BHKW in Industrieprozess integrieren - Turbine?

  • Im Rahmen der Arbeit ist der RoI nicht wichtig, aber mich würde es natürlich freuen, wenn die Arbeit auch teilweise umgesetzt wird.


    Die 500°C reichen aus, da die Abwärme "nur" zur Trocknung genutzt werden soll, doch die Trocknung verbraucht ca. 53% der Energie. bei 6000 Mwh Gas/Monat sind das über 3000 Mwh pro Monat. Da macht eine etwas genauere Betrachtung schon Sinn.

  • ok,


    das sind rund 4,2MW - die GPB17D nimmt 6,3MW auf und hat 1,7MWe bei 26,9% http://www.kawasaki-gasturbine.de/produkte/gpb17d


    mfg


    mal noch was zu ORC.


    http://www.gmk.info/ORC_Abwaerme.109.html?


    http://www.durr-cyplan.com/de/…produkte/auf-einen-blick/

  • Damit wird die Ziegelei aber auch Stromproduzent, das ist nicht gewollt.


    es gibt ein System aus Verbundluft, d.h. dass ein Teil der Luft aus dem Ofen für die Trocknung abgezweigt wird. Wenn weniger Luft aus dem Ofen genommen wird, ist dieser automatisch sparsamer. Somit geht es in erster Linie darum, eine Entlastung zu generieren.


    Auf den Trockner, in denen die Abwärme genutzt werden soll, befinden sich jeweils ein Gasbrenner mit 500KW. Diese könnten im Optimalfall substituiert werden.


    Die ORC Varianten sind zu groß. Ich habe ca. 400KW auf einem Temperaturniveau von 90°C und evtl. noch Abwärme aus dem BHKW, wenn das nicht komplett im Trocknungsprozess unterkommt, bzw. bei Motorabwärme.


    Gruß

  • das ist klar, welcher Anteil muß an Frischluft zugesetzt werden um die Feuchte abzuführen??


    Eine Turbine arbeitet immer mit Frischluft nur damit hat Sie einen akzeptablen elektrischen Wirkungsgrad.


    Zum Stromproduzent werdet Ihr so oder so, egal ob jemals eine kWh physikalisch von Euch ins Netz gelangt.


    mfg

  • Ist klar, aber man will effektiv nur minimal einspeisen...


    Was meinst du mit Frischluft? Im Moment wird der Trockner komplett mit Luft aus dem Ofen versorgt. der Volumenstrom ist 38.000 m³/h

  • Klar, der Austausch erfolgt über die Decke/ Dach. Da die Luft aber gesättigt ist, ist eine Rückgewinnung nur über einen aktiven Wärmetauscher interessant, aber leider (noch) zu teuer. Bei einem passiven Wärmetauscher würde Kondensat ausfallen, und es wäre sehr Aufwendig das abzuführen. In der Stunde werden so 1800kg Wasser abgeführt


    Der Ofen gibt 2000 KW ab + 500KW Zusatzheizung macht das in Summe 2500KW

  • Als Nachkomme von Zieglern habe ich keinerlei Ahnung, wie die Dinger funktionieren und ich versuche, hier mal Genaueres über eine moderne Anlage zu erfahren. Habt Ihr ein link, das die Anlagenschematik aufzeigt?Mit Temperaturen? Histrorische Ziegeleien sind zu uninteressant.
    Überall nur Ziegelei- und Backsteinkulturfabriken...


    Habe ich das richtig verstanden: Der Brennofen hat nicht viel Abgas, deshalb ist für den Trockner ein Zusatzbrenner installiert, dessen Temperaturgefälle zur Trockenkammer, genau, wie das Abgas des Röhrenofens, man nutzen kann. Ferner, falls überhaupt möglich, allenfalls die Abwärme der Trockenkammer?
    90 Grad? Da fällt mir nur Fernwärmeheizung ein.
    Zusatzbrenner: 25% elektrischer Wirkungsgrad einer Gasturbine, die man mit möglichst wenig Abgas des Brennofens vorwärmen kann, macht wegen dann deutlich höherem Zusatzwärmebedarf doch einen Großteil bis 100% zur Deckung des Strombedarfs aus?


    Wenige Grad höhere Trocknungsgastemperaturen kompensieren doch den dann höheren Feuchtegehalt des Trocknungsgases?
    Da freut sich dann meine Fernwärmeleitung drüber.


    Mmmh, andere Idee, Trocknung über Wärmepumpe (nur Luftentfeuchtung). Ja, ich habe es mit den Dingern. Bei 90 Grad hat die gesättigte Luft einen ganz schönen Wärmeübergangskoeffizienten... Im Winter Fernwärme. Wärmepumpe regelbar, je nach Wärmebedarf der Ziegeleisiedlung.


