Überschussenergie in Form von Strom aus regenerativer Produktion, der mit relativ geringer und variierender Verfügbarkeit anfällt, soll flexibel und hoch effizient in einem 'Power to Heat' Prozess wirtschaftlich sinnvoll genutzt werden. Im Rahmen des Projektes E-Power-Konverter soll ein existierendes Konzept im Detail weiterentwickelt, theoretisch validiert und mit Unternehmen der Stahlindustrie und des Anlagenbaus auf die Machbarkeit in der betrieblichen Praxis hin diskutiert werden. Dieses Konzept sieht vor, dass relativ kurzfristig anfallender überschüssiger Strom dazu genutzt wird, das im Abgas eines Hochofens enthaltene CO2 mit Hilfe der umgekehrten Boudouard-Reaktion zu CO umzusetzen. Zu diesem Zweck wird eine Kohleschüttung in einem entsprechenden Reaktor (E-Power-Konverter) mit dem vorhandenen überschüssigen Strom auf Temperaturen größer als 1000 Grad C aufgeheizt und das Abgas des Hochofens über diese Kohleschüttung geleitet. Durch die umgekehrte Boudouard Reaktion wird das CO2 zu einem hochwertigen, für die Einleitung in den Hochofen geeignetem Gas aufgewertet. Das Gas könnte auch in anderen Bereichen eines integrierten Hüttenwerkes verwendet werden. Bei fehlendem Überschussstrom wird der Hochofen in konventioneller Weise betrieben. Neben Kohle soll auch die Verwendung zusätzlicher Reststoffe wir Klärschlamm, hydrothermale Kohle und Bioreststoffe getestet werden. Hierzu wird auf Basis realer Betriebsdaten eine Massen- und Energiebilanz des Hochofenprozesses und des Hochofenprozesses in Kombination mit einem E-Power-Konverter aufgestellt. Im Rahmen von Laborversuchen werden wesentliche Problemfelder bei einer großtechnischen Umsetzung identifiziert.
Gemeinsames Ziel des Verbundvorhabens ist das Verständnis für die Wechselwirkung zwischen CO2-Erzeugungsanlagen, Transportnetz und Speicher bei einem gemeinsam genutzten Transport- und Speichernetz. Dazu muss untersucht werden, welche CO2-Qualitäten und Zusammensetzungen von den verschiedenen industriellen Erzeugern (Kraftwerke, Zementwerke, Stahlwerke und Raffinerien) des regionalen Clusters erzeugt werden, in welchen Mengen diese erzeugt werden und wie sich der zeitliche Verlauf der Einspeisung einzelner Anlagen verhält. Anhand der zeitlichen Verläufe der Einspeisung kann ein gemeinsames Transportnetz für das CO2 ausgelegt werden. Aus dieser Auslegung können die Rückwirkungen für die Steuerung des Netzes bezüglich der Einspeisung abgeleitet werden. Die Auslegung von Erzeugeranlagen und Pipeline und die Erkenntnisse von Injektion und Speicherung finden Eingang in ein Gesamtmodell von den Erzeugern bis zum Speicher. Zum gemeinsamen Betrieb eines Transportnetzes und Speichers ist eine genaue Bilanzierung des Kohlenstoffstroms im Bereich der Erzeugeranlagen notwendig, für die bei industriellen Großanlagen noch ein Konzept entwickelt werden muss. Eine Umladung des CO2-Stroms auf Schiffe muss untersucht werden, falls das CO2 in Offshore-Speichern gespeichert werden soll. Dazu ist die Entwicklung einer Anlage notwendig, die das CO2 auf den benötigten Zustand transformieren kann. Weiterhin sollte das Handling des transportierten CO2 auf See untersucht werden, da es zum Verdampfen und unter Umständen zum Emittieren von CO2 durch Wärmeeintrag aus der Umgebung kommt. Weiterhin ist die Ermittlung von zulässigen Zusammensetzungen und Mengen des CO2 bei der Speicherung erforderlich, um anhand dieser Randbedingungen Erzeugeranlagen und Transportnetz auslegen zu können und deren Kosten zu bestimmen. Bei den Kooperationspartnern wird schwerpunktmäßig der Verbund aus dem Vorgängerprojekt COORAL weiter bestehen, welcher mit weiteren qualifizierten Fachpartnern ergänzt wird. Auf Erkenntnisse aus COORAL wird zugegriffen.
