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Integration der Kohletrocknung in den Kraftwerksprozess

Das Projekt "Integration der Kohletrocknung in den Kraftwerksprozess" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Vereinigte Energiewerke AG (VEAG) durchgeführt. Die Zielstellung bestand in der Entwicklung eines Kraftwerkskonzeptes mit hohem Wirkungsgrad auf der Basis von Rohbraunkohle (RBK). Dazu wurden entsprechende Untersuchungen zu wirkungsgraderhoehenden Massnahmen durchgefuehrt. Ein signifikanter Beitrag zur Steigerung der Energieumwandlungseffizienz von mehreren Prozentpunkten ist jedoch nur durch die Integration der Trocknung in den Kraftswerksprozess moeglich. Damit ergab sich ein Kraftwerkskonzept mit integrierter Trocknungsanlage, Trockenbraunkohlekessel, ueberkritischen Dampfparametern und Einbindung der Bruedenwaerme in den Wasser-Dampf-Kreislauf.

Forschungsarbeiten zur Optimierung der Kesselfeuerung

Das Projekt "Forschungsarbeiten zur Optimierung der Kesselfeuerung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Zittau,Görlitz, Institut für Prozeßtechnik, Prozeßautomatisierung und Meßtechnik durchgeführt. Bearbeitungsstand / Ergebnisse: Im Rahmen dieses Projektes werden die Entwicklung eines für den dauerhaften Betrieb geeigneten Stützfeuerungssystems auf Basis von Trockenbraunkohle, die Planung und Errichtung eines Prototyps, dessen Integration in einen bestehenden braunkohlebefeuerten Kraftwerksblock sowie die Überprüfung der Funktionalität einschließlich substantieller Belastungstests beabsichtigt. Übergeordnetes Ziel des Vorhabens ist es, die Lastflexibilität bestehender Kraftwerke zu steigern und deren Betrieb zu optimieren. Ein Schwerpunkt, welcher bei der Steigerung der Lastflexibilität eines Dampferzeugers zu berücksichtigen ist, liegt naturgemäß im Verhalten der Feuerung. Der Betrieb bei reduzierten Teillasten führt dazu, dass Komponenten des Dampferzeugers und der Feuerung außerhalb des normalen Betriebsbereiches arbeiten. Der im Zuge der Errichtung des Prototyps betrachtete 500 MW el-Braunkohleblock im Kraftwerk Jänschwalde ist in einer Duo-Anordnung ausgeführt, d.h. zwei Dampferzeuger versorgen einen Turbinenstrang. Das Projektziel der Absenkung der Mindestlast auf z.B. 20 % bedeutet für diese und ähnliche Duo-Anlagen daher das Abfahren von einem der beiden Dampferzeuger und den Betrieb des anderen mit ca. 40 % der Feuerungswärmeleistung bei Nennlast. Die Erkenntnisse aus der technischen Bewertung der Schwachlastbetriebes der Duo-Anordnung sollen in einem weiteren Schritt auf eine Neuanlage in Mono-Anordnung (1 Dampferzeuger + 1 Turbine) übertragen werden, bei der zur Erreichung einer Mindestlast von 20 % auch die Dampferzeugerlast auf ca. 20 % gesenkt werden muss. Um den Betrieb der umzurüstenden Dampferzeuger bei reduzierten Teillasten sowie im Stützbrennerbetrieb sicherzustellen und frühzeitig etwaige Betriebsprobleme zu identifizieren, sind projektbegleitende Forschungsarbeiten notwendig, welche als 'Arbeitsschwerpunkt 2.4 - Optimierung der Kesselfeuerung' in dem Gesamtprojekt Berücksichtigung finden. Die Untersuchungen werden in fünf Aufgabenfelder unterteilt, welche einzeln abgrenzbare Teilaufgaben darstellen, aber nur in ihrer Gesamtheit wissenschaftlich fundierte und praxisrelevante Forschungsergebnisse für den Betrieb der Feuerung eines Dampferzeugers mit Stützfeuerungssystem auf der Basis von Trockenbraunkohle liefern. Für die Analyse von Betriebsregimen bei unterschiedlichen Mühlenkombinationen und in Betrieb befindlichen TBK-Stützbrennern wurde das Modell des Dampferzeugers in 'Ebsilon Professional' erstellt. Das zweisträngige Modell des Feuerraums beinhaltet die Brennkammer mit zonalem Abbrand und gestufter Luftzuführung sowie die Verdampferheizflächen. Für detaillierte Analysen wurden die Verdampferwände mit den zugehörigen Mühlen und TBK-Brennern einzeln modelliert. Das erweiterte Modell wurde anhand von 2 ausgewählten Lastpunkten mittels Betriebsmessdaten validiert. Als Lastfälle dienten der Volllastfall bei 100 % Dampferzeugerleistung und ein Teillastfall mit einer Dampferzeugerleistung von 60 %.

