Biogas Infotage Ulm 2020 - Vortrag

Moderne Nutzung der Abgaswärme - mit innovativen Materialien zum Erfolg.

Ein Vortrag von Alexander Braun über die Nutzung der Abgaswärme auf den Biogas Infotagen in Ulm.

 

alexander braun

  • Alexander Braun
  • verheiratet, 1 Kind
  • 47 Jahre alt
  • Landwirt im Nebenerwerb
  • Ausbildung im Metallbereich
  • > 25 Jahre chemischer Graphitapparatebau
  • > 15 Jahre Erfahrung korrosionsbeständige Abgaswärmetauscher

 

 

 konventionelle abgasnutzung bg

 

 

Abgaspotential in Zahlen

 

Konventionelle Nutzung Abgaswärme - oberhalb Kondensation 180°C
z.B. 450°C bis 180°C => ΔT = T2 - T1 = 450 - 180 = 270K

  • Genutzter Energiegehalt Abgas in diesem Bereich ~0,087 kW/kg Abgas

 

Nutzung der Abgaswärme bis unter den Kondensationspunkt, z.B. 80°C
z.B. 450°C bis 80°C => ΔT = T2 - T1 = 450 - 80 = 370K

  • Genutzter Energiegehalt Abgas in diesem Bereich ~0,118 kW/kg Abgas

 

Das bedeutet für ein BHKW mit ~530kW/el Leistung bei

  • konventioneller Abgasnutzung ΔT 271K -> ~243kWh
  • Zusätzliche Nutzung ΔT 100K -> ~85kWh

 

 

Mehrleistung ~35%

 

 

 

Kondensat - Der Teufel steckt im Detail

 

Ursache

  • Fast alle Biogase, Brennstoffe enthalten geringe Spuren von Schwefel
  • Bei einer Biogasverbrennung im BHKW entstehen Schwefeloxide und Wasser

 

Hintergrund

  • Wird das Abgas unterhalb des Kondensationspunkt gekühlt, reagiert das Wasser mit den Schwefeloxiden (SO2 oder SO3) zu schwefliger Säure und Schwefelsäure, dies führt zu folgendem Problem:
  • Konventionelle Materialien wie z.B. Edelstahl sind nicht ausreichend korrosionsbeständig

 

 designkriterien waermetauscher

 

 

Die Lösung - "Kondensatbeständigkeit"

 

  • Im Allgemeinen wird vom Säuretaupunkt gesprochen. Dieser bezieht sich auf sämtliche Säuren im Abgas. Der Säuretaupunkt schwefelhaltiger Brennstoffe liegt im Bereich 120 bis 150°C.
  • Werden Materialien verwendet die eine Beständigkeit gegen diese Art von Säure aufweisen, so spricht man von Korrosionsbeständigkeit.

 

Warum überhaupt

  • In diesem Abgas ist jede Menge Energie enthalten
  • Zur Ressourcenschonung muss die Energie soweit wie möglich genutzt werden

 

Folglich:

  • Sind Komponenten im Wärmetauscher verbaut, die eine Beständigkeit gegen entstehende Säuren aufweisen, kann der Taupunkt dieser unterschritten werden.

 

 

Auswahl Design und Werkstoffe

 

Horizontal oder Vertikal?

  • Horizontal

 

Durchströmung?

  • Von oben nach unten

 

Automatischer Kondensatablauf

 

Ausführung: Rohr oder Block?

  • Block (höhere Leistungsdichte)

 

Druckverlust

  • Möglichst gering (geringer Einfluß BHKW)

 

werkstoffanforderungen

 

 

Wärmetauscherblock aus Graphit

 

 

Beispielbild für Graphitanwendungen - HCL-Synthese

 

hcl-syntheseBildquelle: SGL Carbon https://www.sglcarbon.com/loesungen/komponente/systeme/

Erklärung:

  • HCL-Salzsäure
  • In der Synthese reagiert Chlor und Wasser zu Salzsäure bei über 1500°C.
  • In diesem Verbrennungsprozess wird Wärme zugegeben und später wieder entzogen.
  • Um eine Prozesssicherheit in Punkto Korrosionsbeständigkeit gewährleisten zu können, werden in den Anwendungen Graphitapparate eingesetzt.

 

 

abgashauben

 

 

Abgasnutzung Heute 

 

Wo macht es Sinn?

  • Als sekundär Wärmetauscher

Bei mehr benötigter Wärme

  • Gewächshäuser
  • Fermenter - Prozesswärme
  • Trocknungsanlage
  • Fernwärme
  • Stallheizungen

Vorteile

  • Zusätzliche thermische Energierückgewinnung aus dem Abgas
  • Sehr kompakte Bauform durch die hohe Wärmeleitfähigkeit
  • Sehr geringer Druckverlust erlaubt die Integration in fast jede Anlage
  • Mehrfachkombination möglich durch Parallelschaltung

 

 

"Bio Power Block"
Der kondensatbeständige Abgaswärmetauscher!

 

Bio Power Block kondensatbestaendiger Abgaswärmetauscher
Biogas Abgaswärmetauscher Bio Power Block kondensatfest

BHKW 520kW ohne Bypass

BHKW 520kW ohne Bypass

 

BHKW 250kW mit Bypass

BHKW 250kW mit Bypass

 

BHKW 520kw mit Bypass

BHKW 520kW mit Bypass

 

BHKW 190kW ohne Bypass - Prototyp

BHKW 190kW ohne Bypass - Prototyp

 

 

Bio Power Block mit Bypass

Bio Power Block mit Bypass

 

Bio Power Block mit Bypass

Bio Power Block mit Bypass

 

 

Bio Power Block Doppel

Bio Power Block Doppel

 

Bio Power Block Dreifach

Bio Power Block Dreifach

 

Kontaktieren Sie uns, wir beraten Sie gerne!

 

pdf iconHier finden Sie den Vortrag als PDF zum Download.

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