Überschussenergie in Form von Strom aus regenerativer Produktion, der mit relativ geringer und variierender Verfügbarkeit anfällt, soll flexibel und hoch effizient in einem 'Power to Heat' Prozess wirtschaftlich sinnvoll genutzt werden. Im Rahmen dieses Projektes soll ein existierendes Konzept im Detail weiterentwickelt, theoretisch validiert und mit Unternehmen der Stahlindustrie und des Anlagenbaus auf die Machbarkeit in der betrieblichen Praxis hin diskutiert werden. Dieses Konzept sieht vor, dass relativ kurzfristig anfallender überschüssiger Strom dazu genutzt wird, das im Abgas eines Hochofens enthaltene CO 2 mit Hilfe der umgekehrten Boudouard-Reaktion zu CO umzusetzen. Zu diesem Zweck wird eine Kohleschüttung in einem entsprechenden Reaktor (E-Power-Konverter) mit dem vorhandenen überschüssigen Strom auf Temperaturen größer als 1000 Grad Celsius aufgeheizt und das Abgas des Hochofens über diese Kohleschüttung geleitet werden. Durch die umgekehrte Boudouard-Reaktion wird das CO 2 zu einem hochwertigen, für die Einleitung in den Hochofen geeignetem Gas aufgewertet werden. Das Gas könnte aber auch in anderen Bereichen eines integrierten Hüttenwerkes verwendet werden. Bei fehlendem Überschussstrom wird der Hochofen in konventioneller Weise betrieben. Neben Kohle soll auch die Verwendung zusätzlicher Reststoffe wie Klärschlamm, hydrothermale Kohle und Bioreststoffe getestet werden. 1. Energetische Bilanzierung des Hochofenprozesses auf der Basis realer Betriebsdaten. 2. Massen- und Energiebilanz eines E-Power-Konverters auf der Basis realer Abgasmengen von Hochöfen. 3. Durchführung von Laborversuchen. 4. Identifikation wesentlicher Problemfelder bei einer großtechnischen Umsetzung. 5. Ermittlung der Potentiale verschiedener Brennstoffe inkl. von Bioreststoffen.
Die Arbeiten zu dem Forschungsvorhaben umfassten die Ermittlung von Abluftmengen, Stroemungsverhaeltnissen und Emissionen ueber Induktionsoefen in Eisengiessereien, sowie eine Optimierung der Ablufterfassung durch Abhauben. Das Emissionsverhalten von Induktionsoefen wurde in zwei unterschiedlichen Giessereibetrieben untersucht, wobei insbesondere die Schwermetall- bzw. Spurenstoffemissionen von Interesse waren. Zur Optimierung der Ablufterfassung wurden entsprechend den ermittelten Stroemungsverhaeltnissen an ausgefuehrten Absaughauben Modellhauben gebaut, um deren Absaugwirkung durch stroemungstechnische Veraenderungen zu verbessern. Die Untersuchungen fuehrten zum Entwurf einer neuartigen Seitenabzugshaube. Bei gleichbleibendem optimalen Erfassungsgrad konnten sowohl der Saugvolumenstrom als auch der Druckverlust gegenueber den Ausgangsverhaeltnissen deutlich gesenkt werden, so dass von einem Einsatz dieser Haube nach einer entsprechenden Massstabsvergroesserung eine Energie- und damit Betriebskostenersparnis erwartet werden kann. Fuer Massstabsuebertragungen wurden geeignete Kennzahlen entwickelt.
