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.
Ziel ist es, Grundlagen und Konzepte für die Entwicklung zukünftiger integrierter Hochtemperaturvergasungsprozesse bereitzustellen. Dabei soll auf eine möglichst hohe Flexibilität bei der Brennstoffauswahl, eine optimale Integration von synthesegasbasierten Prozessen mit konventioneller und erneuerbarer Stromerzeugung sowie Möglichkeiten chemischer Speicher fokussiert werden. Die Arbeitspakete gliedern sich in die Pakete Grundlagenuntersuchungen, Komponentenentwicklung und Systembetrachtungen. Im Paket Grundlagen sollen die Pyrolyse- und Vergasungskinetiken verschiedener Brennstoffe (Kohle und Co-Feeds) ermittelt, der Löser 'coalFoam' weiterentwickelt sowie Prozessschlacken und Laboraschen charakterisiert und modelliert werden. Im Paket Komponentenentwicklung sollen ein Modellfall für einen großtechnischen Flugstromvergaser mittels CFD simuliert, das Asche-/Schlackeverhalten durch thermodynamische Modellierung abgebildet und Optionen zur Quenchkonvertierung Flow-Sheet-Modellierung untersucht werden. Im Paket Systembetrachtungen werden der Einsatz verschiedener Brennstoffe (Kohle und Co-Feeds) für die Vergasung technologisch bewertet und neue Konzepte zur Kopplung synthesegasbasierter Prozessketten mit der konventionellen (fossilen und erneuerbaren) Stromerzeugung sowie Konzepte zur Zwischenspeicherung regenerativen Überschussstroms in synthesegasbasierten Chemikalien technologisch und wirtschaftlich betrachtet. In die Konzepte werden die Ergebnisse des Pakets Komponentenentwicklung eingebunden und Kombinationen separater CO-Konvertierungsverfahren mit der Quenchkonvertierung auf technische und wirtschaftliche Vorteile geprüft.
The proposed project is focused on the development of new technology of processing of low quality, high ash coals, their mixtures, as well as organic wastes like timber in order to obtain improved energy parameters in gasification and combustion processes. An important feature of the proposed project is the use of lower temperature regimes of fluidized bed gasification, for which melting of ash components and, hence, diffusion limitations are prevented. However, in order to overcome a difficulty related to reduced reaction rate in this regime, controlled injection of oxygen into gasification unit is accomplished, what permits to intensify the process and decrease atmospheric discharge of solid particulate in flue gas. It is also relevant that oxygen enriched streams will be obtained via flexible membrane gas separation technique. Thus the proposal implies close collaboration of the specialists in fossil fuels gasification and membrane technology. This is the first attempt to apply membrane technology in this industrial area. The results of this research can be important for both NIS/CCE and EU countries, because reserves of lower quality coals are available in all these regions and will certainly be used in next century. The proposed R and D project can be divided into the following main research tasks, namely: 1. Experimental study of gasification process in the presence of oxygen enriched air and development of the model of gasification process in intensified regime. 2. Choice of membranes and membrane apparatuses for oxygen enrichment of air for coal gasification; selection of optimized regime of the joint work of membrane and gasification units. 3. Tests of the process on a demonstration (pilot plant) unit with development of recommendations for further practical application of the process for gasification of different types of feedstock (coals, lignites, solid wastes, mixed feedstocks). The interest from industry to this process is shown. The research tasks in this projects will be carried out by six different organizations, two from EU and four from Russian and Ukraine. Three in-profit institutes (from Germany, Italy, and Russian) and an industrial partner from Ukraine are involved; in addition, two non-profit institutes from Russian will take part in this project.
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 des Forschungsvorhabens soll ein neues Konzept zur trockenen Entfernung von Schwefelverbindungen und Ammoniak aus Brenngasen fuer die IGCC-Kraftwerkstechnik im Technikumsmassstab entwickelt werden. Das Ziel des Projektes besteht darin, das Verfahren der partiellen Oxidation von H2S/COS und die simultane NH3-Abscheidung weiterzuentwickeln und insbesondere an das Verfahren der Prenflo-Kohlevergasung anzupassen. Dabei sollen die verfahrenstechnischen Komponenten Flugstromreaktor mit Filterkerze, Katalysator, Festbettadsorber und Spruehabscheider optimiert und geeignete Kombinationen gefunden werden. Darueber hinaus ist die Anwendbarkeit bekannter Verfahren zur Rueckgewinnung von Schwefel aus den verschiedenen Traegermedien zu untersuchen. Es bestehen berechtigte Chancen, den Aufwand fuer die Brenngasreinigung im IGCC-Prozess auf ein Minimum zu reduzieren und somit einen Beitrag zum Durchbruch der innovativen IGCC-Kraftwerkstechnik zu leisten.
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.
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.
Die Untersuchung soll zeigen, dass es innerhalb eines Zeitraumes von 20 Jahren (Nutzungsdauer der Energiewandler) moeglich ist, das Heizoel vom Markt zu verdraengen, wenn die Heizoelpreise weiter ansteigen und rechtzeitig eine Vorsorge fuer eine alternative Waermebedarfsdeckung erfolgt. Die Energieversorgung der Zukunft muss weitgehend durch leitungsgebundene Energien mit Einsatz von Kernenergie und Kohlevergasung erfolgen, da Kohle im grossen Umfange nicht in kleinen Einzelfeuerstaetten verbrannt werden kann. Aufbauend auf Waermebedarfsermittlungen mittels Siedlungstypisierung und der Planung einer regionalen Fernwaermeversorgung sollen Moeglichkeiten der Energiebedarfsdeckung fuer die uebrigen Gebiete bei Ausbau der Strom- und Gasversorgung durch Fernwaermeversorgung ueber kleinere Heizkraftwerke, ueber Waermepumpen und durch Nutzung der industriellen Abwaerme, Sonnenenergienutzung und Nutzung von Muell, Holz und biologischen Abfaellen zur Energieversorgung untersucht werden. Hierbei ist auch der Einsatz von Nachtspeicher- und Gasheizung zu beruecksichtigen. Ein Versorgungskonzept fuer dieses Gebiet ist zu erarbeiten.