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Aufgrund der für die ARA Untermarch ausgearbeiteten Energie Konzept Studie wird die Kläranlage mit einem zusätzlichen BHKW Aggregat ausgerüstet. Dieses Aggregat wird auf die im Ausbauziel erwartete Gas Produktion ausgelegt. Der bestehende Gasmotor, der ein Belüftungs Gebläse antreibt, wird als Reserve beibehalten.
Zur Produktion der elektrischen Energie sollen ein bis maximal zwei Gas Otto Motoren, mit direkt gekoppelten Asynchron Generatoren und Abwärme Verwertung aus Motor Kühlwasser und Abgas, angeschafft werden.
Es wird das Konzept «Magermotor» angestrebt, womit auch in Zukunft die geltenden Vorschriften der Luftreinhalte Verordnung erfüllt werden.
Die Verwertung der Abwärme wird zur Deckung der Wärmeenergie, für die Schlamm Erwärmung und die Gebäudeheizung, genutzt.
Die Gasmotoren laufen niedertourig, das heisst mit max. 1'500 Umdrehungen pro Minute. Die elektrotechnische Anlage entspricht den Vorschriften des Starkstrom Inspektorates ESTI. Die notwendigen kantonalen und eidgenössischen Bewilligungen werden durch die Lieferfirmen eingeholt.
Die Anlagen werden zwischen 40% und 100% der Motoren Leistung regelbar sein.
Die Gasmotoren Anlage wird gemäss dem Auslegungsziel der ARA Untermarch die produzierte Klärgas Menge, im 24 Stundenbetrieb während 7 Tagen pro Woche, verarbeiten wobei eine Reserve für Spitzentage vorhanden sein wird.
Gas Verwertung: Min. 20m3/h
Gas Verwertung: Max. 50m3/h
In der erwähnten Konzeptstudie «Energie» ist die Entwicklung der Gasproduktion seit dem Jahre 1975 analysiert. Die Prognose für die Zukunft der nächsten 12 bis 15 Jahre ist erstellt.
Folgendes wird festgestellt:
Zwischen den Jahren 1975 und 1982 ist die Gas Produktion gleichmässig angestiegen
In den Betriebsjahren 1982 - 1990 steigt die Gas Produktion unregelmässig mit einem Max. im Jahre 1985 und einem Min. im Jahre 1987 an
Im Jahr 1991 ist eine spürbare Erhöhung der Gas Produktion zu verzeichnen
Massgebende tägliche Gas Produktion für die Auslegung der neuen Anlage
Bei der angenommenen jährlichen Gasproduktion, von 343'000m3/Jahr, ergibt dies eine mittlerer Tages Produktion von 940m3/Tag.
Die maximale Tages Produktion wird um 25% über der mittleren Tages Produktion von 1'175m3/Tag angenommen.
Das heisst der stündliche Maximal Verbrauch an Klärgas wird 50m3/h betragen.
Die neue Anlage wird also auf die Gas Verwertung von 36 bis 50m3/h ausgelegt. Je nachdem das Ditom: Deutz-MWM-G227-4-Gasmotor, mit einem Gas Verbrauch von 14m3/h, in die Berechnung einbezogen wird oder nicht.
Die zwei bestehenden Aggregate:
- BHKW Deutz G232-V6 Gasmotor und
- DITOM Deutz-MWM-G227-4-Gasmotor
sind beide von der Firma DIMAG Dieselmotoren AG.
Die erreichten Betriebstunden, sowie die guten Erfahrungen mit den zwei Motoren, veranlassen den Zweckverband, für das neue Aggregat nur Angebote von der Firma DIMAG einzuholen.
Variante 1:
- 1 Gasmotor Deutz MWM G234-V8
- Klärgas Verbrauch: 40.6m3/h
- mit der Möglichkeit zur Aufrüstung mit einem Abgas Turbolader
Variante 2:
- 1 Gasmotor Deutz MWM G234-V12
- Klärgas Verbrauch: 60.2m3/h
Variante 3:
- 2 Gasmotoren DITOM 3BTG
- Klärgas Verbrauch: 2 x 25.4m3/h
Alle 3 BHKW Angebote werden als Magermotoren ausgelegt und mit einem O2-Überschuss: Lambda-Wert 1.55 betrieben.
Die drei Angebot Varianten liegen kostenmässig sehr nahe beieinander.
Obwohl Variante 3: mit zwei DITOM-Aggregaten nur 2% teurer ist als Variante 1, bietet diese Nachteile im Betrieb. Zwei kleine Motoren ergeben erfahrungsgemäss höhere Wartungs- und Unterhalts Kosten als 1 grösseres Aggregat.
Mit dem Klärgas Verbrauch von 40.6m3/h ist Variante 1: Das beste Angebot
Optimal auf unsere Gas Produktion von heute und in der nahen Zukunft abgestimmt
Das BHKW wird im 24-Stunden Betrieb mit guter Auslastung betrieben, erzielt daduch einen hohen Wirkungsgrad
Deckt damit den Wärmebedarf, der ebenfalls im 24-Stunden Betrieb der Frischschlamm Hygienisierungs Anlage, optimal ab
Zu grosse Leistungs Reserven würden sich ungünstig auswirken.
Die Variante 1 stellt für den Anwendungsfall der ARA Untermarch die wirtschaftlichste Lösung dar. Das Ingenierbüro Felix Boecker, dipl. Ing. ETH/SIA empfiehlt diese Variante.
Die Auftrags Bestätigung für die bestellte Variante 1, die Erweiterung der Gasmotoren Anlage und somit der Einbau, des dritten Blockheiz Kraftwerkes in der ARA Untermarch wird am Mittwoch, 14. April 1993 unterzeichnet.
Der Liefertermin für die Gasmotoren Anlage wird auf Mitte Juni 1993 festgelegt.
Die Inbetriebnahme ist am Montag, 9. August 1993.
Das Abgasmess-Protokoll vom Donnerstag, 19. Mai 1998 des BHKW Deutz MWM-G234-V8 Gasmotor (pdf).

