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Capstone ™ Mikrogasturbinen -
Trocknung von Kalkgestein im Kalkwerk der Köhler Kalk GmbH
Heiko Schumacher, E-quad Power Systems GmbH
Nordstern-Park 17a, 52134 Herzogenrath
02406 / 30369 22, h.schumacher@microturbine.de
Capstone Turbine Corporation
• 1988 gegründet
• Firmenhauptsitz Capstone Turbine Corp.
Van Nuys, California, US
• Weltweit 9.000 Mikrogasturbinen mit einer
Leistung von 844 Megawatt im Einsatz
• Capstone Marktsegmente
Energy Efficiency, Renewable Energy, Critical Power Supply, Transportation Marine, Oil & Gas
• globales Vertriebs- und Servicenetzwerk mit über 100 Partnern
• Anlagengrößen
30 kW - 1,0 MW elektrische Leistung
68 kW - 2,0 MW thermische Leistung
• Deutschlandweiter Capstone Distributor und Servicepartner
• 340 Anlagen in Deutschland installiert
• Leistungen E-quad Power Systems:
-Wirtschaftlichkeitsbetrachtung zur KWK-Technik
-Anlagenprojektierung und Planung
-Kundenspezifische Auslegung der Peripherie:
Schalt-/ Steuerschränke inkl. MSR
Wärmetauscher
Gasregelstrecke und – Verdichter
-Wartung und Service inkl. Vollwartungsverträge
E-quad Power Systems GmbH
• kleine Gasturbine bis ca. 200 kW elektrisch
• kompakte Bauform
Einwellenmaschinen mit Synchron/Generator,
Verdichter und Turbine
• hohe Drehzahlen bis 96.000rpm
• niedrige Brennkammerdrücke 4bar 900°C,
Temperaturen im Abgas bis 309°C
• Capstone Turbine
ursprüngliche Entwicklung für Militär
• seit Mitte der 90er kommerziell
Mikrogasturbinen-KWK
Animation Funktion MGT am Beispiel der C200
Vorteile der Mikrogasturbine
• Luftlagerung, keine Schmier- und Kühlmittel notwendig
• kompakte Bauweise, geringes Gewicht
• 100 % Modulierbarkeit, 4 Minuten Startzeit bis Vollast, keine Vorwärmung
• Hoher Gesamtwirkungsgrad, bis zu 94 % je nach Rücklauftemperatur
• geringe Schadstoffemissionen
• geringe Wartungskosten, Ölfreiheit der Turbine (nur bei Capstone Gasturbinen)
• Optional im Inselbetrieb einsetzbar
• Abgastemperaturen ideal nutzbar für Kraft-Wärme-(Kälte)-Kopplung und für direkt
Abgasnutzung (Trocknung)
Capstone Mikrogasturbinen bei der Köhler Kalk GmbH
Das Kalkwerk der Familie Köhler in Meißner-Vockerode in Nordhessen ist das kleinste
Kalkwerk Deutschlands, dabei aber einer der modernsten Produktionsstandorte,
an denen Dolomitkalk abgebaut und gebrannt wird.
Der gebrannte Dolomitkalk wird überwiegend in der Stahlindustrie verwendet, da der in
dem Mineralgemisch enthaltene Magnesiumanteil sich positiv beim Schutz der Tiegel /
Konverterwände auswirkt.
KÖHLER KALK GmbH
Steingasse 6
37290 Meißner-Vockerode
Ausgangssituation bei Köhler Kalk- Problemstellung
• alter, koksbefeuerte Brennofen hielt die
verschärften Emissionsgrenzwerte nicht
mehr ein
• Investition in neue Ofenanlage oder… den
Betrieb einstellen
nach Gesprächen mit Banken, Behörden stand die
Entscheidung fest.
Investition in eine neue Anlage mit GGR-Ofen auf
dem Stand der Technik
alte Ofenanlage
• erhöhter el. Leistungsbedarf:
der el. Bedarf (400kW) des neue Ofens übersteigt Kapazität des vorhandenen Netz-
Anschlusses (max. 80kW)
• Standort in exponierter Lage:
kein Anschluss ans Netz der Gasversorgung vorhanden
Neue Leitungen (Strom/Gas) zum Standort inklusive einer Gasübergabestation und ein erweiterter
Netzübergabepunkt für die elektrische Anschlussleistung mussten gebaut werden
Herausforderungen bei Planung der neuen Ofen-Anlage
Beauftragung des Energieeffizienzunternehmens Limon GmbH, eine Machbarkeitsstudie zur
Eigenversorgung mit Kraft-Wärmekopplungsanlage
Rahmenbedingungen:
• KWK-Anlage muss nach dem elektrischen Leistungsbedarf modulierbar gefahren werden
können.
• keine Gasversorgung am Standort, Zugangspunkt 6km entfernt.
• große Mengen von Heißgas von ofengängigem Rohdolomit benötigt
jedoch
• keine ausreichenden Niedertemperatursenken im alten wie im neuen Prozess vorhanden.
Machbarkeitsstudie zur Versorgung über KWK-Anlage
Limón GmbH
Große Rosenstraße 21
D-34117 Kassel
fon +49.561.220 704-0
fax +49.561.220 704-99
info@limon-gmbh.de
www.limon-gmbh.de
Auszug aus der Machbarkeitsstudie zur KWK-Anlage
Ergebnis der Studie, Lösung:
Implementierung von 6 modulierbaren, wartungsarmen und hochverfügbaren
Mikrogasturbinen vom Typ Capstone C65 mit insgesamt 390kW el. Leistung,
die einen Trommeltrockner mit Heißgas versorgen.
