Im Rahmen dieses Projektes wird die Entwicklung eines für den dauerhaften Betrieb geeigneten Stützfeuerungssystems auf Basis von Trockenbraunkohle, die Planung und Errichtung eines Prototyps, dessen Integration in einen bestehenden braunkohlebefeuerten Kraftwerksblock sowie die Überprüfung der Funktionalität einschließlich substantieller Belastungstests beabsichtigt. Übergeordnetes Ziel des Vorhabens ist es, die Lastflexibilität bestehender Kraftwerke zu steigern und deren Betrieb zu optimieren. Folgende Einzelziele werden im Laufe des Projektes angestrebt, um die Flexibilität bestehender Anlagen zu steigern: Senkung der technischen Mindestlast, Vermeidung von An- und Abfahrvorgängen. Das Projekt wird in 7 Arbeitspaketen (AP) realisiert werden. AP 1 dient dem technischen Projektmanagement. AP 2 umfasst die erforderlichen Forschungsarbeiten, die über den gesamten Projektablauf zielgerichtet überwiegend durch die eingebunden Wissenschaftspartner vorgenommen werden. Die ermittelten Forschungsergebnisse fließen im Projektverlauf in die jeweiligen Arbeitspakete ein. Im Rahmen des AP 3 erfolgt die Entwicklung eines elektrischen Trockenbraunkohlestaub-Zündsystems. Das Ergebnis fließt in die AP 4, 5 und 6 ein. Inhaltlich aufeinander aufbauend, wird in den AP 4 bis 7 die Prototypanlage entwickelt, von der Planung über die Fertigung und Montage bis zur Inbetriebnahme und Optimierung durch einen umfangreichen Testbetrieb.
In diesem Verbundprojekt werden die Entwicklung eines für den dauerhaften Betrieb geeigneten Stützfeuerungssystems auf Basis von Trockenbraunkohle (TBK), die Planung und Errichtung eines Prototyps, dessen Integration in einen bestehenden braunkohlebefeuerten Kraftwerksblock, sowie die Überprüfung der Funktionalität einschließlich substantieller Belastungstests beabsichtigt. Übergeordnetes Ziel des Vorhabens ist es, die Lastflexibilität bestehender Kraftwerke zu steigern und deren Betrieb zu optimieren. Der Betrieb bei reduzierten Teillasten führt dazu, dass einige Komponenten des Kraftwerksprozesses außerhalb des normalen Betriebsbereiches arbeiten. Um den Betrieb des umzurüstenden Kraftwerkblocks bei reduzierten Teillasten sicherzustellen und frühzeitig etwaige Betriebsprobleme zu identifizieren werden vom Institut für Energietechnik projektbegleitende Simulationsrechnungen durchgeführt. Sämtliche Komponenten werden mithilfe numerischer Simulationstools abgebildet und eine detaillierte energetische und technische Bewertung des Kraftwerksprozesses vorgenommen, bevor die Optimierung des Gesamtprozesses weiter untersucht wird. Nach der Modellierung des Istzustandes und Modellvalidierung in enger Zusammenarbeit mit dem Industriepartner werden die erstellten Modelle auf die neuen Randbedingungen, die aus der Reduzierung der technischen Mindestlast folgen, angepasst und erweitert. Mithilfe dieses Gesamtprozessmodells wird der Einfluss der reduzierten Kraftwerkslast auf die Performance und den Betrieb des Braunkohleblocks im Kraftwerk Jänschwalde im Mono- bzw. Duo-Anordnung untersucht. Durch die somit im Vorfeld der Installation der Prototypanlage möglichen Prozesssimulationen könnten bereits Probleme und möglicherweise notwendige Anpassungen für die Auslegung und den Betrieb erkannt werden, um diese dann gezielt zu beeinflussen.
