BHKW in Industrieprozess integrieren - Turbine?

  • Backsteinproduktion, Energieeffizienz


    Ich hoffe, das link funktioniert. War bei Googles an erster Stelle aufgeführt. Trifft ja auch irgendwo das Thema.
    Also, entgegen meiner Annahme, dass der Brennvorgang im Wesentlichen eine exotherme Verdichtung darstellt, überwiegen endotherme Zersetzungsprozesse. Bis 130kJ/kg Backstein Wärmebedarf. In der Schweiz begnügt man sich offensichtlich mit weit niedrigeren Temperaturen des Trocknungsgases, was deutlich höhere Energieersparnisse mit Hilfe der Trocknungsgasturbine erwarten lässt.
    Es wird auf die effektiven Gas- und Backstein-"strömungsverhältnisse" eingegangen, die wegen der langen Einstellzeiten von bis zu Wochen kaum "per hand" optimiert werden können.


    Dabei dürfte der Trockenkammerdurchsatz unkritisch einzustellen sein, weil über eine Feuchtemessung die Verweilzeit an unterschiedlichste Betriebsbedingungen problemlos anpassbar ist.
    Im Gegenstrom-Brenntunnel müssen Backstein- und Heizgasstrom hingegen aneinander angepasst werden. Keine einfache Aufgabe bei zeitlicher Veränderung der Produktionsleistung.
    Glücklicherweise ist man hier nicht von der relativ starren Leistung einer Turbine abhängig. Im elektrisch beheizten Teil des Tunnels wird der Gasstrom vorteilhaft ausgeblendet .


    In diesen Bereichen dürfte durch eine Optimierung der zeitlich veränderlichen Stoffströme einfacher und weit mehr Einsparung zu erzielen sein als durch die Verwertung der Abwärme bei ca 90 Grad. Sicherlich spielt auch der unterschiedliche Temperaturverlauf der spezifischen Wärme eine Rolle.

  • Vielen Dank, dass Ihr mich in dem Rahmen unterstützt. Der Link war mir unbekannt, gibt mir aber aufschlußreiche Informationen, was daran liegt, dass ich immer nach Ziegeln / Ziegelei und nicht nach Backsteinen gesucht habe.


    Wann schläfst du eigentlich (04:32)?


    Dieser Link führte mich dann zu Forschungsberichten, die ebenfalls sehr aufschlußreich sind.


    Ich werde jetzt die Turbinenlösung weiter verfolgen und mich speziell mit der Firma Meindl und deren Problemen bei der Nutzzung beschäftigen?


    Da ich die 90° Abwärme zur Verfügung habe, werde ich das im Rahmen der Arbeit weiterhin berücksichtigen, auch wenn es nicht umgesetzt wird...

  • Seit einer völlig überflüssigen Operation im Dominikuskrankenhaus Düsseldorf Heerdt, die wohl nur, um Geld zu schinden an mir vorgenommen wurde, leide ich an den Folgen der deutschen Unhygienekrankheit, MRSA (multiresistenter staphilococcus aureus).


    Deutsche Krankheit


    Eine andere deutsche Krankheit ist das Monopolgebaren gegenüber der Versorgung mit Elektrizität = Exergie. Das Leben könnte so schön sein. Nur die Vernichtung von Exergie ist steuerfrei.


  • Im rahmen meiner Arbeit möchte ich untersuchen, ob eine Integration eines BHKW (Erdgas) in den Brennprozess einer Ziegelei realisierbar und wirtschaftlich ist.
    Die Ziegelei nimmt dauerhaft 500kw elektrische Leistung vom EVU ab. Aus diesem Grund möchte ich die Anlage auf 500KW elektrisch auslegen.


    Es sollte beides passen der Strom- und Wärmebedarf. Hochtemperaturwärme lässt sich schlechter als NT-Wärme speichern, deswegen wird Prozesswärme und Strom meist eng gekoppelt erzeugt. Das bedeutet im Zweifel, dass man die Anlage auf den kleinsten gemeinsamen Teiler (min (Wärmeauslegung, Stromauslegung)) bemisst, wenn die Einspeisung kein attraktives Geschäftsmodell ist.


    Zitat


    Problematisch ist die Tatsache, dass sehr viel wärme zur Verfügung steht. Um eine sinnvolle Integration zu realisieren, ist es notwendig eine möglichst hohe Abgastemperatur abzugreifen und diese in die Trocknung der Ziegel zu integrieren. Dort befinden sich zwei Gasbrenner mit jeweils 300KW Leistung. DIese möchte ich wenn möglich entlasten.


    Werden die Gasbrenner auch immer mit voller Leistung betrieben? Ansonsten liegt die Stromkennzahl des Bedarfs bei knapp 1.


    Zitat

    Weiterhin stehen ca. 400KW thermische Leistung dauerhaft auf einem Niveau von ca. 90°C aus einem Kühlprozess zur Verfügung. DIese würde ich gerne zusammen mit der Motorkühlung des BHKW nachverstromen (z.B. ORC).


