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.
Kombinierte Gas- und Dampfturbinenprozesse mit Kohlenstaubdruckverbrennung versprechen eine weitere Steigerung des Stromerzeugungswirkungsgrads und damit eine weitere Reduzierung der Gesamtemissionen gegenueber den Verfahrensvarianten mit Druckwirbelschichtfeuerung oder mit integrierter Kohledruckvergasung, erfordern jedoch in vielen Teilprozessen zusaetzliche grundlegende Untersuchungen, bevor der Bau einer Demonstrationsanlage sinnvoll erscheint. An einer Anlage in Dorsten werden Untersuchungen zur Rauchgasreinigung und zu Werkstoffproblemen durchgefuehrt. Ergaenzend dazu sollen an der Druckkohlenstaubfeuerung der TH Aachen die Grundlagen der Kohlenstaubverbrennung und das Emissionsverhalten bei hohem Druck experimentell untersucht und damit die Auslegungsverfahren fuer Brenner und Feuerraum verbessert werden. Die Ergebnisse werden in die Auslegung der geplanten 10 MW-Anlage in Dorsten einfliessen.
Im Zusammenhang mit der Erhoehung des Wirkungsgrades bei der Erzeugung von elektrischem Strom aus fossilen Energietraegern sind Kombiprozesse von grossem Interesse, in denen die Kohle unter Druck vergast wird, die Reaktionsgase gereinigt und anschliessend in einer Gasturbinenanlage verbrannt und entspannt werden und die noch heissen, entspannten Gase zum Antrieb eines Dampfkraftwerkes dienen. Bei der Gasreinigung ist ein wichtiger Schritt die Entfernung von schwefelhaltigen Gase, insbesondere von Schwefelwasserstoff aus den bei der Kohlevergasung anfallenden Reaktionsgasen. Diese Entschwefelung kann z.B. mit Hilfe waessriger Loesungen von N-Methyldiethanolamin (MDEA) erfolgen, wobei man ein transport- und reaktionskontrolliertes Absorptionsverfahren einsetzt. Eine solche verweilzeitkontrollierte Absorption ist notwendig, um die gleichzeitig stattfindende Absorption weiterer saurer Gase, vor allem des Kohlendioxids, zu minimieren. Fuer die Auslegung von Trennverfahren zur Reinigung der anfallenden Abgasstroeme werden unter anderem Informationen zum Phasengleichgewicht benoetigt. Ziel des Vorhabens ist die experimentelle Bestimmung von Phasengleichgewichten in Systemen bestehend aus Wasser, MDEA, starken Elektrolyten und den sauren Gasen Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff. Die Messergebnisse sollen mit verschiedenen Modellen beschrieben werden, die ihrerseits zur Auslegung von Absorptionsverfahren herangezogen werden koennen.
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.
Ziel des Vorhabens ist es, das fuer ein breites Brennstoffband geeignete GSP-Flugstrom-Vergasungsverfahren in ein zu errichtendes Demonstrationskraftwerk mit kombinierter Gas- und Dampfturbinenanlage zu integrieren. Als Planungsgrundlage wird von einer Kraftwerksleistung von 170 MWel ausgegangen. Die Untersuchung erstreckt sich insbesondere auf die Auslegung und optimale Schaltung der Anlagenkomponenten hinsichtlich einer geringen Umweltbelastung und eines hohen Gesamtwirkungsgrades. Auf diese Weise soll ein generelles Konzept fuer eine praktikable Nutzung des GSP-Verfahrens in Kombikraftwerken zur kostenguenstigen Stromerzeugung entwickelt werden.
Dieses Projekt ist ein Folgeprojekt des vorangegangenen CO2free SNG, welches sich auf die Erzeugung von Erdgassubstitut (SNG) aus Kohle durch Methanierung von Synthesegas aus der Kohlevergasung konzentrierte. Die derzeitigen Systeme zur Herstellung von SNG aus Kohle basieren auf großskaligen Anlagen wie Flugstromvergasern und einer aufwändigen Reinigung des Synthesegases. Dabei wird meist eine kalte Gasreinigung bei -40 bis -70 C mit Hilfe des Rectisol-Prozesses durchgeführt, die mit signifikanten Exergieverlusten und einem hohen technischen Aufwand verbunden sind. Allerdings erfordert die Einspeisung ins Gasnetz eher Anlagen im mittleren Leistungsbereich aufgrund der lokal begrenzten Einspeisemöglichkeiten. Das CO2freeSNG Projekt zielt daher auf innovative Anlagenlösungen für die SNG Herstellung aus Kohle im mittleren Leistungsbereich ab, die auf einer deutlich vereinfachten Gasreinigung bei erhöhten Temperaturen basieren. Das vorangegangene CO2free SNG Projekt hat die Wirtschaftlichkeit solcher Anlagen in Kombination mit einer Gasreinigung sowie CO2 Abscheidung durch eine Karbonatwäsche demonstriert. Als Fortsetzung dieses Projekts wird eine Versuchsanlage mit einer Leistung von 150 KW der kompletten Prozesskette am EVT aufgebaut, um die technologische Basis für die dann folgende Demonstration in kommerzieller Größe zu legen.
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.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 161 |
| Europa | 26 |
| Land | 1 |
| Weitere | 1 |
| Wirtschaft | 1 |
| Wissenschaft | 42 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 159 |
| Text | 3 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 160 |
| Unbekannt | 2 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 145 |
| Englisch | 22 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 1 |
| Datei | 1 |
| Dokument | 1 |
| Keine | 134 |
| Webseite | 27 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 133 |
| Lebewesen und Lebensräume | 121 |
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| Mensch und Umwelt | 162 |
| Wasser | 91 |
| Weitere | 162 |