Bearbeitungsstand / Ergebnisse: Schwerpunkt der Untersuchungen ist die vergleichende Bestimmung der Abhängigkeit des Verschlackungs- und Verschmutzungsverhaltens fünf verschiedener Braunkohlenstäube von ausgewählten feuerungstechnischen Parametern, wie Verbrennungstemperatur und Luftverhältnis am Brenner mit dem Ziel, das Einsatzrisiko der Brennstoffe in einer Kohlenstaubfeuerung zu prognostizieren. Der Schwerpunkt der Untersuchungen lag auf der Bewertung des tendenziell zu erwartenden Ansatzverhaltens: - Prognose Hochtemperatur-Ansatzbildung in der Brennkammer (Verschlackungsneigung) - Prognose Verschmutzungsneigung (Fouling) im Bereich der Nachschaltheizflächen.
Low grade fuels can vary largely in composition, ash content and composition, volatiles, moisture and Hardgrove index. This result in operational problems such milling, ignition, slagging and emissions. IVD focus their work on investigations how the process affect the release of heavy metals and fine particles. A range of different fuels (sewage sludge, RDF) will be co-fired in a 500 kW pulverised fuel facility.
Kombiprozesse mit Druckkohlenstaubfeuerung versprechen eine deutliche Steigerung des Stromerzeugungswirkungsgrads und damit eine weitere Reduzierung der Gesamtemissionen von Kohlekraftwerken. Bevor eine Verwirklichung in Demonstrationsanlagen sinnvoll erscheint, sind jedoch noch Grundlagenuntersuchungen fuer viele Teilprozesse notwendig. Ergaenzend zum 'Dorstener Verbundprojekt' werden an der Druckkohlenstaubfeuerungsanlage der RWTH Aachen die Grundlagen der Kohlenstaubverbrennung und das Emissionsverhalten bei hohem Druck experimentell untersucht und damit die Auslegungsverfahren fuer Brenner und Feuerraeume verbessert. Dabei konzentrieren sich diese Untersuchungen bisher auf Brennstoff Steinkohle. Die speziellen Probleme bei der Verbrennung von rheinischer Braunkohle sind Ziel des hier, in Zusammenarbeit mit der RWE Energie AG, geplanten Forschungsvorhabens.
Turbulente, reaktive Zweiphasenstroemungen sind Gegenstand stark zunehmenden Interesses sowohl in der Forschung, als auch im Bereich industrieller Anwendung. Letztere umfasst die Klimabeeinflussung durch Aerosole in der Luft, die Erzeugung von Nano-Partikeln in Reaktoren und die Energieumwandlung sowohl in Kohlekraftwerken als auch in Motoren. Ein Verstaendnis der zugrundeliegenden physikalischen und chemischen Prozesse dieser Anwendungen sind Grundvoraussetzung fuer ihre systematische Optimierung. Die Schwierigkeiten bei der Modellierung chemisch reagierender, turbulenter Zweiphasenstroemungen liegen in der Aufloesung/Modellierung einer Vielzahl stark unterschiedlicher Zeit- und Laengenskalen, die das Stroemungsfeld bestimmen. Diese werden induziert durch (1) schnelle und langsame chemische Reaktionen, (2) grosse und kleine lokale Wirbel, (3) Wechselwirkungsprozesse zwischen den Phasen und (4) unterschiedliche Fortpflanzungsmechanismen des chemischen Reaktionsbereichs. In diesem Projekt soll eine neue mathematische Methode entwickelt und in einem numerischen Algorithmus implementiert werden, die es ermoeglicht, den lokalen Einfluss von Partikeln auf die Stroemung zu erfassen, als auch den konvektiven Transport und die chemischen Quellterme exakt zu berechnen. Simulationen im Bereich Kohlestaubverbrennung sollen die Moeglichkeiten, die das Modell liefert, veranschaulichen.
