Neuartiger Mehrzweckkondensator für Biomasse-KWK-Anlagen

Die Aufgaben des neuartigen Mehrzweckkondensators sind die wirkungsgradsteigernde, kostengünstige Trocknung des Wasserdampfes durch Prallabscheidung zwischen den Turbinenstufen, die Heizkondensatorfunktion, die Kondensatabscheidung sowie die Dampfspeicherung zur Vergleichmäßigung der Energieabgabe, insbesondere bei den inhomogenen, biogenen Brennstoffen.

Kurzbeschreibung

Mit der neuartigen integrierten Komponente (Mehrzweckkondensator) soll eine Erhöhung des Stromanteiles um 10% gegenüber herkömmlichen Gegendruckprozessen mit Nahwärmenetzversorgung und bis zu 40% bei reinem Kondensationsbetrieb erzielt werden.

Das unmittelbare Projektziel besteht darin, mit einem Prototyp des Mehrzweckkondensators die große Anzahl von Parametern zur optimalen Auslegung des gesamten Dampf-Wasser-Kreislaufes zu erfassen und zu bewerten. Die verfahrenstechnische und konstruktive Optimierung als Ergebnis des Prototypen soll wesentlich dazu beitragen, dass diese neuartige integrierte Komponente zu kompetitiver Serienreife geführt und damit die rasche Verbreitung in Österreich und den neuen EU-Staaten forciert wird.

Aufgaben der integrierten Komponente:
  • Trocknung des Nassdampfes durch Prallabscheidung zwischen den Turbinen(-stufen); durch die Wasserabscheidung kann der Frischdampfdruck wesentlich gesteigert werden (> 40 bar), ohne dass die Dampfnässe in der letzten Stufe unzulässig hoch ist.
  • Wärmeübergabe an das Nah-/Fernwärmenetz (Heizkondensatorfunktion)
  • Kondensatabscheidung
  • Dampfspeicherung zur Vergleichmäßigung der Energieabgabe, speziell bei inhomogenen biogenen Brennstoffen.

Die neuartige Technologie der integrierten Komponente fokussiert auf kleinere und mittlere Biomasse-KWK-Anlagengrößen und unterscheidet sich im Wesentlichen durch folgende Merkmale vom Stand der Technik:

Der in Biomasse-KWK-Anlagen anfallende überschüssige Abdampf wird nicht wie bei herkömmlichen Anlagen über einen Regelwärmetauscher an die Umgebung abgeben, sondern über einen erfindungsgemäßen Mehrzweckkondensator in eine Abdampfturbine zur Steigerung des Stromanteils und des elektrischen Wirkungsgrades geführt.

Projektabwicklung: Das Projekt gliedert sich in die Abschnitte: Entwicklung - Herstellung - Inbetriebnahme - Monitoring - Optimierung und Re-Design. Projektdauer: 48 Monate.

Die Antragstellerin arbeitet bereits intensiv mit den Werkvertragspartnern - ein wissenschaftlicher und ein gewerblich/industrieller Partner - in gemeinsamen Forschungs- und Demonstrationsprojekten zusammen. Gemeinsam mit internationalen Projektpartnern wird ein EU- Forschungs- und Demonstrationsprojekt im 5. Rahmenprogramm durchgeführt.

Erwartete Ergebnisse: Am Ende des Projektes soll eine marktfähige, integrierte Komponente (Mehrzweckkondensator) für Biomasse-KWK-Anlagen zur Verfügung stehen, die eine Steigerung des Stromanteiles um bis zu 40% erwarten lässt.

Ziele des Projekts

  • Erfassung und Bewertung der Parameter zur optimalen Auslegung des gesamten Dampf-Wasser-Kreislaufes mit einem Prototypen
  • Verfahrenstechnische und konstruktive Optimierung als Ergebnis des Prototypen
  • Erreichung der kompetitiven Serienreife der neuartigen integrierte Komponente
  • Forcierung der raschen Verbreitung in Österreich und den neuen EU-Mitgliedern (v.a. CZ, SK, HU)

Die wichtigsten Ergebnisse

  • Integrierte Komponente mit den betrieblichen Vorteilen: Pufferfähigkeit, Lastanpassung, Dampftrocknung
  • Hohe jährliche Ausnutzungsdauer, verglichen mit dem herkömmlichen Gegendruckprozess, 7500 statt 3500 h/a durch beliebige Verschiebung des Betriebspunktes Wärmeabnahme-Stromerzeugung
  • Hoher Stromanteil, ca. 10 % mehr als herkömmliche Gegendruckprozesse mit Wärmeentnahme, bis zu 40 % mehr bei Kondensationsbetrieb
  • Hohe Flexibilität, ökonomisches Teillastverhalten
  • Gleichmäßiger Betrieb wegen des Wärmespeicherverhaltens des Mehrzweckkondensators

Die größten Herausforderungen des Projektvorhabens

  • Dampfnebeltrocknung durch "mechanische" Kondensatabscheidung.
  • Simulationen für zusammengesetzte Funktionen (Dampftrocknung, Heizkondensator, Dampfspeicherung) auf Grundlage von realitätsnahen Betriebsbedingungen.
  • Unsicherheiten aufgrund mehrdimensionaler Kompromisse (Multifunktionalität des neuartigen Mehrzweckkondensators).
  • Keine Benchmark für die Beurteilung der Vorteile unter betrieblichen Bedingungen (Lastwechsel, etc.).
  • Wenige Informationen über die Wirkungsgradverbesserung von Nassdampfturbinen bei einer verminderten Dampfnässe in der Literatur verfügbar.

Projektstatus

laufend

Projektbeteiligte

Projektleiter

Ing. Herbert Täubele
GREENPOWER Anlagenerrichtungs und -betriebs GmbH
Absberggasse 47, A-1103 Wien
Tel.: +43 (0)1/50626-2213
Fax: +43 (0)1/50626-2250
E-Mail: office@greenpower.at

Projekt- bzw. Kooperationspartner

  • Technische Universität Wien - Inst. f. Verfahrenstechnik (Werkvertragspartner)
  • PR-Rohrleitungs- und Anlagenbau GmbH

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