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
- verheiratet, 1 Kind
- 47 Jahre alt
- Landwirt im Nebenerwerb
- Ausbildung im Metallbereich
- > 25 Jahre chemischer Graphitapparatebau
- > 15 Jahre Erfahrung korrosionsbeständige Abgaswärmetauscher
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
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)
Beispielbild für Graphitanwendungen - HCL-Synthese
Bildquelle: 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.
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!
BHKW 520kW ohne Bypass
BHKW 250kW mit Bypass
BHKW 520kW mit Bypass
BHKW 190kW ohne Bypass - Prototyp
Bio Power Block mit Bypass
Bio Power Block mit Bypass
Bio Power Block Doppel
Bio Power Block Dreifach
Kontaktieren Sie uns, wir beraten Sie gerne!
Hier finden Sie den Vortrag als PDF zum Download.