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.
Es wurden Untersuchungen und Berechnungen zur exergetischen Bewertung und Optimierung von Ein- und Mehrdruck-Abhitzedampferzeugern als verbindendes Glied im gekoppelten Gas- und Dampfturbinenprozess durchgefuehrt. Fuer einen Ein-Druck-Abhitzekessel wurden dabei auch ueberkritische Dampfzustaende analysiert. Das Ziel der Betrachtungen bestand in der Ermittlung optimaler Dampfparameter fuer ein Kohle-Kombi-Kraftwerk mit integrierter Kohlevergasung. Vorgestellt wird ein dafuer verwendetes mathematisches Verfahren, das zur Optimierung nahezu beliebiger Zielfunktionen nutzbar ist. Neben der Auswertung der Optimierungsergebnisse wird auf die Realisierbarkeit der Ergebnisse eingegangen. Sie kann durch eine Zwischenueberhitzung wesentlich erleichtert werden, deren Einfluss ebenfalls beschrieben wird.
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.
Im Rahmen der Planungen fuer ein Kombikraftwerk mit intergrierter Braunkohlevergasung (KoBra), wurden an der Hoch-Temperatur-Winkler-Vergaseranlage (HTW) Untersuchungen zur Erprobung und Absicherung des KoBra-Abwasserkonzeptes durchgefuehrt. Schwerpunktmaessig wurde die Elimination von HCN in der waessrigen und gasfoermigen Phase untersucht. Ebenso war auch die Entfernung von H2S eine wichtige verfahrenstechnische und wirtschaftliche Zielsetzung. Ergebnisse: 1. Die H2S-Strippung fuehrte zu sehr geringen Restgehalten im Bodenprodukt bei gleichzeitig vertretbaren Gehalten an NH3 im Kopfprodukt des Strippers. 2. Bei der HCN-Elimination in der waessrigen Phase mittels H202 konnten Restkonzentrationen bis 1 mg/l erreicht werden. 3. Die katalytische Umsetzung von HCN in der Gasphase fuehrte zu Umsatzraten bis ca. 90 Prozent. Die bisher erreichten Untersuchungsergebnisse zeigen das Potential einer weitgehenden Elimination von H2S und HCN. Eine abschliessende Bewertung der gesamten Versuchsergebnisse erfolgt zum Projektende.