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Alternative Brennstoffe Kesselbetriebstechnik 2006 Warum alternative Brennstoffe? Umweltschutz Emissionen reduzieren (NOx, CO2) Produktion Um eine bestimmte Produktreinheit zu erhalten Betriebskosten reduzieren Niedrige Brennstoffkosten Geringerer Brennstoffverbrauch Staatl. Förderung Verbesserter Anlagenwirkungsgrad Energetische Optimierung in der industriellen Wärmeerzeugung Es gibt unterschiedliche Motive einen Brennstoff für seine Feuerung auszuwählen. Umweltschutz Je nach Brennstoffqualität und Feuerungsart ergeben sich bestimmte Emissionen. Betreiber entscheiden sich häufig für einen bestimmten Brennstoff, um die Emissionen zu senken. Dies kann aufgrund von gesetzlichen Emissionsvorschriften oder durch Eigeninitiative erfolgen. Produktion Der für die Feuerung erforderliche Brennstoff kann aus Produktions- oder Qualitätsgründen erforderlich sein. Betriebskosten reduzieren Meist ist die Brennstoffwahl durch mögliche Kostenreduzierungen motiviert. So können die Abgasverluste beim Gasbetrieb deutlich gesenkt werden, so dass wesentlich höhere Wirkungsgrade ermöglicht werden. Andererseits sind Brennstoffe mit erforderlicher Aufbereitung (Reinigung, Vorwärmung) und schlechteren Emissionen meist deutlich preisgünstiger. Hier ist individuell je Brennstoff eine Kosten-Nutzen-Analyse zu erstellen. Kesselbetriebstechnik 2006 Einsatzkriterien Wärmeerzeuger Kessel Trocknungsanlage (Bau-, Lebensmittelindustrie, direkt, indirekte Trocknung) Prozessofen Müllverbrennung Standort Stadtgebiet Industriegebiet Branche Lebensmittelindustrie Staatl. Betrieb Sonstige (Bau, Chemie, Metall,...) Energetische Optimierung in der industriellen Wärmeerzeugung Einsatzkriterien für alternative Brennstoffe Alternative Brennstoffe Kesselbetriebstechnik 2006 Mögliche Brennstoffe für Industrieanwendungen Gasförmig Biogas, Klärgas, Deponiegas, Armgas, Gichtgas, heizwerthaltige Abgase Flüssig Rapsöl, RME, Palmöl, Glycerin, Sojaöl, Sonnenblumenöl, Speisefett, Tierfett Staubförmig Kohlestaub, Holzschleifstaub, Rapskuchenstaub, Tiermehl Energetische Optimierung in der industriellen Wärmeerzeugung Die möglichen Brennstoffe für Industrieanwendungen in % zu HEL Kesselbetriebstechnik 2006 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Brennstoffkosten in % zu Leichtöl inkl. CO2-Korrektur, Lambda und Abgastemperatur, mit CO2-Befreiung für NAWARO Einfluss: t_Abgas = 130 °C O2 = 2,5 % HEL S-Öl 1% S-Öl 0,5% SF 500 Rapsöl Palmöl Sojaöl Glycerin Brennstoffkosten in % zum HEL-Preis korr. um CO2-Handel korr. um Abgasverlust Energetische Optimierung in der industriellen Wärmeerzeugung Tierfett CO2-Handel: 14,- €/t Einfluss: t_Abgas = 150 °C O2 = 7,0 % Einfluss: t_Abgas = 100 °C O2 = 1,2 % Holz- BKS Erdschleifstaubgas Flüssiggas Klärgas 21.10.2006 Momentaufnahme der aktuellen Brennstoffpreise- Verhältnisse. Delta-Euro in Tsd Kesselbetriebstechnik 2006 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 500 0 -500 -1.000 -1.500 -2.000 -2.500 -3.000 HEL S-Öl 1% Jahresbrennstoffkosten im Vergleich zu Leichtöl S-Öl 0,5% SF 500 Rapsöl ohne anlagenspezifischen Kosten (Vorwärmung, Pumpenenergie, Wartung) Palmöl Sojaöl Energetische Optimierung in der industriellen Wärmeerzeugung Beispiel Heißgaserzeuger Leistung 10.000 kW Betriebsstunden 6.000 h/a Glycerin Tierfett Holzschleifstaub BKS Erdgas Flüssiggas Klärgas 21.10.2006 Jahresbrennstoffkosten einer Trocknungsanlage im Vergleich zum Leichtöl.
