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.
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.
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.
Zielsetzung: Verwertungskonzepte fuer Wirbelschichtaschen aus kleinen Kraftwerksanlagen, um sie durch Zumischung anderer Reststoffe aus der Kohlenverbrennung als hydraulisch reaktive Bindemittel fuer Strassenbau und Bergbau oder als Betonzusatzstoffe verwenden zu koennen. Arbeitsprogramm: Bestandsaufnahme der in Betracht kommenden Reststoffe aus der Kohleverbrennung; Ermittlung jahreszeitlicher und kapazitiver Differenzen zwischen Anfall und Bedarf; Erfassung von chemischen und physikalischen Eigenschaften; Anwendungstechnische Versuche im Technikumsmassstab und ggf Betriebsversuche (Pumpversuche, Versuche zur Gruenstandsfestigkeit von Steinmaterial); Arbeitshygienisch relevante Anforderunge;. Umweltrelevante Eigenschaften der Bauprodukte; Einbindung in bestehende Normen und deren Anwendung fuer technische Genehmigungsverfahren. Letzter Stand der Arbeiten zum 30.09.1999: Mit Hilfe umfangreicher Literaturrecherchen, Umfrageaktionen und diverser Studien wurde die Verwertungssituation fuer WSA und kleinen Steinkohlenfeuerungsanlagen in der Bundesrepublik Deutschland untersucht und grafisch dargestellt. Logistische Ueberlegungen abgegrenzt zu potentiellen Einsatzmoeglichkeiten, waren ein Kriterium zur Auswahl von WSA und WSA-Produkten, die fuer neue Verwertungskonzepte hinsichtlich ihrer chemische, mineralogischen und physikalischen Eigenschaften sowie auf Spurenelemente hin untersucht wurden. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen bildeten wiederum die Grundlage, die Eignung der neuen Verwertungskonzepte bezueglich der geltenden Richtlinien und Normen zur Verwertung zu diskutieren und weiterfuehrend zu untersuchen.
Das Vorhaben dient der Entwicklung eines geschlossenen Simulationsprogramms zur zuverlaessigen Berechnung der Druckwirbelschichtvergasung. Ziel des Projektes ist es, das Modell zukuenftig fuer eine detaillierte Interpretation und Auslegung der Vergasung von Kohlen und anderen kohlenstoffhaltigen Feststoffen, wie z.B. Biomasse oder Reststoffe, in druckaufgeladenen Wirbelschichtreaktoren einzusetzen. Insbesondere fuer die Bereiche der Trocknung und Pyrolyse der Einsatzstoffe, der zu beruecksichtigenden homogenen und heterogenen Reaktionen sowie deren Kinetik und der Stroemungsmechanik beim Vergasungsprozess erfolgt eine detaillierte mathematische Beschreibung. Die Verifizierung des Modells wird mit Hilfe von Messdaten aus dem Betrieb zweier unterschiedlicher Demonstrationsanlagen, die mit 1,0 MPa bzw. 2,5 MPa betrieben werden, durchgefuehrt.
In der ersten Phase des Gesamtvorhabens sollen im Labormassstab Grundsatzuntersuchungen zur Behandlung von Abwasser aus der Vergasung verschiedener Kohlesorten, insbesondere zur Moeglichkeit der biologischen Reinigung, durchgefuehrt werden, deren Hauptbelastungsstoffe Cyanide, Sulfide, Ammonium und daneben eine Vielzahl anorganischer und organischer Stoffe sind. Verfahrenstypische Abwaesser werden aus vorhandenen Versuchsanlagen im Labor erzeugt und auch aus produzierenden Betrieben entnommen. Es werden Batchversuche im Festbett-Reaktor mit einem Vorratsgefaess von 6,5 l durchgefuehrt. Die sich aus der Untersuchung ergebenden Messdaten dienen als Grundlagen fuer die Auslegung und den konstruktiven Entwurf einer mobilen Abwasserreinigungs-Versuchsanlage. Bei erfolgversprechendem Ausgang der Phase I wird ein weiterer Antrag (Phase II) zum Bau und Einsatz der Versuchsanlage als Vorstufe fuer eine grosstechnische Betriebsanlage gestellt werden.
Zielsetzung: Ziel des Vorhabens ist es, den in seiner mineralogischen Zusammensetzung andersartigen Reststoff aus kombinierten Gas-/Dampfturbinenprozessen zu charakterisieren und Verwertungsmoeglichkeiten im Baustoff- und ggf im Fuellstoffbereich zu untersuchen. Arbeitsprogramm: - Bestimmung der Eigenschaften von GDK-Reststoffen durch chemische und mineralogische Untersuchungen. - Erprobung verschiedener Aufbereitungsmethoden zur Abtrennung unerwuenschter Begleitstoffe und Herstellung verwertungsfaehiger Produkte durch Sieben, Sichten, Zerkleinern, Laugung, Kristallisation. - Einsatz der GDK-Reststoffe bei der Herstellung von Baustoffen - wie Leichtzuschlaege, Putzmoertel, Daemmstoffe, Gasbeton, Leichtbausteine. - Erprobung konditionierter GDK-Produkte als Fuellstoff in verschiedenen Anwendungsbereichen. - Herstellung und Pruefung der Produkte. Letzter Stand der Arbeiten zm 31.12.1994: Es wurden verschiedene Rueckstaende aus Kohlevergasungsprozessen hinsichtlich ihrer chemischen, physikalischen und mineralogischen Eigenschaften sowie ihrer Umweltvertraeglichkeit charakterisiert. Des weiteren wurden Aufbereitungs- und Konditionierungsmassnahmen durchgefuehrt, verschiedene Baustoffe fuer den Hochbau und den Untertagebereich hergestellt und gemaess einschlaegigen Normen ueberprueft. Aufschlussverfahren, Laugungsverfahren und Kristallisation dienten der Gewinnung einzelner Komponenten der Aschen - hauptsaechlich der SiO2- und Al2O3-Anteile-, die als Rohstoff in anderen Industriezweigen wie Waschmittel- oder keramischer Industrie Anwendung finden koennten. Das Ziel, die quantitative Umwandlung der geloesten SiO2- und Al2O3-Komponenten in Zeolith 4A, konnte im Rahmen des Vorhabens nicht erreicht werden.
Waehrend der Kohlevergasung in modernen GuD-Kraftwerken (Betreiben von Gasturbinen mit Kohlegas und Nutzung der anfallenden Waerme zur Dampferzeugung und zum Betreiben von Dampfturbinen) entstehen Chlorwasserstoff (HC2) und Schwefelwasserstoff (H2S). Da diese Gase sowohl umweltschaedigend als auch korrosiv sind, muessen sie aus dem Kohlegas entfernt werden. Im Gegensatz zu den konventionellen Nassgasreinigungen kann das Gas trocken bei moeglichst hohen Temperaturen gereinigt werden. Energieverluste infolge des Abkuehlens und Wiederaufheizens koennen vermieden und so der Wirkungsgrad um einige Prozentpunkte erhoeht werden. Zudem entfaellt die Aufbereitung der anfallenden Abwaesser bei der Nassgasreinigung. Die Entwicklung derartiger Verfahren ist Gegenstand dieses Projektes.