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.
Wasserstoffherstellung: Das industrielle Verfahren zur Wasserstoffherstellung beruht auf dem katalytischen Reformieren (Nickel-Katalysatoren) von Erdgas mit Wasserdampf. Bei diesem Prozeß erfolgt eine Dampfspaltung (steam reforming) des Erdgases (Methan). Methan wird dabei in Reaktoren bei Temperaturen von ca. 850 §C zu Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid umgesetzt. Nach der Umsetzung wird das Gas schnell abgekühlt, wobei gleichzeitig Prozeßdampf gebildet wird. In einer Folgereaktion reagiert das Kohlenmonoxid und überschüssiges Wasser mit Hilfe eines Katalysators zu weiterem Wasserstoff und Kohlendioxid. Daran schließt sich eine CO2-Entfernung und die Isolierung von Wasserstoff an [CO2-Druckwäsche (Weissermel 1994); PSA, pressure swing adsorption (Ullmann 1989a)]. Wasserstoff (H2) wird heute in erster Linie aus Kohlenwasserstoffen gewonnen. Daneben gibt es noch kohlechemische und elektrochemische Prozesse, die aber von geringerer Bedeutung sind [siehe Tabelle 1, (Weissermel 1994)]. Tabelle 1: Verfahren zur Wasserstofferzeugung Welt-H2-Erzeugung 1988 (in Gew.-%) Rohöl/Erdgas-Spaltung 80 Kohlevergasung 16 Elektrolysen/Sonstige 4 gesamt (in Mio. t) ca. 45 Der wichtigste Rohstoff zur Erzeugung von H2 ist Erdgas, aber auch Naphtha und andere Rückstände der Petrochemie werden eingesetzt (Ullmann 1989a). Die Bilanzierung der vorliegenden Kennziffern erfolgt auf der Annahme, daß Wasserstoff zu 100 % aus Erdgas synthetisiert wird. Für die Bilanzierung des Prozesses wurde eine Studie der Arbeitsgemeinschaft Kunststoff (DSD 1995), die Ökoinventare für Energiesysteme (ETH 1995) und Daten aus (Ullmann 1989a) ausgewertet. Da in (DSD 1995) die ausführlichsten Daten vorliegen, wurden diese für die Berechnung der Kennziffern verwendet. Es wird angenommen, daß die dortigen Angaben sich auf die H2-Herstellung in Westeuropa in den 90er Jahren beziehen. Die Massen- und Energiebilanz ist vom verwendeten Rohstoff abhängig, somit ist eine Übertragung der Kennziffern auf andere Einsatzstoffe oder auch Produktionsverfahren nicht möglich. Allokation: keine Genese der Kennziffern: Massenbilanz: Zur Herstellung von Wasserstoff wird als Rohstoff Erdgas (1990 kg/t H2) und Wasser (4468 kg/t H2) benötigt (DSD 1995). Als weiteres Reaktionsprodukt der chemischen Umsetzung von Erdgas entseht neben H2 auch Kohlendioxid (5458 kg CO2/t H2). Da CO2 kein verwertbares Produkt darstellt, wird es den prozeßbedingten Luftemissionen zugerechnet. Im Vergleich zu den obigen Angaben wird bei (Ullmann 1989a) für eine typische Steamreformer-Anlage ein Erdgasbedarf von 2160 m3 für die Erzeugung von 5000 m3 Wasserstoff (jeweils bei 0 §C und 101,325 kPa) - bzw. umgerechnet 3439 kg Erdgas/t H2 - aufgeführt. (ETH 1995) wiederum gibt einen Erdgasbedarf von 121 MJ/kg H2 (umgerechnet 2881 kg/t H2) an. Die Angaben aus (DSD 1995), (ETH 1995) und (Ullmann 1989a) zeigen deutliche Abweichungen voneinander. Da bei (DSD 1995) die vollständigste Bilanz vorliegt, werden diese Daten übernommen. Es wird angenommen, daß der unterschiedliche Rohstoffbedarf bei den verschiedenen Literaturquellen dadurch zustande kommt, daß die Wasserstoffherstellung je nach Prozeßführung auf eine maximale Produktion an Prozeßdampf, minimalen Einsatz von Erdgas , etc. optimiert werden kann. Energiebedarf: Für den Prozeß der Wasserstofferzeugung wird insgesamt eine Energiemenge von 49,25 MJ/kg H2 benötigt. 47,25 MJ des Gesamtenergiebedarfs werden durch die Verbrennung von Erdgas bereitgestellt. Davon entfallen wiederum 18,144 MJ auf die Dampferzeugung und 8,645 MJ auf die CO2-Druckwäsche. An elektrischer Energie werden 2,0 MJ Energie verbraucht (DSD 1995). Im Vergleich dazu wird der Prozeßenergiebedarf bei (ETH 1995) mit 3,47 MJ/kg elektrischer Energie, 26,55 MJ/kg Heizöl S (Industriefeuerung) und 17,8 Erdgas (Industriefeuerung) angegeben (Summe 47,82 MJ/kg). Der Energiebedarf bei (DSD 1995) und (ETH 1995) zeigt eine sehr gute Übereinstimmung. Es werden die Daten aus (DSD 1995) für GEMIS übernommen. Prozeßbedingte Luftemissionen: Nach (Ullmann 1989a) entstehen beim steam reforming 0,25 mol CO2 pro mol H2 (Methan und Wasser werden zu Wasserstoff und Kohlendioxid umgesetzt). Dieser Wert ist identisch mit der Angabe aus (DSD 1995) von 5,458 kg CO2 pro kg Wasserstoff. Es konnten keine weiteren prozeßspezifischen Daten zu den Emissionen ermittelt werden. Diese sind im Vergleich zu den Emissionen, die durch den Energieverbrauch entstehen, relativ gering (ETH 1995). Wasser: Neben dem Erdgas dient auch Wasser als Rohstoff zur H2-Erzeugung (Reduktion von H2O zu H2). Für die chemische Reaktion werden 4,468 kg H2O pro kg H2 benötigt (DSD 1995). Es kann jedoch davon ausgegangen werden, daß beim Herstellungsprozeß ein Überschuß an Wasserdampf eingesetzt wird. Da hierüber - ebenso wie zum Kühlwasserbedarf - keine Angaben vorliegen, wird der Wert von 4,468 kg Wasser als Kennziffer verwendet. Angaben zu Abwasserwerten und Reststoffen liegen nicht vor. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Brennstoffe-fossil-Gase gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2010 Lebensdauer: 20a Leistung: 1MW Nutzungsgrad: 143% Produkt: Brennstoffe-Sonstige
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.
