Effizienzsteigerungsmaßnahmen an einem Biomasseheizkraftwerk

Abstract

Die effiziente und wirtschaftlich günstige Erzeugung bzw. Nutzung von Energie ist von großer Bedeutung. Um die Effizienz des Biomasseheizwerkes der Bioenergie Steyr zu steigern, wurden einzelne Verbesserungspotentiale ausgewählt und näher betrachtet. Ein wesentlicher Teil betrifft die Biomasseübernahme. Mit Hilfe der Übernahme wird die Qualität der Biomasse festgelegt, die schlussendlich den Preis bestimmt. Die Qualität und der Preis haben bei einem Biomassebedarf von rund 40.000 Tonnen pro Jahr einen wesentlichen Anteil am Erfolg des Unternehmens. Aus diesem Grund wurde die Wassergehaltsanalyse auf Fehlerquellen überprüft. Des weiteren soll in der Bioenergie Steyr eine Ascheanalyse eingeführt werden, diese galt es auf ihre Genauigkeit, Richtigkeit und Robustheit zu überprüfen. Weiters wurden die durch den Speisewasserbehälter verursachten Energieverluste untersucht. Diese werden vom Fegedampf bestimmt, der über Dach in die Umgebung abgegeben wird. Um diesen zu minimieren, wurde der Einfluss der Fegedampfmenge auf den Sauerstoffgehalt des Speisewassers näherungsweise ermittelt. Die sich daraus ergebende mögliche Dampfersparnis wurde sowohl energetisch als auch preislich bewertet. Der wohl wichtigste Teil eines Heizwerkes ist die Turbine, in der die thermische Energie in mechanische Energie umgewandelt wird. In der Bioenergie Steyr tritt das Problem auf, dass sich durch nicht kondensierbare Gase im Heizkondensator der Wärmeübergang verschlechtert und schlussendlich der Wirkungsgrad der Turbine sinkt. Dem wird durch periodisches Entlüften des Kondensators entgegenwirkt. Im Rahmen der Arbeit wurde der Wirkungsgrad der Turbine anhand von Betriebsdaten bestimmt und anschließend rechnerisch versucht ein optimales Entlüftungsintervall sowohl aus energetischer als auch aus wirtschaftlicher Sicht zu ermitteln. Zuletzt wurde der Kieselsäuregehalt im Kesselwasser, dem Frischdampf sowie dem Frischwasser untersucht, da in der Vergangenheit die Grenzwerte für Kieselsäure zeitweise überschritten wurden. Die Einhaltung der Grenzwerte ist für den störungsfreien Betrieb wie auch zum Erhalt von Gewährleistungen von Bedeutung. Es konnte sowohl Wichtigkeit des Mischbettfilters zur Wasseraufbereitung, als auch der Einfluss des Abschlämmens auf den Kieselsäuregehalt im Kesselwasser gezeigt werden.

The efficent production and use of engery is of high importance. In order to improve the effciency of the biomass cogeneration plant of Bioenergie Steyr, different improvement potentiales were chosen and considered in more detail. A major part is about the analysis of received biomass. The analysis provides the quality of the biomass, which determines the price. The Bioenegie needs approximately 40,000 tones of biomass per year. Therefore, the quality and the price of the received biomass is essential for the company´s success. For this reason, the anaylsis for water content of biomass was checked on sources of errors. Furthermore, Bioenergie Steyr is planing to introduce a analysis for ash content. The precision, correctness and the rugge of the ash analysis were validated. Next the engergy loss of the thermal degasser was investigated. The energy loss of the degasser is determined by the exhaust vapor. The exhaus vapor is needed to lead away dissolved gasses and is released into the environment. It was examined whether the reduction of the exhaust vapor`s massflow influences the feedwaters oxygen concentration. The potential reduction of the exhaust vapor`s massflow was approximately rated in thermal and in economic terms. The turbine is one of the most important parts of an biomass cogeneration plant. The turbin converts thermal energy into mechanical energy. In the Bionergie Steyr´s biomass cogeneration plant there is the problem, that the condensor´s heat transfer decreases due to gasses in the condensor. As a result, the turbine`s efficiency declines. To get rid of the gasses the condensor gets vented periodical. The efficency of the turbine was determined and the opitmal time span between two vendig processes was roughly calculated. At last the silica contend of the boiler water, the steam and the demineralized water was investigated. In the past the limits of silica contend have been exceeded. Meting the limits of silica contend is of importants for a failur free operation of the biomass heating plant, moreover the limits are important to maintain warranty. The influence of the mixed bed filter on the silica contend of the demineralized water was determined. Furthermore, the effect of the blowdown on the boiler water`s silica concentration was shown.