Im Vorhaben soll die Schlackebadvergaser (British Gas Lurgi - BGL)-Vergasung auf Basis theoretischer Studien (unter anderem durch Modellierung) sowie durch experimentelle Untersuchungen im Labor und im Pilotanlagenmaßstab für hocheffiziente, emissionsarme Kohlevergasung mit CO2-Abtrennung (IGCC)-Kraftwerke und flexible Polygeneration-Anwendungen sollen optimiert werden. Dazu ist die Teer-Öl-Ausbeute für IGCC-Kraftwerkanwendungen zu minimieren (Brenngas-BGL-Konzept). Für Polygeneration-Konzepte (Polygen-BGL-Konzept) mit chemischer Synthesegasnutzung und Erzeugung eines erdöläquivalenten Teer-Öl-Gemisches (einsetzbar in der Chemieindustrie oder als speicherbarer Spitzenbrennstoff) ist sie zu maximieren.
Das IGCC Kraftwerk ist eine geeignete Kraftwerkstechnologie um auf Basis des Energieträgers Kohle die veränderliche Einspeisung Erneuerbarer Energien in der zukünftigen Energieversorgung auszugleichen. In grundlagenorientierten Forschungsvorhaben HotVeGas werden Konzepte für zukünftige Kraftwerks- und Speichertechnologien evaluiert und neue Kraftwerkskomponenten entwickelt. In Forschungsvergaseranlagen sollen die Reaktionsabläufe unter industriell relevanten Bedingungen experimentell untersucht werden, um bestehende Vergasungstechnologien zu optimieren, zukünftige Technologien zu entwickeln und geeignete Brennstoffe zu charakterisieren. Die Experimente zielen dabei auf die Vergasungskinetik und das Ascheverhalten bei hohen Temperaturen und Drücken ab. Weiterhin werden in statischen und dynamischen Simulationen neue Kraftwerksschaltungen, Zwischenspeichertechnologien und Lastfähigkeitskonzepte entwickelt und bewertet, wobei auch der Einsatz neuer Komponenten wie z.B. einem Membran-Shift-Reaktor betrachtet wird. Für die Validierung von eigens entwickelten CFD Modellen von Vergasungsanlagen werden die experimentell gewonnenen Daten herangezogen, um weiterführende Ansätze für neue Kraftwerkskomponenten zu finden.
Ziel des Vorhabens ist die Erweiterung der im ersten Projektabschnitt (HotVeGas-TCP) erstellten Basisdatenbanken und Anwendungsprogramme für thermochemische und thermophysikalische Eigenschaften im Bereich der Hochtemperaturvergasungs- und -gasreinigungsprozesse für IGCC-Kraftwerke mit CO2-Abtrennung. Die Erweiterungen beziehen sich sowohl auf die Schlacken als auch auf die möglichen Spurenstoffe in Vergasungs- und Gasreinigungsprozessen. Damit sollen die Datenbanken noch näher an die zukünftig zu erwartenden Prozessanforderungen herangeführt werden. Die Arbeiten an den Datenbanken werden in enger Zusammenarbeit mit dem Partner FZJ-IEK durchgeführt. Nach Erstellung wichtiger Teilabschnitte der Datenbanken sollen diese in die von den Partnern TUM und TUBF in die dort zu entwickelnden Prozessmodelle einbezogen werden. Diese Arbeiten werden von GTT beratend unterstützt.
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Schaffung von Grundlagen für die Entwicklung zukünftiger Hochtemperaturvergasungsprozesse mit integrierter Heißgasreinigung und optionaler CO2-Abscheidung für hocheffiziente und flexible IGCC-Kraftwerke. Schwerpunkte sind Asche-/Schlacke- und Spurstoffverhalten sowie die Identifizierung chemisch und thermisch stabiler katalytischer Membranwerkstoffe für die Wasserstoffabtrennung in einem Membranshiftreaktor. Zur Erreichung der Ziele sollen in Laborversuchen und durch begleitende thermochemische Modellrechnungen die thermochemischen und thermophysikalischen Eigenschaften von Schlacken, die Freisetzung von Spurstoffen bei der Co-Vergasung, das Verhalten von Schwermetallen in Vergasungsprozessen und die Beständigkeit von katalytischen Membranen gegenüber (verunreinigten) Synthesegasen untersucht werden.
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