In Teilprojekt A5 soll geklärt werden, ob die mineralischen Bestandteile, wie Na, K, Mg, Ca, Al oder Fe, der Kohle katalytisch aktiv sind und somit Einfluss auf den Oxyfuel-Verbrennungsprozess nehmen. Neben dem Verbrennungsprozess in O2 werden die beschleunigte Einstellung des Boudouard-Gleichgewichts und die Kohlevergasung mit H2O berücksichtigt, die durch Volumenvergrößerung erheblichen Einfluss auf das Strömungsfeld in Flammen nehmen können. Es sollen reale Kohlen aber insbesondere auch synthetische Modellkohlenstoffe untersucht werden, was eine schrittweise Steigerung der Komplexität der untersuchten Systeme erlaubt.
Bei der Haupttätigkeit der Blasius Schuster KG , Inspire-ID: https://registry.gdi-de.org/id/de.he.0945.de7.pf.eu_industrie/353535345) handelt es sich um Vergasung oder Verflüssigung von Kohle (NACE-Code: 38.21 - Behandlung und Beseitigung nicht gefährlicher Abfälle). Es wurden keine Freisetzungen oder Verbringungen nach PRTR berichtet zu: Freisetzung in die Luft, Freisetzung in das Wasser, Freisetzung in den Boden, Verbringung von Schadstoffen mit dem Abwasser, Verbringung gefährlicher Abfälle im Inland, Verbringung gefährlicher Abfälle im Ausland, Verbringung nicht gefährlicher Abfälle.
MAN Energy Solutions entwickelt in dem hier vorliegenden Projekt einen Verdichter axialer Bauweise für die Eigenschaften von CO2, also einem molekular schweren Gas. Dieser Verdichter muss hohe Volumenströme verarbeiten, wie sie insbesondere in Kraftwerksanlagen entstehen. Zu den wichtigsten Optionen bei der Vermeidung von Umweltbelastungen durch den weltweit ansteigenden CO2-Ausstoss gehört die CCS-Technologie; diese unterscheidet verschiedene Verfahren zur CO2-Abscheidung wie die Abtrennung nach Kohlevergasung (Pre-Combustion / IGCC) oder die Abscheidung nach dem Verbrennungsprozess (Post Combustion). Eines jedoch eint diese Verfahren: die Notwendigkeit von CO2-Verdichtern für den Transport des Treibhausgases vom Kraftwerk zum Speicherort und zum Verpressen der entstandenen CO2-Massen. Eine intelligente Lösung zur Förderung großer CO2-Volumina liegt in der Vorverdichtung mittels eines geeigneten Axialverdichters und der damit einhergehenden Reduktion des Volumenstroms sowie anschließender Verdichtung auf den Enddruck mittels eines Radialverdichters. Die Vorteile eines Axialverdichters für CO2 sind dabei die sehr hohen Wirkungsgrade, die Möglichkeit der Verdichtung großer Volumenströme in einem einzigen Verdichtergehäuse, die Wärmenutzung aus der Kompression in Kraftwerksprozessen und die mechanische Zuverlässigkeit des Kompressors. Die Kombination von hohen Wirkungsgraden, Zwischenkühlungen und dem Eintrag von Abwärme in den Prozess resultiert in einem geringstmöglichen Energieverbrauch für die Verdichtung. Im Rahmen des Forschungsprojektes werden die Grundlagen der Axialverdichterauslegung für CO2 erarbeitet, auf deren Basis transsonische Prozessverdichter zur Förderung großer CO2-Volumina ausgelegt werden können. Da mit der CO2-Verdichtung mittels eines Axialverdichters Neuland betreten wird, ist sowohl eine Verifikation der numerischen Werkzeuge als auch eine Validierung der angewandten Modelle zwingend erforderlich. Zu diesem Zweck wird ein Versuchsverdichter entwickelt, welcher durch eine umfangreiche Instrumentierung und ein intelligentes Messprogramm alle erforderlichen Messdaten bereitstellt. Die hier weiterentwickelte Technologie zur Verdichtung schwerer Gase mittels eines großen Axialverdichters eignet sich daneben auch für den Einsatz in großskaligen Produktionsanlagen zur Kompression von Kohlenwasserstoffen, Erdgas sowie Stickoxiden oder Wasserstoff. Diese Grundstoffe sind vor dem Hintergrund eines globalen Bevölkerungswachstums ebenso essentieller Bestandteil wirtschaftlichen Wachstums und sozialen Wohlstandes wie eine stabile und ausreichend dimensionierte Energieversorgung. Für die vornehmlichen Standorte dieser Anlagen im asiatischen, afrikanischen und südamerikanischen Raum spielt die Verfügbarkeit der hier entwickelten Technologien also eine nicht unbedeutende Rolle bei der langfristigen Entwicklung von Schwellen- zu Industrienationen.
