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