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Bereitstellung von erneuerbarem CO2 aus biogenen Festbrennstoffen mittels Oxyfuel-Verbrennung, Teilvorhaben: Optimierung und Design einer Oxyfuel-Wirbelschichtfeuerung

Bereitstellung von erneuerbarem CO2 aus biogenen Festbrennstoffen mittels Oxyfuel-Verbrennung, Teilvorhaben: Entwicklung und Erprobung eines Partialkondensators zur Bereitstellung von biogenem CO2

Weiterentwicklung und Optimierung beim Betrieb einer emissionsarmen stationaeren atmosphaerischen Demonstrations-WSF fuer den Waermemarkt

Vorgesehen sind Bau, Optimierung und Demonstrationsbetrieb einer 2 MW-Wirbelschichtfeuerung. Kernstueck ist ein neugestalteter Kessel mit der WSF der 2. Generation. Die neue Technik kombiniert die Entschwefelung durch Additivzugabe mit der NOx-Minderung durch Stufung der Luftzufuhr und entsprechend gestaltete Brennstoffaufgabe sowie durch interne Feststoffrezirkulation. Sie fuehrt daher zu geringen Emissionen bei gleichzeitig hohem Ausbrand und kompakter Bauweise.

Entwicklung einer Wirbelschichtfeuerung

Zielsetzung fuer eine Wirbelschichtfeuerungsentwicklung am Institut fuer Energie- und Kraftwerkstechnik sind: 1. Brennstoffleistungen bis 1000 MW 2. Moeglicher Druckbetrieb 3. Eignung auch fuer problematische Brennstoffe 4. Zylindrische Bauweise, auch der Eintauchflaechen 5. Moeglichst gute Durchmischung 6. Kostenguenstige Bauweise in Modulen.

Umweltfreundliche Verbrennung von Steinkohle in der Wirbelschicht

Sonderabfall und Deponieverfahren

Verwertung und schadlose Beseitigung von Sonderabfaellen durch thermische Verfahren. Betrieb von Labor- und Technikumsanlagen zur Abfallverbrennung mit reinem Sauerstoff. Entwicklung einer zweistufigen Wirbelschichtanlage zur Verbrennung fluidisierbarer Produktionsrueckstaende. Entwicklung und praxisnahe Erprobung von on-line- und in-situ-Sensoren zur Emissionskontrolle von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAH) in Aerosolform. Untersuchungen zum Verhalten von Schadstoffen an Aktivkohlen und Zeolithen bei der trockenen Rauchgasreinigung. Verfestigung von Rueckstaenden aus der Rauchgasreinigung. Pyrolyse von Klaerschlamm und Einsatz des Pyrolysekokses bei der Abwasserreinigung und Behandlung frischer Klaerschlaemme.

Pyrolyse von Hausmuell

Grundlagen fuer die Entscheidung Muellpyrolyse oder Muellverbrennung. Ausgehend von der Technologie der Kohlenpyrolyse werden den Entgasungsverlauf organische Natur- und Kunststoffe beschreibende, stoffspezifische Kennzahlen und Kenngroessen ermittelt, die eine mathematische Beschreibung der Abfallpyrolyse in Abhaengigkeit vom Rohstoff, Reaktor und Betriebsbedingungen erlauben.