Das Vorhaben ist Teil des Verbundprojektes COORIVA: Untersuchungen zur Baubarkeit für ein IGCC-Referenzkraftwerk ab 2015 für Braun- und Steinkohle mit CO2-Rückhaltung Im Focus der Weiterentwicklung der Kohlekraftwerkstechnik steht die Reduzierung der CO2-Emissionen. Der IGCC-Prozess bietet die vergleichsweise günstigen Voraussetzungen für die CO2-Minderung und -Abtrennung. Das Ziel des Vorhabens besteht darin, technisch verbesserte und CO2-freie IGCC-Konzepte für Stein- und Braunkohle zu entwickeln, die den Anforderungen des Marktes genügen, wobei Betreibererfahrungen und neue Ansätze zum Prozessdesign berücksichtigt werden. Das IEC wird ein fortschrittliches IGCC-Referenzkraftwerk mit CO2-Abtrennung in 2015 auf der Basis kommerziell verfügbarer und weiterentwickelter Vergasertechnologie (PHTW) entwickeln. Außerdem wird die prozess- und wärmetechnische Integration des Kraftwerkvergasers im IGCC-Prozess durchgeführt und in Begleituntersuchungen ein entsprechendes Potenzial für zukünftige Entwicklungen abgeleitet. Die industrielle Verwertung erfolgt mit dem Ziel der Vorbereitung einer großtechnischen Demonstration in 2015. Es wird ein wichtiger Beitrag zum Erreichen der energiepolitischen Ziele Wirtschaftlichkeit, Umweltverträglichkeit, und Versorgungssicherheit bei der Stromerzeugung geleistet.
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.
The separation of carbondioxide from gas streams is an important industrial separation process. Applications which are relevant to the project proposed here are: carbondioxide separation from methane (natural gas sweetening, enhanced oil recovery, landfill gas treatment), carbondioxide/hydrogen-separation (coal gasification process, steam reforming of hydrocarbons), carbondioxide/nitrogen-separation (flue gas treatment), carbondioxide separation in life support systems (diving chambers, space crafts), medical applications (carbondioxide removal from nitrous oxide or xenon in the anaesthesia gas loop). The objective of this project is the development of novel membranes with very high selectivities for carbondioxide. The carbondioxide selectivity in regard to other gases like nitrogen, oxygen, methane, hydrogen and nitrous oxide should exceed 200. The fluxes to be achieved should be high enough to render the membrane process competetive with conventional separation processes. The minimum carbondioxide flux to be aimed at is 0,05 m3/m2h bar.
Die Entwicklung eines kombinierten Gas- und Dampfturbinenkraftwerks mit integrierter Eisenbad-Kohlevergasung stellt fuer die Stromerzeugung der 90er Jahre eine aussichtsreiche Variante dar. Dies erfordert jedoch eine optimale Integration bzw. Abstimmung des Vergasers mit dem GuD-Teil, da nur dadurch ueber Wirkungsgradgewinne bzw. Anpassung von Systemen/Komponenten Kostenvorteile gegenueber konkurrierenden Verfahren erreicht werden koennen. Im Kloeckner F+E-Folgeprogramm werden Experimente in einer auf der Maxhuette zu installierenden Pilotanlage gefahren, die im Rahmen des KWU-Vorhabens um Versuche zur Klaerung kraftwerksspezifischer Fragestellungen erweitert werden. Zur optimalen Einbindung des Vergasungsprozesses sind kraftwerksseitig Dampfzustaende von mehr als 190 bar und 500 Grad C in dem Vergaser nachgeschalteten Abhitzekessel erwuenscht, die in Stahlwerken (u.a. aufgrund der Eigenschaften des Rohgases) bis heute bei weitem noch nicht erreicht sind. Zu diesem Problemkreis werden Werkstoffuntersuchungen an einem eigens dafuer zu installierenden Abhitzedampferzeuger sowie an Werkstoffproben durchgefuehrt. Darueber hinaus wird die Reingasvertraeglichkeit der Gasturbine neben korrosiven/erosiven Einfluessen (Spurenelemente) vor allem bezueglich des Reingas-Staubgehaltes mittels umfangreicher Messprogramme ueberprueft. Auch muessen die den Kraftwerkbetrieb beeinflussenden Langzeiteffekte untersucht werden. Parallel dazu wird ein analytisches Begleitprogramm bearbeitet.
Aufbau und Betrieb einer kg/h-Versuchsapparatur bei BF bestehend aus Pyrolysereaktor und nachgeschaltetem Cracker fuer einen Druckbereich bis 200bar - ergaenzende Laboruntersuchungen zur Kohlenpyrolyse in Fortfuehrung der Arbeiten von Phase 1 und 2a - Erstellung reaktionstechnischer Modelle und Ingenieur-Studien hinsichtlich der vorgegebenen Zielrichtungen der Prozessentwicklung, d.h. Pyrolyse als Vorstufe zur Vergasung oder Verbrennung - zur Herstellung von Chemie-Rohprodukten - Abschaetzung technischer und wirtschaftlicher Aspekte hinsichtlich der Anwendung in Grossanlagen.