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.
Das Projekt ist auf umweltfreundliche und wirtschaftliche Nutzung von Kohle in der Stromerzeugung wie auch (laengerfristig) in der Synthesegaschemie ausgerichtet. Grundkonzept: Erzeugung von reinem Brenngas fuer die Gasturbinen in O2-geblasener Druck-Vergasungsanlage; Erzeugung des Dampfes fuer die Dampfturbinenanlage in den Gasturbinen nachgeschalteten Abhitzekesseln; optimale 'Verflechtung' von Stromerzeugungs- und Vergasungsteil. Auslegung fuer Kohle 'Illinois no. 6' (S-Gehalt: 4 Prozent). Projektbearbeitung in Gemeinschaft mit Kohlevergasungsfirma. Die Studie schliesst einen konsistenten Vergleich des Kohlevergasungs-Kombikraftwerks mit einem Dampfkraftwerk mit konventioneller Kohlefeuerung und Rauchgasentschwefelung ein.
The project aims at investigating the fundamentals of heat and mass transfer phenomena in high-temperature multiphase reactive flows exposed to high-flux irradiation. The application is focused on the development of solar reactor technology for the production of hydrogen via steam-gasification of carbonaceous materials using concentrated solar radiation. Solar hybrid thermochemical processes, as the one targeted in this project, make use of fossil fuels as the chemical source of hydrogen production and concentrated solar energy as the energy source of high-temperature process heat. Industrially relevant examples include the thermal gasification of coal, the thermal cracking of natural gas, the thermal reforming of natural gas, and the carbothermic reduction of metal oxides, for producing synthetic fluid fuels with upgraded calorific value. These hybrid solar processes offer viable and efficient routes for fossil fuel decarbonization and CO2 avoidance, and further create a transition path towards solar hydrogen. This project contributes to the advancement of the thermo-sciences aimed at the development of solar chemical technologies that will lead to cleaner, more efficient, and sustainable energy utilization.
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.
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: Construction of a demonstration plant with a capacity of 1,500 T/D of raw brown coal using the Winkler process at high temperature (1,000 deg. C) and under pressure (10 Bar) and subsequent gas treatment units. L per cent General Information: The HTW process is a gasification process based on the fluidized bed technology developed by Fritz Winkler in 1922. Gasification in the advanced HTW process takes place under pressure at a temperature of up to 1000 deg. C, with oxygen and steam as gasifying agents. The High Temperature Winkler process features: - high mass and energy transfers with a smooth temperature distribution; - low consumption of gasifying agents; - high degree of carbon conversion since gasification takes place in the fluidized bed and in the entrained gasification zone; - suitability for a large variety of feedstocks (lignite, slightly caking hard coal, wood, peat, biomass); - large product range (synthesis gases, reducing gas, hydrogen, low -BTU gas); HTW demonstration plant data: Gasification pressure 10 Bar Gasification temperature approx. 950 deg. C Dry lignite input capacity 30. 5 t/h Synthesis gas output capacity 37000 m3/h Methanol equivalent14 t/h Dry lignite is transported by a belt conveyor from the Berrenrath refining plant to the storage bunker. From the weighing vessels the lignite passes through pressurized lock hoppers and reaches the feeding vessels from where it is supplied by dosing and feeding screws to the fluidized bed. In the gasifier, lignite reacts with oxygen and steam as gasifying agents at a pressure of 10 bar and temperatures of up to 1000 deg. C. Oxygen is fed into the gasifier at different levels. Temperatures in the fluidized bed range from 700 to 800 deg. C. In the entrained gasification zone above, carbon conversion and gas quality are further improved at temperatures reaching 1000 deg. C. The product gas leaves the gasifier at the top. Ash and carbon containing dust particles carried along by the raw gas are removed in a cyclone and recirculated to the fluidized bed. A second cyclone removes the remaining finer dust particles. The hot raw gas is cooled to some 350 deg. C in a waste heat boiler. The heat energy is used to generate medium pressure steam which serves as process steam in the gasifier. The remaining heat is used for saturating the raw gas with steam in a quench cooler. CO-shift conversion is used to obtain the required ratio of hydrogen to carbon monoxide. Subsequently, sulphur compounds and carbon dioxide are almost completely removed in a Rectisol scrubber with methanol acting as a solvent. The sulphur compounds are processed into saleable elementary sulphur. The processed and cleaned synthesis gas is piped to the Union Kraftstoff AG where tests are made on the conversion of lignite derived synthesis gas into methanol. One important future field of application for the HTW process is constituted by low-BTU gas production from lignite for use in combined-cycle power stations.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 172 |
| Land | 1 |
| Weitere | 1 |
| Wirtschaft | 1 |
| Wissenschaft | 45 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 170 |
| Text | 3 |
| Umweltprüfung | 1 |
| 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 |