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| Projektbeschreibung „Konzeptentwicklung GTVA“ |
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Die Wettbewerbsfähigkeit der Braunkohlenkraftwerke auf dem liberalisierten Strommarkt erfordert für zukünftige braunkohlengefeuerte Kraftwerke innovative Technologien mit vergleichbaren Stromgestehungskosten gegenüber Kraftwerken mit anderen Energieträgern. Vor dem Hintergrund der Liberalisierung und den steigenden nationalen umweltschutzrelevanten Anforderungen, insbesondere den europäischen Auflagen zur CO2-Senkung, unternehmen die Energieversorgungsunternehmen und die Kraftwerksanlagenhersteller gegenwärtig große Anstrengungen, um die Effizienz der Braunkohlenkraftwerkstechnik durch anlagen- und verfahrenstechnische Entwicklungen weiter zu erhöhen. Eine mögliche verfahrenstechnische Lösung zur weiteren Effizienzsteigerung braunkohlenbasierter Kraftwerke, ist die Integration der Vortrocknung von Rohkohlen in den Kraftwerksblock. Damit ist ein Wirkungsgradzuwachs von bis zu 5%-Punkte möglich. Unter Einbeziehung von Maßnahmen zur Erhöhung der Dampfparameter und der Optimierung der Blockschaltung ist in der Gesamtheit die Erhöhung des Nettowirkungsgrades auf nahezu 50% möglich. Zusätzlich ist die Trocknungstechnologie wichtig für einen Braunkohleblock mit CO2-Abscheidung.
Das druckaufgeladene Trocknungsverfahren für die Rohbraunkohlen aus dem Lausitzer und Mitteldeutschen Revier mit ihren spezifischen Besonderheiten zu entwickeln, ist Zielsetzung dieses F+E- Vorhabens. Das Vorhaben zielt dabei nicht nur auf die Weiter- entwicklung der Braunkohle-Drucktrocknung ab. Es werden auch weitere Themen, die für den Trockenbraunkohleeinsatz von grundsätzlicher Bedeutung sind, bearbeitet. Die angestrebten anlagentechnischen Entwicklungen zur DDWT lassen sich zum großen Teil auch auf andere Zukunftstechnologien im Braunkohlekraftwerkssektor wie Druckfeuerungen und Vergasungsanlagen übertragen.
Die wissenschaftlichen und/oder technischen Arbeitsziele des Vorhabens untergliedern sich in die folgend aufgezählten Arbeitspakete.
| A |
Weiterentwicklung der Theorie zum Wärme- und Stoffübergang bei druckaufgeladenen Trocknungsprozessen
- Fluiddynamische Untersuchungen an einer Srömungstechnischen Versuchsanlage (Kaltmodell) zur Optimierung von Teilkomponenten (Tauchheizflächendesign, Düsenboden)
- Theoretische und experimentelle Untersuchungen zur Bestimmung der Parameter- abhängigkeiten (Körnung, Druck, Wärmeübergang) und von Wirbelschicht- phänomenen bei realen Kohlen in einer Dampf-Wirbelschicht
- Theoretische und experimentelle Untersuchungen zur homogenen Rohkohleverteilung auf die Wirbelschichtoberfläche
- Theoretische und experimentelle Untersuchungen zu Bestimmung der Bindungsenthalpie in Abhängigkeit der Kohlestruktur bei erhöhten Drücken, Temperaturen an realen Kohlen in einer Wasserdampfatmosphäre einschließlich der Bestimmung von kohlepetrographischen Daten und der Ermittlung eines energetisch optimalen Trocknungsdrucks
- Untersuchungen zum Einfluss von Wärmetauschergeometrien auf die Stabilität der realen Kohlewirbelschicht
- Modellierung und Optimierung von Kohleeintrags- und Verteilungssysteme in Druckbehälter |
| B |
Entwicklung eines Konzeptes für eine großtechnische Versuchsanlage mit Trockenbraunkohleanbindung an die „Oxyfuel Forschungsanlage“ am Standort Schwarze Pumpe, Bereich Veredlung auf Basis der Ergebnisse der DDWT-Technikumsanlage der BTU Cottbus
- Formulierung von Entwicklungserfordernissen an die Einzelkomponenten der GTVA und der Messdatenerfassung
- Entwicklung eines Anordnungskonzeptes für die Einzelkomponenten und Beschreibung des verfahrenstechnischen Zusammenwirkens
- Entwicklung des Verfahrensfließbildes einschließlich des Leittechnikkonzeptes
- Anforderungen an Wärmeübertrager und Brüdenkreislauf
- Validierung und Entwicklung von Konzepten für Aufbereitungs-, Transport- und Speichersysteme für die Feinkorntechnologie sowie für Mahlanlagen
- Entwicklung eines innovativen Eintragsverfahrens mit kombinierter Kohlevorwärmung (direkt bzw. rekuperativ) bei gleichzeitiger Nutzung von Leckagedampf
- Experimentelle Überprüfungen von auslegungsrelevanten Parametern an der Technikumsanlage der BTU Cottbus |
| C |
Konzeptentwicklung für einen Trockenbraunkohleblock
- Validierung vorhandener Blockkonzepte
- Konzept für Trockenbraunkohledampferzeuger mit Trockenbraunkohlebrennern
- Formulierung der Anforderungen aus den Betriebsarten des Blockes
- Formulierung der Anforderungen an die Gestaltung des Trockenbraunkohle- dampferzeugers (ohne Rezirkulation, Anordnung der Brenner, Anordnung der Luftstufung)
- Feuerungsverhalten von Trockenbraunkohlebrennern
- Transport- und Speichertechnologien für Trockenbraunkohle
- Optimierung des elektrischen Eigenbedarfs
- Untersuchungen zur Heizwärmebereitstellung für den Trockner hinsichtlich An- und Abfahrprozesse und im Störfall
- Wärmeschaltbildentwicklung |
| D |
Entwicklung und Bewertung von Trockenbraunkohleblockkonzepten mit integrierter atmosphärischer und druckaufgeladener Trocknung auf Basis vorliegender Erprobungsergebnisse
Entwicklung und technisch, betriebswirtschaftliche Bewertung von Trockenbraun- kohleblockkonzepten in der Ausführung mit atmosphärischen und mit druckbeauf- schlagten Trocknern. |
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