Das Projekt "Energy saving in the manufacture of ethanol with simultaneous reduction of pollution" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hans-Egon Frangmeier durchgeführt. Objective: The aim of the project is to include two innovative unit operations in an ethanol from biomass total system plant so as first to reduce the energy demand of the plant which becomes more energy self sufficient and, secondly, to improve its economics. The two unit operations are the pervaporation of the dilute ethanol-containing fractions originating from the distillation unit and the electrophoresis of the effluent from the biogas digesters treating the spent liquor after distillation. The yearly expected energy saving is slightly below 3 GWh for a production of about 8 x 1000 hl ethanol and the treatment of about 28 x 1000 m3 effluent. The payback is 3.5 years on average for the two innovative unit operations, by comparison with a similar total system plant without the two improved unit operations. General Information: The pervaporation process uses synthetic membranes to separate water from a dilute ethanol-containing solution in order to concentrate the ethanol in the latter. The membrane consists of an inactive porous backing-layer and an active pore-free layer, a few micrometre tick, consisting of cross-linked and specially treated polyvinylalcohol. The electrophoresis plant consists of a semi permeable filter which separates two chambers. The lower chamber contains a moving brine (NaCl) solution and the positive electrode. The upper chamber (floating on top of the brine) contains the effluent to be treated and the negative electrode. The pervaporation unit is linked with the distillation treating the dilute plant ethanol-containing mash originating from the fermentation plant and the electrophoresis unit is linked to treat the effluent from methane digesters treating anaerobically the spent liquor from the distillation unit before final disposal. The dilute ethanol-containing stream is heated and introduced in a fractionation distillation tower. Anhydrous ethanol is removed at one particular height of the tower. High ethanol-containing condensates are recycled. Low ethanol-containing condensates pass through the pervaporation plant before being recycled. Energy and mass balances as well as pressures and temperatures will be continuously monitored for the pervaporator as a function of quantitative and qualitative changes in membrane modules. Achievements: The project had to be abandoned in 1992 for two main reasons: - the permit for building the digester next to the factory was not granted by the Municipality and no agreement had been reached so far concerning another site. Consequently, it was no possible to implement the electrophoresis unit; - there was a lack of techno-economic success prospect for the pervaporation step. 2 pervaporation units of different makes were tested. None of them were able to reach the initial specifications, i.e. 2,000 l/d ethanol at 99.8 vol per cent on a stable basis. One of the 2 units succeeded in reaching the specified concentration. However, with the time, the flow rate and concentration were
Das Projekt "Effectiveness and long-term behaviour of cleanable high efficiency aerosol filters" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technischer Überwachungsverein Bayern Sachsen durchgeführt. Objective: Because of the high quantity of dust generated by various cutting/dismantling processes, frequent replacement of high-efficiency sub-micron particulate air filters is necessary. If such filters could be cleaned during service, costs for the replacement of the filters, radiation exposures and the amount of secondary waste could be reduced. The effectiveness in long-term operation (approx. one year) of high-efficiency sub micron particle air filters will be investigated in the framework of the dismantling of the Niederaichbach nuclear power station (KKN) in Germany. A high-efficiency sub micron particle air filter system will be exposed to heavy dust generation during the remote-controlled dismantling of KKN primary circuit pressure tubes, and therefore must be dedusted periodically. The dust is radioactively charged (essentially cobalt-60 and iron-55). The radioactivity could amount to approximately 1E5 Bq/g (pressure tubes and moderator tank) and the dose rate to 0.1 Sv/h. There is at present no experience on the effectiveness and the long-term behaviour of high-efficiency sub micron particle air filters that are dedustable during operation. General Information: WORK PROGRAMME: 1. Installation of the filters; 2. Determination of the main parameters of the clean filter station; 3. Continuous measurements (pressure pickups, air humidity and temperatures) during cutting of KKN primary cooling circuit (activated cooling channel tubes inside the reactor vessel); 4. Final evaluation including radiation exposure of workers, secondary waste arisings, specific costs, effectiveness and long-term behaviour of the filter system. Achievements: Because of the high quantity of dust generated by various cutting/dismantling processes, frequent replacement of high efficiency sub micron particulate air filters is necessary. If such filters could be cleaned during service, costs for the replacement of the filters, radiation exposures and the amount of secondary waste could be reduced. The effectiveness in long term operation of high efficiency sub micron particle air filters is investigated in the framework of the dismantling of the Niederaichbach nuclear power station (KKN) in Germany. ...