Block Heiz Kraft Werk (BHKW)

gekoppelt

Gas Verbrauch

Antriebs Energie

Wärme Energie

Betriebsjahre

Betriebstunden

8 Zylinder Gas-Otto-Motor: Hubvolumen 14.4 Liter
Betrieb als Magermotor mit Luftüberschuss: Lambda=1.55
Messschrank mit O2-Messung Siemens Typ: Oximat 5
Thermische Wärmeleistung: 150kW
Nutzbare Kühlwasserwärme: 96kW
Nutzbare Abgaswärme: 54kW
Druckumlauf Schmierung mittels Zahnradpumpe, Ölkühler im Motor Kühlwasserkreis
Schwung Rad Gehäuse: SAE-1 mit schwerem Schwungrad für Gasbetrieb
Auspuff Sammel Rohr: wassergekühlt für die zusätzliche Wärme Nutzung
Mikroprozessor gesteuerte Hochspannungs Zündanlage mit Niederspannungs Verteilung, 1 Zündspule pro Zylinder
Synchron Generator Stamford Typ: UCI 274 G mit 77kW Dauerleistung
Zur Dämmung des Aggregaten Schals ist das BHKW in einer Schall Dämmhaube (L x B x H) 4000 x 2000 x 2500mm eingebaut
Der Generator ist eigenbelüftet.
Bei Gasmotoren Betrieb ist eine Zweilager Ausführung notwendig. Alle Maschinen besitzen ein geschweisstes Gehäuse, gegossene Lagerschilde und einen grossen Stahlblech Klemmenkasten. Das Stator/Rotor-Paket ist aus hochwertigen, verlustarmen Dynamoblechen hergestellt. Sie werden in einer besonderen Vorrichtung unter hohem Druck zusammengepresst und verschweisst. Auf diese Weise wird eine starre Einheit gebildet, welche extremen Vibrationen und Stosslasten sandzuhalten vermag.
Die Rotor-Lagerung erfolgt durch grosszügig ausgelegte, langlebige Kugellager. Die komplette Einheit einschliesslich Permanent Magnet Rohr ist sorgfältig ausgewuchtet, um einen vibrationsfreien Lauf zu gewährleisten.

Seite erstellt: 08.04.2005
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letztes Update: 13.03.2020
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