    Die Nachverstromung per ORC ist ein Prozess, der nur einen geringen Wirkungsgrad hat. Das lässt sich mit dem Carnotschen Wirkungsgrad abschätzen. Die ORC-Anlagen sind recht teuer, daher lohnt sich die Investition idR nur bei Anlagentypen, wo der zusätzlich gewonnene Strom einen hohen Wert hat. Das mag bei Biogas mit Extrazuschlägen der Fall sein, aber nicht bei KWK auf Erdgasbasis. Hier gilt als Referenz der Börsenstrompreis bzw bei Eigenstomnutzung noch die eingesparte EEG & KWK-Umlage, Stromsteuer, Netznutzungsentgelte, Konzessionsabgabe, etc.


    Zitat


    Sind diese Vorstellungen realisierbar? Bis zu welcher Temperatur kann man aus dem Abgasstrom auskoppeln? Welche BHKW´s sind hierfür geeignet ? Ist eine industrielle Nutzung im rahmen des KWK-Gesetzes problemlos möglich?


    Bei der Direkttrocknung nimmt man in der Regel eine Gasturbine. Nicht nur weil der Abwärmestrom fast vollständig ins Abgas geht, sondern auch weil das Abgas bei korrekt eingestellter Verbrennung kaum Schadstoffe hat und daher auch ohne Kat als "Abluft" gilt. Damit werden sogar Lebensmittel getrocknet (mit Bypasslösung über Schornstein, falls die Online-Uberwachung der Abluft einen Schaden feststellt, welcher Dreck hinten raus pustet), Gewächshäuser gewärmt und CO2-gedüngt und natürlich im Steine und Erden Sektor (vor)getrocknet.


    Der Vorteil von den Microgasturbinen ist der vergleichsmässige hohe elektrische Wirkungsgrad gegenüber den klassischen Radial- oder Axialbaureihen im kleineren Leistungsbereich. Die Capstone (andere Hersteller können noch nicht soviel Betriebserfahrung nachweisen) hat einen Rekuperator, welcher nach der Kompression die verdichtete Luft vorwärmt. Daher muss die Brennkammer nicht soviel Wärme zuführen, sondern das kommt aus dem Abgas nach Entspannung in der Turbine. Dafür ist die Abgastemperatur deutlich niedriger (knapp unter 300°C).


    Ein Energiekonzept für eine Ziegellei würde ich mit zweierlei Variante rechnen:
    a) Business als Usual - Bestandsaufnahme, ein Sankeydiagramm der Energieflüsse im Betrieb hilft die Zusammenhänge zu verstehen. Neben den Energieflüssen sollte man auch die Exergieflüsse erfassen. Wärmeströme per Carnot und durchschnittlicher Aussentemperatur bewerten. überall da, wo hohe Exergieverluste auftreten (Entropiequellen) lohnt es sich, genauer hinzuschauen.
    b) Stromeffiziente Turbine - können die Bestehenden Brenner mit vorgewärmter Luft betrieben werden? Die Abluft hat normalerweise noch genügend Restsauerstoff, um von 270 auf die gewünschte Trockentemperatur zu kommen. Ein Nachbrenner kann bei Bedarf eine hohe Endtemperatur einstellen.
    c) Turbine mit hoher Abgastemperatur - erzeugt zwar weniger Strom, aber man kann den Temperaturbereich des Abgases direkt nutzen. Das ist also ein einfacheres Anlagenkonzept (KISS) aber man verliert etwas Flexibilität. Wenn man nicht ganz so hohe Temperaturen benötigt, muss man Kaltluft zumischen und das sind wieder exergetische Verluste.
    d) Prozessoptimierung - langfristig ist es sowieso das beste, wenn man die Trockentemperatur senken kann. Das mag zwar auf die Leistungsfähigkeit / Durchsatz der Trockenkammer rückschlagen, aber Energiesparen bringt auch niedrigere Variable kosten mit sich. Wenn die maximale Produktionsleistung nicht gebraucht wird, sollte man den Prozess von durchsatzoptimiert auf energieoptimiert umstellen. Eine Senkung des Energiedurchsatzes bringt auch eine Kostenersparnis. Energie ist eine absolute weil physikalische "Währungseinheit": Olaf Schilgen: Energy as the Numéraire of any Given Economy, 2013.


    Zitat

    Weiterhin bin ich über Literaturtips dankbar.


    Frag mal telefonisch nett bei Othmar Verheyen nach. Der kennt sich mit Industrie-KWK aus.


    Gruss,
    Gunnar

  • Jetzt weiß ich, wer sich , neben Alikante, noch gut auskennt. Deine Uni habe ich noch nie besucht.Irgendwann schaue ich mir die auch mal an. Ein Bekannter ist in Göttingen und anlässlich Hannovermesse...mal sehen.