Machbarkeitsstudie Versorgung über KWK Anlage
Capstone Mikrogasturbine C65
Leistung el.: 65 kW
Abgasleistung th. (bei 15°C Ansauglufttemp)
148 kW
Brennstoffbedarf (Hi) 224 kW
Gesamtwirkungsgrad (direkte Abgasnutzung)
95%
Planung der Anlagenmodernisierung
Roh-
stein-
Silo 1
220m3
Roh-
stein-
Silo 2
~500m3
Trommeltrockner
Turbine 1
Turbine 2
Mikrogasturbinen
6x 65 KWHeißluft/Abgas
300°C; ~18.000Bm3/h
Erdgasanschluss
~ 6 bar
Heißluft
90-100°C; ~10.000m3/h
Sieb-
rinne
Unterkornhalde
0 – 20 mm
Ofengängiges Rohgestein
~20 – 100 mm
Skip-
vorpuffer
Ofenabgas
Filter
Unterkorn ~0 – 20 mm
Roh-
stein-
Silo 1
Roh-
stein-
Silo 2
Beschickung durch vorhandene Anlage
Korngröße 20 – 100 mm
Trommeltrockner
Siebrinne
Fördermenge Rohgestein
vor Skip ~13 to/h
GGR-Ofen
Filter
Filterstaub
Filter
Skip
Skip-Vorpuffer
Trommeltrockner
Turbine 1
Turbine 2
Mikrogasturbinen
6x 65 KW
Abgas der Turbinen
300°C; ~18.000m3/h
Erdgasanschluss
~ 6 bar
Heißluft
90-100°C; ~10.000m3/h
Sieb-
rinne
Unterkornhalde
0 – 20 mm
Filter
Unterkorn ~0 – 20 mm
Trommeltrockner
Sieb-
rinne
Filterstaub
Filter
Turbinen 1-6
Vorgereinigte Luft aus
Filteranlage ca. 10.000
m³/h
gereinigtes
Material
Saugzuggebläse
feuchtes, ungereinigtes
Material
Umsetzung auf dem Betriebsgelände Köhler Kalk
Gasübergabestation
Betriebsgebäude
mit -Turbinenraum
-Gebläseraum
Trommeltrockner
Umsetzung GGR-Ofen / Betriebsgebäude
GGR-Ofen (S/W Ansicht)
mit BetriebsgebäudeBetriebsgebäude (N/O Ansicht)
Umsetzung Filteranlage / Betriebsgebäude
Filteranlagen auf dem Dach des
Betriebsgebäude
Außen erkennt man die Luftkanäle von der
Filteranlage zu den Gebläseräumen und zum
Turbinenraum
Umsetzung im Turbinenraum
Abgasstutzen der Turbinen,
Zusammenführung in
Abgassammelrohr mit
Drucküberwachung
Turbinen (Vorderseite)
Umsetzung Abgasführung zu Trommeltrockner
Rohrleitung zum Trommeltrockner
Trockentrommel
Umsetzung Saugzuggebläse und Filter vor Kamin
Das Saugzuggebläse (oben) „zieht“ die heiße Prozessluft
durch den Trommeltrockner incl. Gewebefilter und leitet sie
danach in den Schalldämpfer und Abgaskamin (rechts)
Wirtschaftlichkeit der KWK Anlage
6xC65 Capstone Mikrogasturbinen ca. 470.000 €
Einbindungskosten: -Hochdruckleitung zu Turbinen
-Filteranlage nach Trommeltrockner
-Zuluftfilterung (anteilig an G.kosten 50%)
-Gebäude (anteilig an G.kosten 40%)
-Installation/ E-Technik / Steuerung
ca. 260.000 €
Gesamtinvestition KWK ca. 730.000 €
Amortisationszeit bei 40% EEG Umlage 2,54 Jahre
Gewinn nach 80.000 Bh / 10 Jahren 1,6 Mio €
Fazit zur Umsetzung der KWK Anlage
Positive Gesichtspunkte der Implementierung der Trocknungsanlage:
• Reduzierter Bedarf an Brennstoff im GGR-Ofen durch Rohstein-Vortrocknung, weniger
Restfeuchte der Ofensteine
• Energieeinsparungen bei der Luftdurchströmung des GGR-Ofens durch geringen Staubanteil in
der Kalksteinschüttung (freie Gaswege)
• teilautarke Energieversorgung realisiert
Negative Gesichtspunkte:
• Kosten für die Schaffung der notwendigen Infrastruktur am Standort
• Wenig Erfahrungen mit KWK-Anlagen und den gesetzlichen Rahmenbedingungen des KWKG,
EEG, EnergiesteuerG etc.
• Gesetzeslage (u.a. EEG), die sich im Rahmen des Bauvorhabens massiv geändert hat
Fazit zur Umsetzung der KWK Anlage
Erfahrungen mit den Turbinen bisher:
„Die Turbinen laufen seit dem ersten Tag durch.“ * Christian Köhler (GF)
Was würde man heute anders machen?
• „Wahrscheinlich einen Dienstleister auswählen, der die Gesamtanlage schlüsselfertig plant
und umsetzt oder (lacht)… mit heutigem Kenntnisstand noch eine Anlage bauen, denn jetzt
weiß man wie es geht und worauf zu achten ist.“ Christian Köhler (GF)
Anlagenstandorte
Auszug aus Referenzen
26
E-quad Power Systems GmbH
Dipl. Kfm. Heiko Schumacher
Nordstern-Park 17a
52134 Herzogenrath
Email: info@microturbine.de
Internet: www.microturbine.de
Tel.: +49-(0)2406-30369-22
Fax.: +49-(0)2406-30369-39
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
Wir freuen wir uns über ihren Besuch an unserem Stand K42(4),
hier in Halle 27
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