst reinigenden Effekt, weil die Oberfläche aus besonders kleinen Teilchen besteht die diesen Rückständen weniger Halt geben und auf Grund der Schwerkraft zu Boden fallen. Eine mechanische Reinigung der Oberfläche darf nur sehr vorsichtig erfolgen, weil die Nanoschicht zerkratzt werden könnte und der selbst reinigende Effekt dadurch wesentlich verschlechtert bzw. vollständig zerstört wird. Diese Bleche wurden nur durch darüberstreichen mit einem Finger gereinigt bzw. abgewischt.
Selbstreinigende Effekt der Nanoschicht Dieser selbstreinigende Effekt wird verstärkt wenn die Wärmetauscherflächen senkrecht angeordnet sind damit diese Schicht nach unten wegrutschen kann. Man sieht in diesem Bild, daß die senkrecht angeordnete Schicht bereits bei geringer Schichtstärke abgefallen ist. Wogegen an den waagrechten Flächen die Schichtstärke mehrere mm beträgt. Die Wirksamkeit dieser Nanobeschichtung wird im Projekt NANOSTIR an dem Erhitzerkopf des Stirlings und an den Wärmetauscherflächen des Kessels getestet.
Die Nanobeschichtung Es stehen mehrere Beschichtungen unterschiedlicher Zusammensetzung zur Auswahl Um die geeignete Beschichtung zu finden wurden 4 unterschiedliche Schichten auf 2 unterschiedlichen Trägermaterialien getestet. Bei den Trägermaterialien handelt es sich um Edelstahl mit der Werkstoffnummer 1.4571 und 1.4841.
Die Nanobeschichtung Die Musterbleche verblieben mehrere Monate im Brennraum des Kessels um dessen Temperaturbeständigkeit zu testen. Danach wurden diese Musterbleche zur Analyse zur Firma ITN gesendet. Die Muster wurden ungereinigt zur Analyse gesendet um die Haftung der Verschmutzung an den Blechen ebenfalls zu testen. Auf Grund dieser Versuche wurde die am besten geeignete Beschichtung bestimmt.
Vorbereitung zur Beschichtung Um eine gute Haftung der Nanoschicht zu erreichen wurde der Kessel aus blankem Blech gefertigt. Der Flugrost vor dem Auftragen der Nanoschicht entfernt und die Oberfläche entfettet. Das Bild oben zeigt den Brennraum, das Bild links den Wärmetauscher vor dem Beschichten.
Kessel nach der Beschichtung Die Beschichtung wird mittels Sprühpistole aufgetragen. Bild links zeigt den fertig beschichteten Brennraum. Der Wärmetauscher sowie die Ascheabsetzkammer ist für die Sprühpistole zu eng. In diesem Bereich mußte die Beschichtung mittels Walze aufgetragen werden.
Kesseladaptierung Diese Darstellung des Kessels zeigt einen normalen Biokompakt ECO 50 Kessel.
Kesseladaptierung Um den Stirling in den Kessel Einbauen zu können, wurde eine Sonderausführung konstruiert die eine Öffnung (1) oberhalb der Brennkammer aufweißt.
Kesseladaptierung In diese Öffnung wird der Flansch (2) mit den Halterungen ( 3) eingesetzt an welchen der Stirling befestigt wird.
Kesseladaptierung Hier sieht man wie der Stirling (4) im Kessel platziert ist. Der größte Teil der Flächen des nanobeschichteten Erhitzerkopfes des Stirling (5) sind bei dieser Einbaulage senkrecht angeordnet, was den selbstreinigenden Effekt der Nanoschicht unterstützt.
Kessel mit Nanoschicht Stirling im Kessel eingebaut. Rechts im Bild zu sehen ist das Schwungrad mit dem innenliegenden Generator.
Die Steuerung des Stirling Motors Das starten des Stirling- Motor wird von der Regelung MC V des Kessels nach dem Erreichen einer unteren Temperaturgrenze eingeleitet. Die Regelung überwacht laufend die für den Betrieb des Stirling Maßgebenden Parameter. Weicht einer dieser Parameter von den Sollwerten zu weit ab, wird der Stirling außer Betrieb genommen. E-Mail: gerlinger@biokompakt.com - Internet: www.biokompakt.com
Der Weg des Brennstoffes durch den Kessel 1) Antriebsgetriebe Raumaustragung 2) Austragschnecke 3) Lager der Schnecke 4) Klauenkupplung 5) Rührwerkgetriebe 6) Blattfedern 7) Offener Schneckenkanal 8) Geschlossener Schneckenkanal 9) Rückbrandklappe 10) Stokerschnecke 11) Antriebsgetriebe für Stokerschnecke 12) Vergasungszone 13 Wirbelbrennkammer 14) Ausbrandzone 15 Ascheschnecke 16) Getriebe für Ascheschnecke 17) Aschenbehälter 18) Sprinklerventil 19) Holzboden 20) Erhitzerkopf des Stirlings 21) E-Starter für Stirling 22) Schwungrad mit Generator
Der Weg des Rauchgases 1) Feuerraum 2) Erhitzerkopf des Stirling 3) Wärmetauscher 4) Ascheabsetzkammer 5) Flugaschenlade 6) Abgasgebläse 7) Rauchrohranschluß 8) Stirlingmotor 9) E Starter 10) Kesseltür
Der Weg der produzierten Wärme zu den Abnehmern Kesselfühler Flußrichtung Kesselregler (Manuelbetrieb) Sicherheitstemperaturbegrenzer Flußrichtung AB B A SKB Schwerkraftbremse Flußrichtung Rücklauffühler Solar- Anschluß SKB 3 - Weg Mischer BIOKOMPAKT SM 4.6 Flußrichtung
Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit: BIOKOMPAKT Heiztechnik GmbH Froschau 79; A-4391 Waldhausen Tel. (0043) 07260 4530 - Fax. (0043) 07260 45304 E-Mail: gerlinger@biokompakt.com - Internet: www.biokompakt.com wünscht Ihnen noch einen schönen Tag. E-Mail: gerlinger@biokompakt.com - Internet: www.biokompakt.com