Experimentelle Untersuchungen zur Verfeuerung von Trockenbraunkohle als Basis fuer das Konzept eines Braunkohlekraftwerks mit hohem Wirkungsgrad und geringer CO2-Emission

Das Projekt "Experimentelle Untersuchungen zur Verfeuerung von Trockenbraunkohle als Basis fuer das Konzept eines Braunkohlekraftwerks mit hohem Wirkungsgrad und geringer CO2-Emission" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWE Energie AG durchgeführt. Gegenueber Kraftwerken, die mit Rohbraunkohle befeuert werden, weisen Trockenbraunkohlekraftwerke ein deutlich hoeheres Wirkungsgradpotential auf. Aufgrund des hoeheren Heizwerts und der hoeheren Verbrennungstemperatur von Trockenbraunkohle ergibt sich fuer das Trockenbraunkohlekraftwerk ein neues Feuerungs- und Rauchgasreinigungskonzept. An einer trockenbraunkohlegefeuerten Versuchsbrennkammer sollen in Abhaengigkeit von der Zusammensetzung, Feuchte und Koernung des Brennstoffs und feuerungstechnischen Parametern sein Zuend- und Abbrand-, Emissions- und Verschlackungsverhalten untersucht und Massnahmen zur Verbesserung der Feuerungstechnik erprobt werden.

Mechanisch/thermische Entwaesserung von Rohbraunkohle

Das Projekt "Mechanisch/thermische Entwaesserung von Rohbraunkohle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von J. Dieffenbacher GmbH & Co. - Maschinenfabrik durchgeführt. Beim Mechanisch/Thermischen Entwaesserungsverfahren (MTE-Verfahren) kann der Wassergehalt von Rohbraunkohle durch den fluessigen Abzug des Kohlewassers auf bis zu 20 Gew.-Prozent reduziert werden. Damit kann die bei der thermischen Trocknung aufzuwendende Energie zur Verdampfung des Wassers eingespart und bei Einsatz des Verfahrens im Kraftwerksbereich der Wirkungsgrad des Kraftwerksprozesses um einige Prozentpunkte erhoeht werden. Bei dem am Lehrstuhl Energieprozesstechnik und Stroemungsmechanik der Universitaet Dortmund entwickelten MTE-Verfahren wird die Kohleschuettung mittels Heisswasser und kondensierendem Dampf erhitzt und durch einen Pressenstempel mit mechanischem Druck beaufschlagt. Das freigesetzte Wasser wird durch in der Pressenunterlage vorgesehene Ausflussoeffnungen abgefuehrt. Zunaechst wurde das Verfahren in einem Laborversuch an einer Instron-Zug-Druck Pruefmaschine und anschliessend im Technikumsmassstab an einer hydraulischen Presse an der Universitaet Dortmund erprobt und die Wassergehaltsabsenkung durch das Verfahren verifiziert. Es zeigte sich, das der Wassergehalt der Kohle mit zunehmender Temperatur im Bereich von 80-230Grad Celsius linear abnimmt. Gleichzeitig konnte mit steigender Temperatur ein linear ansteigender flaechenbezogener Durchsatz beobachtet werden. Im Rahmen eines ersten vom Bundesministerium gefoerderten Projektes zur Mechanisch/Thermischen Entwaesserung von Rohbraunkohle BEO 0327031 konnte durch den Aufbau einer diskontinuierlich arbeitenden Pilotpresse im Forschungszentrum Sibylla der Rheinbraun AG nachgewiesen werden, dass eine weitere Massstabsvergroesserung um den Faktor 20 keinen Einfluss auf die erreichbaren Wassergehalte hat. In dem Folgeprojekt (BEO 0327031a) wurde eine Vorrichtung zur quasikontinuierlichen Durchfuehrung des Taktverfahrens konstruiert und in die bestehende Pilotpresse integriert. Die Anlage weist eine Pressflaeche von 1.3 m2 auf und ermoeglicht einen flaechenspezifischen Durchsatz von 2.6 t Rohbraunkohle pro Stunde. Die Beschickung und Entleerung der Pressenkammer erfolgt aus einem vorgeschalteten Bunkersystem ueber ein umlaufendes Siebgewebeband. Die Absenkung der Schleusen in Zu- und Abfuhrrichtung unter Verdichtung der auf dem Siebgewebe liegenden Kohleschuettung sowie die Anstellung der Seitenwaende ermoeglichen die Schliessung und Abdichtung des Systems zur Atmosphaere. Waehrend der Inbetriebnahmephase und des folgenden Probebetriebes der umgebauten Pilotpresse wurde der Prozess zunaechst mittels der Ueberwachung der Prozessgroessen manuell gesteuert. Nach der Optimierungsphase konnte die Prozessfuehrung auf eine prozessgroessengesteuerte Automatik umgestellt werden. Basierend auf den Ergebnissen und Erfahrungen hinsichtlich der Anlagenkonstruktion sowie der Prozesssteuerung wurde Ende des Jahres 1998 ein Bauentscheid fuer eine MTE-Demonstrationsanlage am Kraftwerksstandort Niederaussem der RWE Energie AG getroffen.