    Wenn das so funktionieren würde, sähe ich ein sehr hohes Einsparpotential. Warum dann nicht die Ziegelei mitten im Wohngebiet?
    Nebeneffekt: Die nasse Fernwärmeauskopplung ist gleichzeitig Abgaswäsche.


    Mist, nur historisches Gelabere im Netz.


    Halt, da ist was, könnte das einer neueren Ziegelei ähnlich sein?


    Backstein aus der Schweiz

  • Hallo,


    Fernwärmeheizung wäre mit Abstand die effektivste Nutzung. Leider gibt es da einige Probleme.


    1. Die Ziegelei steht am Ortsrand
    2. Der Ort hat kein Nah- /Fernwärmenetz
    3. Die Ziegelei kann keinen 100% Nutzungsgrad garantieren (Wartung, konjunktureller Stillstand)


    Somit wäre die Installation eines Netzes sowie eine Redundanz für Produktionsausfall notwendig.


    Diese Kosten will aber weder der Ort, noch das Unternehmen tragen.


    Also wohin mit der Wärme??

  • Nein,


    es sollte nur so viel Wärme erzeugt werden wie für den Prozess benötigt wird!! Und eben auf dem Temperaturniveau des Prozesses - deshalb scheidet für mich ein Motor-BHKW aus denn ein Großteil der Wärme wird dort aus dem Kühlkreislauf mit etwa 80-110°C (je nach Modell) anfallen.


    Zurück zum Prozess:


    Die Turbine benötigt Frischluft, Ihr könnt die Turbine also nur so groß Dimensionieren das Ihr Abgasvolumenstrom dem der abgeführten gesättigten Luft entspricht - sonst bläht ;-_ Ihr den Tunnel auf. Ein weiterer limitierender Faktor ist der Wärmebedarf , aktuell 2*500KW.


    Da der Trocknungsprozess langsam und stetig geschehen muß - sonst gibts Risse - gibt es für jedes Temperaturlevel Bedarf.


    Also die Turbine direkt in den Trockenbereich blasen lassen der die 500°C benötigt. Dann die Luftströmung weiter mit Gas aufheizen bis im Ofen die E-Wendeln mit 1200°C übernehmen.Die abgeführte gesättigte Luft kühlen und das Kühlmedium am Anfang des Trockenprozesses
    ( 90°C ) wieder verwenden.


    Damit spart Ihr elt. Arbeit - soviel wie die Turbine erzeugt - und gleichzeitig kappt Ihr die Leistungsspitzen Strom und Gas !! Das sollte schon bares Geld bringen.


    Die Turbine bei Meindl war/ist eine 800er Kawasaki und sie ist im Trocknungsprozess integriert!


    Die ORC von DÜRR gibts ab 70KW - das würd ich aber extra und losgelöst von der Turbine betrachten.

  • Danke für de Info,


    Bei einer Turbine in der Größenordnung (z.B. 800KW) muss der Ofen so umgebaut werden, dass dort nur noch ein sehr geringer Teil an Heißluft entnommen wird. Dadurch wird der Ofen im Verbrauch reduziert. Die nun für den Trockner benötigte Heißluft muss durch das BHKW erzeugt werden, und kann bis zu einer bestimmten Menge durch den Ofen ergänzt werden. Somit könnte man das bestehende System am Trockner belassen.


    Die Spitzenlast an Strom ist zur Zeit egal, könnte aber im Rahmen der Installation eines BHKW´s interessant werden.


    Da es sich um ein bestehendes System handelt, stelle ich mir die Integration des 90° warmen Mediums in den Trocknungsprozess als sehr Kostenintensiv vor.


    Auch wenn es technisch machbar ist, möchte ich die Wirtschaftlichkeit im Auge behalten.


    Die ORC von Dürr hat aber ein Temperaturniveau, das ich nicht erreiche.


    Gruß Micha

  • Ich hoffe, dass ich hier nicht zu sehr störe, aber Verfahrenstechnik interessiert mich.
    Da Ziegel einen idealen Rekuperator darstellen, suchte ich zunächst in der Richtung. Im Brenntunnel ist das Rekuperationsprinzip aber normalerweise schon ideal genutzt, da gibt es keine Verbesserung.
    Den Tunnel druckfest auszuführen, wäre für eine Turbinenanwendung ideal, aber viel zu aufwendig. kontinuierlicher Prozess, Luftschleusen...Ein Druckverhältnis von 1:2 würde allerdings genügen. Für einen Turbinenbauer sehr reizvoll. Aber die Ziegelproduktion steht im Vordergrund.


    Schwankende Produktion, Stillstandzeiten, im Gegensatz zu Planungswirtschaftsanlagen der DDR, wo ich viele Anlagen mit km-langen Fernwärmeleitungen vorfand, entfällt diese Möglichkeit.


