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.
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.
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 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.
Entwicklung von Verfahren zur Entschwefelung von Brennstoffen, zur Entschwefelung bei oder nach der Vergasung von Brennstoffen und zur Abgasentschwefelung, um die Emissionen von Schwefeldioxid zu vermindern. Erarbeiten wissenschaftlich-technischer Grundlagen fuer die Beurteilung des Standes der Technik und der technischen Entwicklung als Voraussetzung fuer die Begrenzung von Emissionen an Schwefeloxiden.
Objective: Development and test operation of a new waste utilization system (radiation boiler) and of further new components for pressurized entrained flow gasification (PRENFLO). The new components besides the radiation boiler were a candle filter (dry dedusting of PRENFLO raw gas), a fly ash recycle system, a catalytic COS hydrolysis and a raw gas desulfurization system (MDEA process). General Information: The partial oxidation of solid fuels according to the entrained-flow principle (PRENFLO process) is an exothermic process, approx. 20 per cent of the gross calorific value of the fuel being converted into sensible heat. Utilization of this large quantity of heat released is indispensible for the energetically optimum of the PRENFLO process in industrial-scale applications. The raw gas leaves the gasifier at a temperature of approx. 1400 deg. C, highly laden - about 160 g/m3 (24 bar) with small molten or doughy ash particles. The heat utilization concept realized to date at Krupp Koppers comprises the cooling of raw gas at the outlet of the gasifier with quench gas to temperatures of less than 1000 deg. C resulting in higher heat losses at temperatures below 250 deg. C. The hot gas quenching can be avoided by using the new waste heat utilization system for dust-laden PRENFLO raw gas with high optical density. It is based on a radiation boiler with built-in heat exchange elements, the arrangement of which takes account of the temperature and flow profile of the hot raw gas leaving the reactor. Results from the operation of a 48 t/d PRENFLO plant with regard to slag separation in the gasifier, effectiveness of mechanical dedusting devices, decoupling of radiation boiler from gasifier to take account of the vibrational properties (mechanical cleaning device for heat exchangers), and theoretical investigations on heat exchange for optically dense fluids indicated the possibilities of preventing energy losses by quench gas cooling of raw gas. Optimization of the system with regard to the spacing of the heat exchange elements, the cleaning and the geometry of the system result in lower overall height and anticipate efficiency improvements if the system is applied in a CC-power plant. The dry dedusting of PRENFLO gas allows fly ash recycling to the gasifier, thereby a total slagging of the coal ash and a total carbon conversion can be achieved. A high effective filtering system reduces heat losses with the raw gas, when hot dedusted gas from the filter is recycled as quench gas. A candle filter and a pneumatic fly ash recycle system was planned, built and tested. For the desulfurization of the PRENFLO gas a catalytic COS hydrolysis (conversion of COS to H2S) and a H2S absorber (MDEA process) were installed in the test plant to proof the reliability of these process stages for PRENFLO gas in a wide range of operating conditions and to take account of the gas and solid traces in the gas to be treated. Testing and optimization of the waste heat...
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.
Am IVD werden mathematischen Modelle zur Beschreibung von Verbrennungsvorgaengen und zur Simulation von Kraftwerksfeuerungen eingesetzt. Um diese Modelle erweitern und validieren zu koennen, sollen im Rahmen des Projektes Messwerte von modernen Feuerungsanlagen bereitgestellt und dazu moderne Messtechniken erprobt und weiterentwickelt werden. Gleichzeitig sollen den Betreibern von Grosskraftwerksanlagen Informationen ueber die Verbrennungsbedingungen der eingesetzten Brennstoffe zur Verfuegung gestellt und moegliche betriebliche Probleme besser und zuverlaessiger erklaert werden. Dies soll der Optimierung des Anlagenbetriebs dienen. Das Messprogramm umfasst den Einsatz und die Erprobung moderner Messtechniken wie: - die Laser-Doppler-Anemometrie zur Geschwindigkeits- und Turbulenzmessung, - die 2-/3-Farbenpyrometrie zur Messung von Temperaturfeldern mit hoher oertlicher Aufloesung, - Schallpyrometrie (Universitaet des Saarlandes), - Nahinfrarot-Diodenlaserspektroskopie fuer Gaskonzentrationsmessungen (PCI der Universitaet Heidelberg), - und konventioneller Messtechniken (Absaugmesstechniken) zur Bestimmung der Temperaturen und der Gaskonzentrationen des Rauchgases. In der ersten Messphase im Modellkraftwerk Voelklingen/Fenne der Saarbergwerke AG wurden Messungen im Brennernahbereich von NOx-armen Brennern modernster Generation und am Feuerraumende durchgefuehrt. Die Schallpyrometrie wurde neben der LDA-Messtechnik erfolgreich eingesetzt. In der 2. Messphase im HKW 2 der Neckarwerke AG in Altbach/Deizisau soll eine moderne Allwandfeuerung vermessen werden. Es soll die 2-/3-Farbenpyrometrie hinsichtlich ihres Einsatzes unter rauhen Kraftwerksbedingungen erprobt und mit Hilfe der LDA-Messtechnik das Stroemungsprofil im Brennernahbereich moderner Brenner detailliert untersucht werden.