Gasreaktionen im fremdbeheizten Wirbelbett

Wirbelbettreaktoren werden fuer sehr unterschiedliche Fragestellungen der Energie-, Verfahrens-, und Umwelttechnik eingesetzt. Neben den primaer interessierenden heterogenen Reaktionen laufen auch immer damit gekoppelt homogene Gasphasenreaktionen ab, deren Besonderheit darin besteht, dass sie in der Naehe von grossen Partikeloberflaechen stattfinden. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Untersuchung der Pyrolyse und Verbrennungsreaktionen von einfachen Kohlenwasserstoffen, die der Fluidisierungsluft oder einem inerten Fluidisierungsgas in kleinen Konzentrationen beigemischt werden. Mit Hilfe eines Chrompack Gaschromatrografen CP09001 (3-Saeulen-Schaltung mit Molsieb 5 A, Al2O3/KCl und Poraplot Q, WLD- und FID-Detektoren) koennen Konzentrationsprofile fuer folgende Gaskomponenten gemessen werden: Kohlenwasserstoffe C1-C4, CO2, CO, O2, N2, H2. Es wurde die stoechiometrische Verbrennung und die Pyrolyse von Propan bei Minimalfluidisation im Bereich von 700 bis 1000 Grad Celsius untersucht. Das Bettmaterial des Wirbelschichtofens bestand aus einer SiO2-Schuettung. Es hat sich gezeigt, dass im Bereich der Minimalfluidisation unguenstige Temperaturgradienten im unteren Bettbereich auftreten, die eine kinetische Deutung erschweren. Bei den Pyrolyseexperimenten konnte das Kohlenstoffdefizit im Abgas durch eine Messung des festen Kohlenstoffs auf dem Bettmaterial bilanziert werden.

Aufbereitung von festen Reststoffen aus Verbrennungsanlagen

Reststoffe aus Verbrennungsanlagen (Aschen, Schlacken) sollen so aufbereitet werden, dass sie als Bauschutt deponiert oder als Baustoff verarbeitet werden koennen. Die extrahierten Schwermetalle sollen moeglichst einer Verhuettung zugefuehrt werden koennen. Das Extraktionsmittel (Salzsaeure) soll so weit als moeglich rueckgewonnen werden. Das Verfahren soll hauptsaechlich fuer Industriemuellverbrennungsanlagen mit trockener oder quasitrockener Rauchgasreinigung ausgelegt werden. Ein weiteres Anwendungsgebiet sind Wirbelschichtverbrennungsanlagen. Hausmuellverbrennungsanlagen mit zweistufiger Nasswaesche sind durch das Projekt 'Weiterverarbeitung von festen Rueckstaenden aus Muellverbrennungsanlagen', DI. Zechner, abgedeckt. Ziel des vorliegenden Projektes ist also ein flexibles und vielseitiges (je nach Anforderungen des entsprechenden Landes) Verfahren fuer Aschen und Schlacken und Abfallverbrennungen, sofern keine nasse Rauchgasreinigung nachgeschaltet ist.

Oxyfuelverbrennung von Klärschlamm mit Elektrolyse-O2 zur Nutzung des CO2 in Power-to-X-Prozessen

In dem Vorhaben OxyCO2 wird die Kopplung einer Elektrolyse und einer Wirbelschichtfeuerung untersucht. Dabei soll der Elektrolyse-O2 genutzt werden, um eine Klärschlamm-Monoverbrennung im Oxyfuel-Betrieb zu ermöglichen. Aus der Verbrennung entstehendes CO2 kann zusammen mit Elektrolyse-H2 genutzt werden, um Methanol herzustellen. Durch die experimentelle Klärschlammverbrennung in einer Wirbelschichtfeuerung sollen unter Variation einiger Parameter (z.B. Rauchgaszirkulation, Lambda, Feedgas-Vorwärmung) optimale Betriebsbedingungen ermittelt werden. Es wird eine modulare Rauchgasreinigungsanlage im Technikumsmaßstab errichtet, um den Einfluss einer partiellen und vollständigen Oxyfuel-Verbrennung auf die Rauchgasreinigung untersuchen zu können. Zusätzlich wird das Verfahren mithilfe der experimentellen Daten simulativ untersucht. Darunter werden unterschiedliche Modi für die Oxyfuelverbrennung sowie die Optimierung der Wärmeintegration betrachtet. Aufbauend auf den experimentellen und simulativen Ergebnissen, wird ein gekoppelter Betrieb von Wirbelschicht-Technikumsanlage und Rauchgasreinigungsanlage für die partielle und vollständige Oxyfuel-Monoverbrennung von Klärschlamm demonstriert.

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