Entwicklung eines Stützfeuerungssystems auf Basis von Trockenbraunkohle zur Erhöhung der Flexibilität bestehender Dampfkraftwerke

Das Projekt "Entwicklung eines Stützfeuerungssystems auf Basis von Trockenbraunkohle zur Erhöhung der Flexibilität bestehender Dampfkraftwerke" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Cottbus-Senftenberg, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Kraftwerkstechnik durchgeführt. Im Teilprojekt 'Experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Entwicklung eines elektrisch zündenden Kohlestaubbrenners' vorgesehene Untersuchungen tragen dazu bei, die Gesamtzielsetzungen des Verbundvorhabens: Senkung der technischen Mindestlast, Verbreiterung des Regelbandes (Primär- und Sekundärregelung) und Reduzierung der An- und Abfahrvorgänge zu erreichen und damit die Flexibilität bestehender Anlagen zu erhöhen. Insbesondere erfolgen im Rahmen dieses Teilprojektes Begleituntersuchungen für die elektr. Zündung eines BKS-/TBKS Brennersystems, die Ableitung von Skalierungsgrundlagen für zukünftige Zünd- und Stützbrenner und die Bewertung von Zuverlässigkeit sowie Verfügbarkeit. Folgende Einzelziele werden im Laufe des Projektes angestrebt: Begleituntersuchungen an einer 400 kW Verbrennungsanlage, Bilanzierung und Auswertung der Versuche sowie Generierung von Skalierungsgrundlagen, Vergleichende Darstellung von Varianten der TBK-Bereitstellung, Zuverlässigkeits- und Verfügbarkeitsbetrachtungen sowie Wartungs- und Instandhaltungsstrategien. Die BTU Cottbus wird im Rahmen des AP2 'Begleitende Forschungsarbeiten zum Verbundvorhaben' zunächst Forschungsarbeiten zur Unterstützung der Entwicklung elektrisch zündender Kohlestaubbrenner vornehmen und zur Optimierung des Gesamtsystems durch Untersuchungen z.B. bezüglich der Trockenbraunkohlebereitstellung beitragen. Entspr. des Zeitplanes sind die damit verbundenen Aktivitäten in den Aufgaben 2.1, 2.3, 2.7 und 2.8 gebündelt.

Durchfuehrung von Verbrennungsversuchen mit Braunkohle an der Druckwirbelschicht-Versuchsanlage der LLB in Friedrichsfeld

Das Projekt "Durchfuehrung von Verbrennungsversuchen mit Braunkohle an der Druckwirbelschicht-Versuchsanlage der LLB in Friedrichsfeld" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Vereinigte Energiewerke AG (VEAG) durchgeführt. Gegenstand der Versuche waren die Durchfuehrung von Verbrennungsversuchen in der Druckwirbelschicht (DWS)-Feuerungsanlage. Damit sollten folgende Betriebswerte/Auslegungswerte ermittelt werden: Ermittlung des Zuendverhaltens und des Ausbrandverhaltens der feuchten Braunkohle, Bestimmung der Emissionswerte, Bestimmung der Ausbrandwerte bei Feuerraumtemperaturen ueber 850 Grad C, Messung der Temperaturverteilung in der Wirbelschicht, Verhalten der Heissgasfilter bei Beaufschlagung mit Braunkohlenasche.

Konzeptstudie 'Heizkraftwerk mit zirkulierender Druckwirbelschichtfeuerung'

Das Projekt "Konzeptstudie 'Heizkraftwerk mit zirkulierender Druckwirbelschichtfeuerung'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Vereinigte Energiewerke AG (VEAG) durchgeführt. In Weiterfuehrung der bisherigen Aktivitaeten der VEAG auf dem Gebiet der zirkulierenden Druckwirbelschichtfeuerung wurde mit der vorliegenden Untersuchung nachgewiesen, dass diese innovative Technik fuer den Einsatz in kleineren und mittleren Kraftwerken mit Kraft-Waerme-Kopplung geeignet ist. Inhalt der Studie waren folgende Schwerpunkte: waermetechnische Auslegung, anlagentechnischer Entwurf, Erfassung der Investitionskosten sowie betriebswirtschaftliche Bewertung.

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