Oxy-Coal Verbrennung

Durch die voranschreitende Verringerung der installierten elektrischen Leistung nuklearer Stromerzeugung in Deutschland, welche von den erneuerbaren Energien trotz starker Zuwachsraten nicht in gleichem Maße kompensiert werden kann, besteht der Bedarf zum Ausbau des „klassisches“ Kraftwerkparks. Nicht nur in Deutschland kann die Renaissance der Kohle beobachtet werden.

Weltweit begleitet Kohlekraftwerksprojekte der Wunsch - gespeist aus ökologischem Verantwortungsbewusstsein (Treibhauseffekt) und ökonomischen Notwenigkeiten (Emissionszertifikatspreise) - die CO₂-Emissionen einerseits zu reduzieren, d.h. die Effizienz zu steigern, und andererseits Möglichkeiten für deren Lagerung zu schaffen. Technologien zum Auffangen und Speichern von CO₂ werden durch den Überbegriff Carbon Capture and Storage (CCS) erfasst.

Oxyfuel als eine dieser Technologien ermöglicht die Verbrennung fossiler Brennstoffe zur Strom- und Wärmeerzeugung unter Abgabe eines nahezu reinen CO₂-Abgasstroms. Der Vorteil gegenüber der konventionellen Nutzung liegt im drastisch verringerten Abgasreinigungs- und –abscheideaufwand begründet. Muss das CO₂ im Rauchgas der Kohle-Luftverbrennung noch aufwendig extrahiert werden, liegt es bei Oxyfuel-Kraftwerken bereits in speicherbarem Zustand vor.

Ziele

Das von der Bayerischen Forschungsstiftung (BFS) geförderte Forschungsprojekt OxyCoal am Lehrstuhl für Energiesysteme zielt auf die Ermittlung von Kennwerten für die kontrolliert gestufte Oxyfuel-Verbrennung von Kohlestaub ab. Kooperationspartner sind das Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik (IFK) der Universität Stuttgart sowie E.ON Energie AG, EnBW und Alstom Power Systems GmbH.

Am Lehrstuhl steht ein 210 kW_th Verbrennungsversuchsstand mit drei übereinander angeordneten Brennern zur Verfügung. Diese sollen entweder über- oder unterstöchiometrisch betrieben werden. Die Kombination beider Feuerungsmethoden sorgt für global leicht überstöchiometrische Bedingungen Brennraumauslass und ermöglicht die Kontrolle der Flammentemperaturen.

Mit dieser Konfiguration sollen u. a. die folgenden Punkte untersucht werden:

• Nachweis der Funktionsfähigkeit des innovativen Feuerungskonzepts
• Entwicklung neuer Kohlestaubbrenner für den nichtstöchiometrischen Betrieb
• Untersuchung der geänderten Strahlungscharakteristik von Oxy-Coal-Flammen
• Untersuchung des geänderten Abbrandverhaltens und der Schadstoffbildung in sauerstoffreicher Atmosphäre
• Schaffung der Datengrundlage für die Entwicklung neuartiger Dampferzeuger für Kraftwerke in kommerziellem Maßstab

Weitere Informationen

Versuchsanlage: 210 kW Verbrennungsversuchsstand.