Der Hochofenprozess ist der Kernprozess der Roheisenerzeugung weltweit. Die im Reaktor ablaufenden Vorgänge benötigten Energie, die primär durch die Vergasung von Kohlenstoff mit Sauerstoff zu Kohlenmonoxid bereitgestellt wird. Das thermodynamische Minimum an Kohlenstoff beträgt bei der Betrachtung eines 'idealen' Hochofenprozesses 374 kg pro Tonne Roheisen. Mittlerweile kann unter realen Prozessbedingungen ein Kohlenstoffbedarf von 400 kg pro Tonne Roheisen erzielt werden. Eine weitere CO2-Reduktion in der Roheisenproduktion kann nur mehr durch die Substitution von konventionellen Eisenträgern durch vorreduzierte Materialien erreicht werden. Durch die Verwendung LRI im Hochofenprozess wird der Kohlenstoffbedarf für die durchzuführende Reduktionsarbeit verringert. Die Einsparung im Hochofen beträgt 3,67 t CO2 pro Tonne Kohlenstoff. LRI kann in Direktreduktionsanlagen erzeugt werden, die mit einem wasserstoffreichen Reduktionsgas arbeiten, das aus Erdgas (auch aus Biomasse oder durch Kohlevergasung) erzeugt wird. Großtechnische Anlagen nach diesem Verfahrensprinzip im industriellen Maßstab sind Stand der Technik und werden zur Erzeugung von DRI eingesetzt. Die Potentiale zur Minimierung der CO2-Emissionen in der Roheisenerzeugung durch die Verwendung von LRI sollen durch die Zusammenarbeit mehrere Partner aus Industrie und Wissenschaft ausgearbeitet, erprobt und ausgewertet und ein maßgeblicher Beitrag zur Entwicklung einer nachhaltigen CO2-minimierten Roheisenproduktion geleistet werden.
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.
Objective: To establish the performance of coal gasification trials based on the principle of the molten iron reactor. General Information: The process is based on the simultaneous carbonization and decarbonization of liquid iron. In a vessel containing a high -carbon iron bath (hot metal), pulverized coal and oxygen are injected through tuyeres installed in the bottom. Lime or converted slag, in ground form, can also be injected through the bottom tuyeres. In a simplified way the following process runs auto thermically at a temperature in the range 1450c - 1550c: - the volatile components of the coal escape and are cracked: - the carbon is dissolved in the iron: - the coal ash together with added materials, such as steel plant slag or lime, forms a basic final slag; - the sulphur introduced by the coal is bound in the basic reactor slag. As well as in the reactor dust: - the coal dissolved in the molten iron reacts with the oxygen and thus generated the product gas. Achievements: In the 60 T converter the coal rate in the trial was 15 to 20T/H of a 14. 4 per cent ash and 29. 5 per cent volatile coal. The trials have shown that the molten bath temperature was stable during the gasification. The gas composition and the main pollutants concentration are given in table 1. Table1: Composition and pollutants in the gas produced by the Klockner process. CO 64 per cent, CO2 2-3 per cent, H2 30-31 per cent, CH4 730PPM, N2 3 per cent, H2S 2-70PPM, COS 5-28PPM, SO2+SO3 0-42PPM, CL 0. 2-7. 1PPM, F 0-3. 6PPM, HCN 0-4. 2PPM, NH3 0. 1-0. 9PPM. NOX 0. 1-0. 5PPM. - Primarily from carrier gas for coal transportation. Due to the high process temperature of 1 400 up to 1 500 C, as well the function of the molten iron, higher molecular hydrocarbons (tars) were not present. The concentrations of chlorine, flour cyanide of hydrogen, ammonia and nitrogen oxides are extremely low. Also the sulphur concentrations are low. This is a particularly interesting feature of this process compared to other gasification processes. The dust quantity was in the range of 20 to 60G/NM3 but this quantity will be easily reduced to about 5MG/NM3 by the gas cleaning system applied in steel making. The recirculation of fines is considered. The results show that the carbon losses can be limited to 1 to 2 per cent and that desulphurisation of the gases occurs partly in the converter stack. In a longer trial (67 T of coal), the converter lining and the tuyeres are in an excellent condition. The slag produced although containing 3 per cent sulphur - is suitable for the production of concrete, as a material for road construction and as fertilizer. The research work has been continued with subsidies of the Federal German Research Ministry.
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.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 172 |
| Land | 1 |
| Weitere | 1 |
| Wirtschaft | 11 |
| Wissenschaft | 63 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 170 |
| Text | 3 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 171 |
| Unbekannt | 2 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 156 |
| Englisch | 22 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 1 |
| Dokument | 1 |
| Keine | 145 |
| Webseite | 27 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 141 |
| Lebewesen und Lebensräume | 126 |
| Luft | 101 |
| Mensch und Umwelt | 173 |
| Wasser | 96 |
| Weitere | 173 |