rührkessel - Aachener Verfahrenstechnik - RWTH Aachen University

Weitere Magazine

Empfehlungen

Info

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 <strong>Verfahrenstechnik</strong> 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 <strong>Verfahrenstechnik</strong> 8
AVT.MVT haben gezeigt, dass Rauchgaskomponenten (CO2 und SOx) zu einem Erliegen des Sauerstoffflusses bei heutzutage verfügbaren Materialien führen. Neue, chemisch stabile Membranmaterialien werden insbesondere in dem Projekt MEM-OXYCOAL erforscht. Als Alternative können die Membranen im 3-End-Betrieb eingesetzt werden. Im Projekt OXYCOAL-AC wird zur Zeit unter Leitung der AVT und des Institutes für Werkstoffanwendung im Maschinenbau ein solcher Modultyp gebaut. Neben einem Modul von Air Products, USA, ist dies eines der ersten Membranmodule, die im Pilotmaßstab zur Sauerstoffabtrennung aus Luft eingesetzt werden sollen. Das Modul (s. Abb. 6) besteht aus zwei innenisolierten Druckbehältern, durch deren Mantelraum vorgeheizte Luft strömt. Der abgetrennte Sauerstoff wird aus dem mittleren Hohlraum abgezogen. Insgesamt hat das Modul eine Membranfläche von 25 m 2 und hat ein Sauerstoffproduktionsleistung von ca. 2 t/d. Das Modul soll nach der Fertigstellung an der Demonstrationsanlage des OXYCOAL-AC Projektes getestet werden. Ziel ist es, das Modul für 1 Jahr im Dauerbetrieb zu testen und einen Teil des benötigten Sauerstoffs für die Verbrennung zu ersetzten. Parallel zu Materialuntersuchungen und Komponentenentwicklung wird eine effiziente Integration der Membran in den neuartigen Kraftwerksprozess untersucht. Ziel ist es, unter Einbeziehung des gesamten Kraftwerksprozesses kleine Wirkungsgradverluste mit minimaler Membranfläche zu ereichen. Die Ergebnisse zeigen, dass die beiden Zielgrößen gegenläufig sind. Um eine endgültige Aussage über die optimale Prozessvariante zu treffen, müssen Wirtschaftlich- SFB 540 findet erfolgreiches Ende Mitte diesen Jahres ist nach 10 Jahren Laufzeit der Sonderforschungsbereich (SFB) 540 trotz positiver Begutachtung leider zwei Jahre früher als wir uns das gewünscht hätten ausgelaufen. Nichtsdestotrotz gehen die Aktivitäten auf diesem Themengebiet in der AVT.PT und der gesamten AVT ungebremst weiter. Im SFB wurde keitsrechnungen durchgeführt werden. Zusammen mit den Projektpartnern in MEMBRAIN, die sich mit den zwei weiteren Techniklinien beschäftigen, soll am Ende des Projektes eine Empfehlung abgegeben werden, welche CO2- Abscheidetechnik am effizientesten ist. Hierbei sind neben Wirkungsgrad und Kosten ebenfalls die Implementierungszeiträume und Materialverfügbarkeit zu beachten. Ziel der interdisziplinären Zusammenarbeit von Chemikern, Werkstoffwissenschaftlern und Ingenieuren innerhalb des Projektes ist es, einen umfassenden Überblick über die Möglichkeiten und Herausforderungen der konkurrierenden Abscheidestrategien zu erhalten. Weiterführende Informationen zu den Projekten erhalten Sie unter: OXYCOAL-AC: www.oxycoal-ac.de MEMBRAIN: www.mem-brain-allianz.de ~ 2 m 500 mm Innenisolation Prozesstechnik O 2 Abb.6: Membranmodul zur Sauerstoffbereitstellung für Oxyfuel-Kraftwerke O 2 (p = 0,2 - 1 bar) abgereicherte Luft Luft (p < 20 bar) Luft (p < 20 bar) abgereicherte Luft beschlossen, die Anträge im Rahmen kleinerer Kooperationsanträge erneut einzureichen, was bei ersten Teilprojekten bereits geschehen und bei anderen in Arbeit ist. Ziel ist es, die fruchtbare Arbeit des SFB in einer ähnlichen Struktur fortzusetzen, um so die zum sinnvollen Abschluss der Projekte notwendigen Arbeiten noch durchführen zu können. 9 Prozesstechnik Rührkessel - Die AVT im Blick
Seite 1 und 2: RÜHRKESSEL 2. Jahrgang, Dezember 2
Seite 3 und 4: Sehr geehrte Kollegen, Alumni und F
Seite 5 und 6: estehen zudem oft aus unterschiedli
Seite 7: netzförmige Spacer verwendet, die
Seite 11 und 12: der Prozesstechnik geprägt war, st
Seite 13 und 14: den. Derzeit wird untersucht, wie d
Seite 15 und 16: SimTech-Vorlesung Die AVT.PT hat im
Seite 17 und 18: im Jahr 2000 gegründeten Vereins v
Seite 19 und 20: in den Tagungsräumen des Eurogress
Seite 21 und 22: Was für Chancen haben speziell pro
Seite 23 und 24: Diesjährige Gäste der AVT Wir hab
Seite 25: RWTH Aachen University Aachener Ver

rührkessel - Aachener Verfahrenstechnik - RWTH Aachen University

Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.

Template löschen?

Als Template speichern?