    90 Grad, die Frage, welches tiefere Temperaturniveau Bei Rückkühlung vermutlich nicht tief genug. An der afrikanischen Westküste stand ein französisches , aufgegebenes Projekt, das Direktverdampfung und Kondensation von Meerwasser und Wasserdampf verwendete, bei nur 18 Grad Temperaturdifferenz. Hier liegt der Wasserdampfdruck sehr viel höher, die Korosivität ist geringer. Insofern sehr viel günstigere Bedingungen.
    Wichtig wäre hier: 90 Grad heißes Wasser, das stark abgekühlt werden müsste, oder dauernder Nachschub von Wärme bei konstant 90 Grad Temperaturniveau?
    Ferner, kommt das Kühlwasser aus einem geschlossenen System?
    Würde wahrscheinlich ein Prototyp...
    Im Wärmepumpenbereich sind ORC-Anlagen bei Niedrigdiffernzen schon angedacht...mehr wohl nicht. Nur Wasserdampf zu verwenden, hätte demgegenüber Vorteile. Rieseltauscher sind klein, die Abmessungen isehr erträglich...
    Nein, in die Nähe von 500kW kommt man da aber nicht. Vielleicht 10% Exergienutzung. 8% Gesamtwirkungsgrad. Da ein- bis zweistufige Radialturbine, relativ gut anpassbar an unterschiedlichen Durchsatz. Das wären gerade mal 32kW aus 400kW Abwärme.
    Was mich wundert, wo gehen die anderen 47% hin? Ist da nicht ein viel höheres Temperaturniveau?
    Die Versorgung des Trockenraumes mit dem Abgas einer Turbine, dabei sollte es wohl bleiben...
    Mal sehen, was die Hannovermesse sagt...
    Ich bin Theoretiker, das merkt Ihr schon.

  • Die 47% verbeleiben im Tunnelofen. Die Energie geht in die Brennung, Verluste durch Ein- und Ausfahren, Verluste durch Unterwagenkühlung (Hier liegen die 90°C), Isolationsverluste


    Werde auch auf der Hannovermesse unterwegs sein und mir einige Sachen im Bereich BHKW und ORC anschauen, und Infos abholen. Mal schauen in wie weit mich das dann weiter bringt.


    Gruß Micha

  • Ich suche vergeblich nach einer Schemazeichnung, die den Röhrenbrennofen erklärt. deshalb stelle ich erst einmal eine Frage:
    Ich stelle mir den Röhrenofen so vor, dass hier auf einer Seite kalte Luft engeblasen wird und im geregelten Gegenstrom das Brenngut dem Luftstrom entgegengefahren wird, etwa in der Mitte erfolgt die Wärmezufuhr. dabei wird keine Wärme verbraucht, sondern , bis auf die Verluste, rückgewonnen. Mit "verbrauchen "meine ich, dass der Brennvorgang, der meiner Meinung nach ein Sintervorgang ist, exotherm verläuft, es wird eine geringe Menge zusätzlicher Wärme frei.
    Die volle Heizleistung von einem Megawatt geht in die Verluste und die Abzweigung für die Trocknung. Da mit den Brennern zusätzliches Heizgas eingeblasen wird, wird der "Gegenstrom" gestört und es ist vorteilhaft, wenn die zugeführte Gasmenge nach einer gewissen Wärmeabgabe dem Tunnel wieder entzogen wird und der Trocknung zugeführt.


    Ist das so richtig? Also, ich bin kein Experte, wie Alikante, deshalb nicht wundern, wenn ich schonmal dumme Fragen stelle. Meine Idee, der Turbine heißes Gas beizumischen, war so eine dumme Idee, die von Alikante gleich verbessert wurde. Das würde nur über einen hier sicherlich undiskutablen Wärmetauscher gehen.


    Also, im Wesentlichen sehe ich nur die von Alikante vorgeschlagene Turbinenlösung als sinnvoll an, die Niedertemperaturnutzung bringt zu wenig. Zu wenig Exergie ist dabei enthalten.
    Was ich noch nicht verstehe, warum genügt nicht 300 Grad heißes Abgas einer Turbine für die Trocknung, direkt eingeleitet? Weil der Volumenstrom des Gases dann zu groß wird?
    Wenn ich rechne, Verbrennungsluft zu Gas im Volumenverhältnis 20:1, dann sollte es doch kein Problem mit dem Feuchtetransport geben? Warum Wärmeübertragung über Thermoöl?
    Das Abgas stört doch nicht? Aus der Turbine strömt doch das gleiche Abgas wie bei der direkten Erhitzung mittels Flamme, nur der Luftanteil ist größer.


    Meine Vorstellungen stammen übrigens aus der Verfahrenstechnik, fraktionierte Destillation und Extraktion...Purex-Prozess in der Reaktorphysik bzw. -Chemie. Dem habe ich inzwischen den Rücken zugekehrt. Die Kernenrgie will ich ersetzen, vieleicht kann eine Ziegelei dabei auch mit Exergieerhaltung helfen?


    In der chemischen Verfahrenstechnik hat sich da schon sehr viel getan...