Das Projekt "Teilaspekt: Entwicklung des Verfahrens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Institut für Automatisierungstechnik durchgeführt. Die Verbundpartner möchten ein Modell entwerfen, das anhand von hauptsächlich Druckmessungen und ggf. wenigen Durchflussmessungen in der Lage ist, im Fall einer auftretenden Leckage sofort Alarm auszulösen und die Leckstelle soweit möglich auf ein Teilnetz, Sperrgebiet, Rohr und den Leckageort am Rohr einzugrenzen. In Vorarbeiten wurde ein zweistufiges, modellbasiertes Verfahren dafür entwickelt. In Simulationen wurde gezeigt, dass auch bei nicht perfekten Eingangsdaten die Qualität der berechneten Parameter ausreichend ist, um die Behebung von Störungen in der Praxis signifikant zu erleichtern. Zunächst soll das Fernwärmenetz der Stadtwerke München simuliert und das Verfahren dann anhand dieser realitätsnahen Simulation erprobt und weiter verfeinert werden. Sobald in der Simulation eine ausreichende Qualität der Vorhersage erreicht wird, soll das Verfahren - installiert auf einem PC - mit der Leitwarte des Fernwärmenetzes verbunden und damit in Betrieb genommen werden. Ggf. bietet sich dann die Möglichkeit, künstliche Leckagen (durch Öffnen von Ventilen o.ä.) zu erzeugen und anhand dieses 'Störfalls' die Funktion des Systems nachzuweisen. Durch Veröffentlichungen auf Konferenzen und in Fachzeitschriften soll der Bekanntheitsgrad des Verfahrens diskriminierungsfrei erhöht werden.
Das Projekt "Entwicklung respirometrischer Messgeraete fuer die Abwasser- und Bodenanalytik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität-Gesamthochschule Siegen, Institut für Mechanik und Regelungstechnik und Zentrum für Sensorsysteme durchgeführt. Zur Bestimmung des Sauersoffverbrauchs wurde ein neues mikrocontrollergesteuertes Respirometer entwickelt, das anstelle der bisher ueblichen Quecksilber-U-Rohrmanometer praezise Halbleiterdrucksensoren verwendet. Ferner entstand ein Multisensor-Respirometer, mit dem neue Konzepte zur gleichzeitigen Bestimmung von Sauerstoffverbrauch und Kohlendioxidproduktion getestet wurden. Basierend auf den Gesetzen der Thermodynamik wurden die notwendigen Gleichungen fuer die manometrische Bestimmung des Sauerstoffverbrauchs, der Kohlendioxidproduktion und des Respirationsquotienten hergeleitet. Grundlage bildeten dabei die Eigenschaften feuchter Luft, die Loeslichkeit von O2 und CO2 in Wasser sowie die Wasserchemie rund um das Gleichgewichtssystem der Kohlensaeure. Im Vergleich zu bisherigen Arbeiten wurden erstmals temperatur- und feuchtebedingte Druckaenderungen vollstaendig beruecksichtigt und in ihrer Bedeutung fuer die manometrische BSB-Bestimmung diskutiert. Dabei zeigte sich, dass bereits kleine Temperatur- und Feuchtigkeitsaenderungen im Respirometer merkliche Messfehler hervorrufen koennen. Mit dem mikrocontroller-gesteuerten Respirometer ARAPS (Automatic Respiration Analyzer with Pressure Sensors) ist ein einfaches, weitgehend automatisiertes und dennoch kostenguenstiges Messgeraet entstanden, das im Bereich der Abwasser-, Schlamm- und Bodenanalytik mit Erfolg erprobt wurde.
Das Projekt "Teilvorhaben: Datenanalyse, Design- und Optimierung des Trockenkühlsystems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hamon Thermal Germany GmbH durchgeführt. Optimierung Kühlsystemdesign und -betrieb - Aufbau von zusätzlichen Messungen für Luftgeschwindigkeit, Temperatur und Druck zur Online-Datenerfassung am Kühlsystem eines CSP-Kraftwerks - Einbindung der zusätzlich montierten Messungen sowie vorhandenen Messungen am Kühlsystem in die Cloud-basierte Echtzeitmonitoring-Plattform zur Auswertung der vorhandenen sensorgenerierten Zeitreihendaten - Erstellung eines detaillierten CFD-Models des Kühlsystems unter Berücksichtigung der Umgebung und der realen Gebläsegeometrie, um verschiedene Last- und Windzustände zu simulieren - Validierung des detaillierten CFD Modells des Kühlsystems mittels der aus dem aufgebauten Online-Monitoring gewonnenen Daten. - Erstellung eines 'digitalen Zwillings' zur Leistungsvorhersage des trockenen Kühlsystems auch unter Windeinfluss und Entwicklung einer intelligenten Betriebssteuerung ('predictive steering') unter Berücksichtigung einer auf den Echtzeitdaten basierenden Wartungsstrategie ('predictive maintanence') - Untersuchungen von potentiellen Maßnahmen zur Optimierung des luftgekühlten trockenen Kondensators (ACC) zur Verbesserung des Anlagenbetriebs Weitere Details und die Verknüpfung zu den Arbeitspaketen der übrigen Projektpartner sind in der Gesamtvorhabensbeschreibung des Verbundprojektes zu finden.