Verbrennung von Bioölen und Fetten Kesselbetriebstechnik 2006 Verbrennung von Fetten und Bioölen Brennstoffeigenschaften • Heizwert 30 - 40 MJ/kg • Heizwertschwankungen ≤ ± 10 % • Viskosität 25 ... 40 mm²/s (Kokos-Olivenöl) • Feststoffanteil ≤ 0,1 Masse-% (Tierfett) • Partikelgröße ≤ 250 µm • Wasseranteil ≤ 0,1 Masse-% • Asche ≤ 0,01 Masse-% (Tierfett) • Stickstoff im Fett ≤ 500 mg/kg • Jodzahl ≤ 115 (sonst rußt der Brennstoff) Energetische Optimierung in der industriellen Wärmeerzeugung Beim Einsatz von Bioölen und Fetten sind die Zusammensetzung und Eigenschaften des Brennstoffes zu beachten. Die Brennstoffeigenschaften können variieren und erfordern ggf. entsprechende Regelungen und Überwachungen. Verbrennung von Bioölen und Fetten Kesselbetriebstechnik 2006 Verbrennung von Fetten und Bioölen Energetische Optimierung in der industriellen Wärmeerzeugung Primärluftgebläse Ölverteiler Zerstäuberhaube Zerstäuberbecher Aufgrund der Fetteigenschaften (Viskosität, Fettsäuren) ist der Drehzerstäuberbrenner besonders gut für die Verbrennung von Bioölen und Fetten geeignet. Der Brennstoff wird nahezu drucklos in einen konischen Zerstäuberbecher gebracht, welcher mit hoher Drehzahl angetrieben wird. Der flüssige Brennstoff wird über die Fliehkraft nach außen befördert und an der Becherkante mit einem Teilstrom der Verbrennungsluft zerstäubt. Der Rotationszerstäuber-Brenner hat keine engen Querschnitte (Düsen), erfordert nur geringe Drücke (Brennstoffdruck < 3 bar) und Brennstofftemperaturen. Die Brennstoffviskosität ist mit kleinergleich 40 cSt in Ordnung. Aufgrund der intensiven Durchmischung von Brennstoff und Luft treten beim Rotationszerstäuber höhere Flammentemperaturen auf, welche eine höhere NOx-Fracht als bei Low-NOx-Druckzerstäuberbrennern bewirken. Zur NOx-Reduzierung muss ein Drehzerstäuberbrenner mit einer externen Rauchgasrückführung kombiniert werden. Wenn der Brennstoffstickstoffgehalt des Brennstoffes sehr gering ist, kann der Brenner evtl. auch ohne Rauchgasrückführung die Emissionsgrenzwerte unterschreiten. Verbrennung von Sondergasen, Armgas Kesselbetriebstechnik 2006 Verbrennung von heizwertarmen Gasen Natural gas Energetische Optimierung in der industriellen Wärmeerzeugung Tangential poor gas inlet Leistung: 2 ~ 30 MW Heizwert: 2.5 ~ 20 MJ/Nm 3 Anwendung: Flammrohrkessel Wasserrohrkessel Thermalölerhitzer Heißgaserzeuger Gase mit niedrigen Heizwerten brauchen Stützfeuer oder besondere Brennerkonstruktionen. Vorliegendes Beispiel zeigt die Verbrennung von Armgas mit einem extrem geringen Heizwert von 2,5 MJ/Nm³ (Erdgas-HU = 36,0 MJ/Nm³). Die Armgasverbrennung erfolgt in einem sog. Drallbrenner der Type SSBG, der mit einer ausgemauerten Muffel betrieben wird. Nach dem Aufheizen der Muffel mit Erdgas wird der Armgasvolumenstrom ohne weitere Stützflamme in die Muffel zwischen Brenner und Kesselflammrohr gebracht. Der Drallbrenner liefert nun nur noch die zugehörige Verbrennungsluft; die Erdgasflamme ist abgeschaltet. Kesselbetriebstechnik 2006 Verbrennung von heizwertarmen Gasen Lufteintritt keine luftseitigen Brennereinbauten Energetische Optimierung in der industriellen Wärmeerzeugung Konus-Verstellung (Luftspaltverstellung) Beispiel für Armgasverbrennung mittels Drallbrenner. Der SSBG-Brenner besitzt keinerlei luftseitige Einbauten.
Seite 1 und 2: Kesselbetriebstechnik 2006 Energeti
Seite 3 und 4: Wasserverluste Je nach Wärmeerzeug
Seite 5 und 6: Abgasverluste Kesselbetriebstechnik
Seite 7 und 8: Feuerungsmanagementsysteme Kesselbe
Seite 9: Wirkungsgradoptimierung des Gebläs

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