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Entwicklung eines neuartigen Zyklonwärmeübertragers mit Kondensationsenergienutzung zur Effizienzsteigerung von Biomassetrocknungsanlagen - "ZETA"; Thermodynamische Auslegung und verfahrenstechnische Einbindung des Zyklonwärmeübertragers in die

Allgemeine Informationen

Projektnummer 61005204
Projekttitel laut Förderbescheid Entwicklung eines neuartigen Zyklonwärmeübertragers mit Kondensationsenergienutzung zur Effizienzsteigerung von Biomassetrocknungsanlagen – „ZETA“
Akronym ZETA-Trockner
Projektlaufzeit 01.02.2015 - 30.04.2017
Forschungsschwerpunkt Energie und Umwelt
Projektkategorie Forschung
Zuordnung
Kompetenzfeld Energie und Umwelt
Themengebiet Kraftwerks-. Dampferzeuger und Feuerungstechnik
Grundeinheit Institut für Prozeßtechnik, Prozeßautomatisierung und Meßtechnik

Inhaltliche Projektbeschreibung

Durch die mit dem EEG geschaffenen Rahmenbedingungen sind in den letzten Jahren überall in Deutschland dezentrale Trocknungseinheiten geschaffen worden, die die Abwärme aus mittelgroßen Bioenergie-Kraftwerken sinnvoll verwerten. Auf diesen Trocknungsstationen werden in speziellen Trocknungscontainern biogene Reststoffe oder Scheitholz getrocknet. Die verwendeten Trocknungscontainer bestehen im Wesentlichen aus umgebauten Transportcontainern für Hakenlifter-LKWs. Diese Trocknungscontainer sind hinsichtlich Preis und Robustheit sehr attraktiv. Auch lässt sich ihr Handling sehr gut in eine allgemeine Logistik-Infrastruktur integrieren. Allerdings haben diese Container den Nachteil, dass sie sehr ineffizient arbeiten, also aus der zur Verfügung gestellten Wärme nur wenig Trocknungsleistung generieren. Zudem ist die Qualität des Output-Materials oft unbefriedigend.

Ziel des Projektes ist es daher, ein Produkt zu entwickeln und auf den Markt zu bringen, das die Vorteile der bisherigen Trocknungscontainer beibehält (einfache Befüllbarkeit, Transportierbarkeit, Robustheit) und zugleich die Trocknungseffektivität deutlich verbessert und damit die Standzeiten der Container stark verringert. Dieses Produkt muss einerseits als völlig neuer „ZETA-Trockner“ angeboten werden und andererseits als „Nachrüstungs-Aggregat“ für bestehende Trocknungscontainer erhältlich sein.

Der innovative Kern dieses Projektes beruht auf der Neuentwicklung eines innovativen Zyklonwärmeübertragers („ZETA-Zyklon“).  Er vereint die Vorteile eines geringen Druckverlustes bei einer Staubabscheidung aus Gasen mit den Eigenschaften eines Luft/Luft-Wärmeübertragers.  Er verbessert parallel beide integrierten Teilprozesse entscheidend bzw.  lässt den Einsatz in der Holztrocknung erstmalig zu. Der „ZETA-Zyklon“ ist aufgrund der erzwungenen inneren Kondensation erstmalig in der Lage, Partikel abzuscheiden, die kleiner sind als die Grenzkorngröße, die durch Zentrifugalabscheidung möglich wäre.

Des Weiteren wird der Kondensationseffekt genutzt, um eine hocheffektive Luft/Luft-Wärmeübertragung mit einer sehr kleinen zur Verfügung stehenden Wärmeübertragungsfläche zu realisieren.  Eine feingliedrige, schmutzempfindliche Berippung ist nicht mehr notwendig. Dadurch kann nicht nur das Potenzial der sensiblen Wärme, sondern auch die latente Energie der Abluft genutzt werden.

Die Hochschule Zittau/Görlitz ist in allen Arbeitspaketen vertreten. Als wissenschaftlicher Partner und Projektkoordinator werden die theoretischen Grundlagen und die Versuche an den Versuchsanlagen durch die Hochschule koordiniert, betreut sowie ausgewertet.  Die Ergebnisse der Untersuchungen am Prototyp gehen direkt in die Weiterentwicklung des ZETA-Trockners ein. Für eine energieeffiziente Betriebsweise dieses innovativen Produkts sind zahlreiche Simulations- und Validierungsrechnungen notwendig, die an der HSZG durchgeführt werden.

Die Aufgabenstellung der HSZG lässt sich wie folgt zusammenfassen:

  • Modellierung/Simulation von Betriebsparametern
  • Entwicklungen von Detaillösungen bei der Strömungsführung
  • Durchführung und analytische Begleitung von Versuchsfahrten
  • Unterstützung der Komponentenoptimierung
  • Auswertung durch mathematische Modelle und Finden von Regelgrößen
  • Überführung stationärer Rechenmodelle hin zu instationären Optimierungsrechnungen

Ergebnisse

Projekt läuft

Weitere Daten

  • Ansprechpartner

    • Herr Prof. Tobias Zschunke (Projektleitung)
    • Herr Martin Kurz
    • Herr Bert Salomo
  • Fördermittelgeber

    • BMWi, ZIM, AiF
    • KF2123104ST4 - BMWi, ZIM, AiF

      • BMWi
      • AiF
      • ZIM
  • Finanzierung

    • 144.759,00 €
  • Schlagworte

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