Research Outputs
Energieeffiziente Staubabscheidung für Biomassekessel mit kleiner bis mittlerer Leistung
RaCiA - Rankine Cycle für industrielle Abwärmen
Die Nutzung von Abwärme, insbesondere durch Verstromung, gewinnt zunehmend an Bedeutung für die Steigerung der Energie-Effizienz und die Reduktion von Treibhausgasen. Das Projekt „RaCiA – Rankine Cycle für industrielle Abwärmen“ soll die Industrie dabei unterstützen, Prozess-Abwärme vermehrt zu nutzen. Es gibt eine Reihe von Konzepten und Anlagen zur Abwärme- Verstromung, die nach dem Prinzip der Wärmekraftmaschine funktionieren, wie etwa Dampfkraft- oder ORC- Prozesse. Dennoch ist die breite Umsetzung der Abwärme- Nutzung durch Verstromung in der Industrie noch nicht in Schwung gekommen. Das Sondierungsprojekt RaCiA zielt darauf ab, die Energieeffizienz durch die Verstromung von Low-Exergy-Quellen zu steigern. Entwickelt wurde ein neuartiger Dampfprozess zur Verstromung von Abwärme mit dem niedrigen Temperaturniveau zwischen 140 °C und 550°C. Das patentierte Verfahren verwendet das Prozessmedium Wasser und basiert auf einer mehrstufigen Flash-Verdampfung. Das Prozessdesign ermöglicht das Einbinden von Niedertemperatur- Abwärmen mit unterschiedlichen Temperaturniveaus. Auf Basis von thermodynamischen Prozesssimulationen und einer ökologischen Bewertung wurde der neuartige Prozess optimiert und mit State-of-the-Art Prozessen verglichen. Das Ergebnis zeigt deutliche Vorteile des neuartigen Prozesses gegenüber Vergleichsprozessen (z.B. dem ORC- Prozess) sowohl in Effizienz als auch in ökologischer Sicht. Zum Beispiel könnte im betrachten Fall der Nutzung der Abluft aus Klinkerkühlern in Zementwerken die durch den neuartigen Prozess erzeugte Stromproduktion im Vergleich zu einem herkömmlichen ORC- Prozess um rund 29% gesteigert werden.
Life cycle assessment of power production by using low temperature waste heat from industrial processes
Reed in small, medium and industrial plants - an economic evaluation of the supply chain
Improved ORC process for power production by using low temperature heat
Organic Rankine Cycles (ORC) are a modification of the classical water-steam process and are particularly suitable for electricity generation from low and medium temperature heat sources, e.g., industrial waste heat or geothermal energy. In contrast to the water-steam process, the ORC process uses organic fluids as working fluids. When using working fluids of the dry class (e.g. n-pentane), a recuperator is frequently installed in state-of-the-art ORC processes to increase the cycle efficiency. This paper analyses an improved ORC process design: A liquid working fluid stream is mixed with the vapour flow between the high-pressure stage and the medium-pressure stage of the turbine. Furthermore, the recuperator is replaced by a spray condenser. These two improvements were analysed by thermodynamic process simulations. As a use case, electricity production from clinker cooler waste heat at a temperature level of 275°C was simulated. The improved process as described would lead to an increase in the overall net efficiency up to 14%, compared to a state-of-the-art ORC process.