rührkessel - Aachener Verfahrenstechnik - RWTH Aachen University

auch und die Multi-Barrieren-Funktion, wodurch
sich die Betriebssicherheit einer Aufbereitungsanlage
erhöht. Die Qualität des aufbereiteten
Wassers erfüllt die Anforderungen der
CO2 Abscheidung aus Kohlekraftwerken
Fossil befeuerte Kraftwerke, mit denen auch
noch in der weiteren Zukunft ein Großteil
unseres Strombedarfs gedeckt wird, verursachen
zwei Drittel aller anthropogenen CO2-
Emissionen. Diese Kraftwerke wurden bisher
mit dem Ziel optimiert, hohe Wirkungsgrade zu
erreichen, wodurch gleichzeitig auch der CO2-
Ausstoß vermindert wurde. Um diesen jedoch
mittelfristig noch erheblich weiter zu reduzieren,
müssen vollkommen neue Kraftwerksprozesse
entwickelt werden. Mit deren Hilfe muss
es möglich sein, das bei der Verbrennung unweigerlich
entstehende CO2 aus dem Abgas abzutrennen
und nicht in die Atmosphäre abzugeben.
Hierzu werden heutzutage drei verschiedene
Techniklinien diskutiert:
1. IGCC mit CO2 Abtrennung und Polygeneration,
das heißt Kohle wird vergast und
das bei einem folgenden CO-Shift entstehende
CO2 wird vor der Verbrennung des
H2 abgetrennt (CO2/H2- bzw. H2/CO2-
Trennung).
2. Nachgeschaltete Abtrennung, das heißt,
das bei der konventionellen Verbrennung
mit Luft entstehende CO2 wird am kalten
Ende des Kraftwerksprozesses abgeschieden
(CO2/N2-Trennung).
3. Oxyfuel Verbrennung, das heißt der Oxidator
setzt sich aus rezirkuliertem Rauchgas
und Sauerstoff zusammen und besteht somit
hauptsächlich aus CO2, H2O und O2
(O2/N2-Trennung).
Für alle Techniklinien stehen Trennverfahren
aus der chemischen Industrie zur Verfügung
(zum Beispiel chemische und physische Wäsche,
kryogene Luftzerlegung, Adsorption). Die Verfahren
sind jedoch mit einem hohen Energiebedarf
verknüpft, der den Wirkungsgrad des
Mechanische Verfahrenstechnik
Trinkwasserverordnung und erlaubt den Einsatz
zur Grundwasseranreicherung, an die besonders
hohe Anforderungen gestellt werden.
Kraftwerkes mindert (8-15 %-Punkte). Alternativ
können Membranen für die geforderten
Trennverfahren eingesetzt werden, die kleinere
Wirkungsgradeinbußen für das Gesamtkraftwerk
versprechen. Die AVT.MVT konzentriert
sich bei ihrer Forschung auf die Implementierung
und Untersuchung von Membranen für den
Oxyfuel-Prozess. Hierbei wird der Brennstoff
nicht mit Luft, sondern mit reinem Sauerstoff
umgesetzt. Dadurch entsteht ein Rauchgas, welches
hauptsächlich aus CO2 und H2O besteht,
wobei letzteres durch Kondensation leicht abzutrennen
ist. Die bei der Verbrennung entstehenden,
hohen Temperaturen können kontrolliert
werden, indem ein Teil des Rauchgases als Wärmesenke
wieder in die Brennkammer zurückgeführt
wird. Um den benötigten Sauerstoff aus
der Luft abzutrennen, sollen gemischtleitende
keramische Membranen eingesetzt werden. Diese
Technologie verspricht im Vergleich zur kryogenen
Luftzerlegung wesentlich niedrigere Wirkungsgradeinbußen
(4-7 %-Punkte). Als Membranmaterialien
kommen zum Beispiel Perovskite
in Frage, die bei der AVT unter Einsatzbedingungen
getestet werden. Hierzu werden an
einem Prüfstand die Membranen auf Permeabiltät
und chemische Stabilität getestet. Die
Tests erfolgen bei Temperaturen zwischen 700
und 900 °C sowie Feed- und Permeatdrücken
zwischen 20 und 1 bar bzw. 1 und 0,1 bar.
Die Membranen werden von Projektpartnern
aus den nationalen und internationalen Projekten
OXYCOAL-AC, MEM-OXYCOAL und
MEMBRAIN zur Verfügung gestellt. Die Permeabiltät
der untersuchten Materialien liegt zur
Zeit zwischen 1 - 3 Nml/(min cm 2 ). Als Herausforderung
stellt sich die Entwicklung von
rauchgasstabilen Membranen dar. Dies würde
den Einsatz von Rauchgas als Sweepgas (4-
End-Betrieb) ermöglichen und den Flächenbedarf
deutlich senken. Die Untersuchungen der
Rührkessel - Die AVT im Blick Mechanische Verfahrenstechnik 8