Objective: To design and construct a coal gasification demonstration plant for the testing and development of the Prenflo process. A 48 T/d PRENFLO unit is intended to convert a total of 24,000 tons of coal to +- 48 x 1,000,000 m3 n synthesis or fuel gas at a calorific value of +- 11,850 KJ/m3 under standard conditions. See projects LG /270/85/DE, LG/354/87/DE and LG/255/89/DE.L per cent General Information: The PRENFLO process is a pressurized version of the Koppers-Totzek process. This project is the first phase in a two-phase undertaking to develop the PRENFLO process for eventual industrial scale introduction into the market. The pressurized version of the entrained-flow process for the use of coal, injected as dry coal dust, is a new technology with a high gasifier unit capacity (1,000 to 2,500 T/d coal throughput), high thermal efficiency, high product gas quality and low environmental load. Sluicing members, coal feeding, reaction in the pressurized reactor, waste heat boiler, and gas purification unit are to be adapted to novel loads. For the period covered by this contract (Phase 1) the pilot plant is being designed and constructed for test operations (Phase 2). The plant is located at the Technological Centre Saar of Saarbergwerke AG in Fürstenhausen. The centre has provided space for supplies, fuel, and waste disposal from the 48 T/d PRENFLO unit. Workshops and laboratory facilities are also provided. The major components of the process will be tested in continuous operation during a first operational phase. Modifications will be made and material and heat balances as well as balances of detrimental materials will be determined for various solid fuels. The fouling of heating areas in the waste heat boiler will be tested using chlorinated coal. Cleaning systems will also be tested. The PRENFLO unit will have a coal throughput of 2 T/h at 30 Bar operating pressure, corresponding to a gas output of +- 4,000 m3/h dry raw gas. The gas consists primarily of a mixture of carbon monoxide and hydrogen. There will be no liquid or gaseous hydrocarbons. The project (Phase 1) is estimated to cost DM 38,314 million. Achievements: Construction and commissioning were completed in early 1986. Three patent applications regarding the Prenflo process were filed by KRUPP KOPPERS during 1985: 1. Device for fixing samples in position; 2. Process for generating electrical energy in a combined cycle power plant with upstream coal gasification; 3. stuffing box seal.
Es ist das Ziel der Arbeiten, Grundlagenuntersuchungen zum Zuend- und Ausbrandverhalten von Kohlen und Kohlenmischungen durchzufuehren. Fuer die Untersuchungen der fruehen Reaktionen (Entgasung, Pyrolyse, Zuendung) wird ein Fallrohrreaktor eingesetzt. Daneben wird in gesonderten Experimenten durch die TU Clausthal das Ausbrandverhalten des Pyrolysekokses untersucht. Die hier geplanten Untersuchungen unterscheiden sich von anderen Vorhaben mit verwandter Zielsetzung dadurch, dass nicht eine kleine Kohlenstaubflamme erzeugt wird, in der die Vorgaenge von Zuendung, Abbrand der fluechtigen und des Restkokses integral erfasst werden, sondern dass die Einzelvorgaenge differentiell angegangen werden. Bei den Fallrohruntersuchungen koennen die fruehen Reaktionen im Flammen separat studiert werden. Diese haengen in besonderem Masse von den Kohleneigenschaften ab und bestimmen die Zuendung und die Primaerreaktionen des Abbrandes und der Schadstoffbildung. Letzter Stand der Arbeiten zum 31.12.1993: Ein Hochtemperatur-Fallrohrreaktor wurde gebaut und in Betrieb genommen. Anfaengliche Probleme mit der Abdichtung des Ofens konnten inzwischen durch entsprechende Massnahmen ueberwunden werden. Die Versuche zur Verbrennung von Kohlen wurden begonnen, wobei zunaechst Bedingungen gewaehlt wurden, die einen Vergleich zu dem vorhandenen Druck-Fallrohrreaktor zulassen. Die Auswertemethodik wurde fuer die Anwendung auf hoehere Temperaturen (bis 1500 Grad C) ueberprueft und modifiziert.
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