Die Gustav Resch & Söhne oHG hat ihren Ursprung in der Reinigung und Aufarbeitung von Holzfässern für die Fischindustrie. Das Unternehmen spezialisierte sich im Lauf der Zeit auf die Rekonditionierung von Stahlblechfässern, wobei gebrauchte Fässer gereinigt und nach Kundenvorgabe neu lackiert werden. Mit der Umsetzung des Demonstrationsvorhabens soll die bestehende Anlage zum einen energetisch optimiert und zum anderen die bei der Reinigung der Fässer entstehenden Lösemittelemissionen reduziert werden. Ziel des Vorhabens ist es, sämtliche lösemittelhaltigen Abgase, die bei der Rekonditionierung der Fässer entstehen, einer thermischen Nachverbrennungsanlage (TNV) zuzuleiten, wo die Lösemittelanteile des Lacks thermisch zerstört werden. TNV-Anlagen werden unter anderem in großtechnisch industriellen Lackieranlagen eingesetzt, wo der Nachverbrennungsprozess aufgrund konstanter Abgasmengen und Abgaszusammensetzung relativ einfach ist. Diese Randbedingungen sind bei der Umsetzung der TNV-Technik in einer Fassreinigungsanlage nicht gegeben. Eine wesentlich aufwendigere Regelungstechnik ist erforderlich, weshalb die Anlagentechnik modifiziert werden muss. Die bisher ungenutzte Abwärme aus der TNV soll an verschiedenen Stellen im Betrieb genutzt werden, wo derzeit noch Primärenergie eingesetzt wird. Zu diesem Zweck wird die TNV-Abwärme in einem Wärmetauscher auf etwa 200 C heruntergekühlt. Die dabei frei werdende Wärme wird zur Vorwärmung der Verbrennungsluft des Ausbrennofens sowie zur Trocknung und zum Einbrennen des Lacks eingesetzt. Mit dem Vorhaben sollen folgende Umweltschutzeffekte erreicht werden: - Beträchtliche Reduzierung des Primärenergieverbrauchs - Reduzierung der jährlichen CO2-Emissionen um ca. 300 Tonnen - Reduzierung der Lösemittelemissionen - Unterschreitung der in der TA-Luft vorgeschriebenen Grenzwerte für organische Kohlenstoffe.
Bariumsulfid wird durch Reduktion von Bariumsulfat mit Petrolkoks hergestellt. Die bei diesem Prozess freigesetzte SO2-Emission soll durch eine Abgasreinigungsanlage nach dem Linde-Solinox-Verfahren vermindert werden. Zunaechst wird der Abgasvolumenstrom um ca 6000 m3/h (entspricht 20 Prozent) durch Einsatz von Gas-Sauerstoff-Brenner vermindert. Die Reaktionsabgase werden durch Elektrofilter vor der SO2-Abgasreinigung entstaubt. Diese arbeitet nach dem Verfahrensprinzip der selektiven Absorption mittels eines physikalisch wirkenden, vollstaendig regenerierbaren Waschmittels. Damit ist eine weitgehende Entfernung von Benzol, HCl und HF verbunden. Dieses Verfahren bietet bei dem hohen Schwankungsbereich der SO2-Menge gegenueber chemischen Verfahren erhebliche Vorteile, da die erforderliche Waschmittelmenge in erster Linie vom Abgasvolumen und nicht vom SO2-Gehalt im Abgas abhaengig ist.
Zur Absenkung der NOx-Bildung bei Low-NOx-Brennern wird das Prinzip der internen Abgasrueckfuehrung angewendet. Es wurden Untersuchungen zur Optimierung der rueckgefuehrten Abgasmenge an einem kalten Modell eines Brenners durchgefuehrt, und die Moeglichkeit zur Umrechnung der Ergebnisse auf den Betriebszustand aufgezeigt.
Die Abgase eines direkt beheizten Spaenetrockners mit einem Abgasvolumen von ca 50000 m3 pro Stunde werden in Zyklonen auf einen Staubemissionswert von ca 50 mg/m3 vorentstaubt. In einem nachgeschalteten Gewebefilter soll anschliessend ein Teilvolumenstrom von ca 20000 m3 pro Stunde auf eine Reingasstaubkonzentration von unter 5 mg/m3 gereinigt werden. Aufgrund des bei der Verarbeitung von Holz grundsaetzlich bestehenden Brandrisikos wird der Spaenetrockner mit vier Funkenmeldeeinrichtungen und einer CO2-Loeschanlage zur rechtzeitigen Unterdrueckung von Braenden versehen. Darueber hinaus ist eine separate Wasserhandloeschanlage vorgesehen.
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