CLOCK - Chemical Looping Combustion von Kohle zur CO₂-Abscheidung in atmosphärischen Wirbelschichtreaktoren für einen Dampfkraftprozess - Teilprojekt TUHH/IET

Chemical Looping Combustion (CLC) ist ein alternatives Kraftwerkskonzept bei dem der zugeführte Brennstoff mit Hilfe eines festen Sauerstoffträgers (z. B. Metalloxid) in einer Wirbelschicht (Brennstoffreaktor) umgesetzt wird. Der reduzierte Sauerstoffträger wird in einer zweiten Wirbelschicht (Luftreaktor) durch Luftsauerstoff wiederum oxidiert, der Sauerstoffträger kann so im Kreislauf geführt werden. Theoretischer Vorteil dieses Verfahrens gegenüber anderen Kraftwerksalternativen ist vor allem die Einsparung einer Luftzerlegunganlage.

Im Rahmen dieses Teilprojekts des Verbundvorhabens CLOCK werden Modellierungs-, Simulations- und Auslegungsarbeiten zur Überprüfung der Machbarkeit eines CLC-basierten Gesamtprozesses für Kohle durchgeführt. Diese Simulationsarbeiten werden mit kommerziell verfügbaren Programmen durchgeführt. Grundlage dieser Untersuchungen ist zunächst die Identifizierung geeigneter Prozessschaltungen auf der Basis von ersten Annahmen und ggf. Werten aus der Literatur. Diese Annahmen werden durch die Erkenntnisse aus den praktischen Untersuchungen in den anderen zwei Arbeitspaketen (AP2 und AP3) des Vorhabens überprüft und korrigiert, um auf diese Weise eine realitätsnahe Gesamtprozessgestaltung und –bewertung zu erreichen. Sobald das CLC-System in den für den Gesamtprozess wichtigen Parametern numerisch nachgebildet und in ausreichender Genauigkeit simuliert werden kann, werden auf der Basis von Sensitivitätsanalysen optimale Betriebsbedingungen für den Gesamtprozess ermittelt, um daraus Schlussfolgerungen für die weitere Durchführung von Versuchsreihen am IFK (Universität Stuttgart) und am SPE (TUHH) zu gewinnen.

Die am IET durchzuführenden Aufgaben beinhalten die Erstellung alternativer Prozessschaltungen, die energetische Bewertung sowie die iterative Verbesserung dieser alternativen Prozessschaltungen unter Beachtung der Ergebnisse des AP2 und AP3 des Verbundvorhabens eines realisierbaren und praxisnahen Prozessschemas für eine großtechnische Anlagengröße.

Stichworte

• Chemical Looping Combustion
• Co-Verbrennung
• CO2-Abscheidung
• CO2-Abtrennung
• CO2-Emissionsminderung
• CO2-Reduzierung
• Dampfkraftwerk
• Fossil befeuerte Kraftwerke
• Kohlebefeuerte Kraftwerke
• Kraftwerk
• Kraftwerksprozesse
• Kraftwerkstechnik
• Modellierung von Kraftwerken
• Moderne Stromerzeugung
• Simulation von Kraftwerken
• Steinkohle Dampfkraftwerk
• Stromerzeugung
• Umweltaspekte der Stromerzeugung
• Wärmekraftanlagen
• Wirbelschichtverbrennungsanlage
• Zirkulierende Wirbelschicht

Publikationen

• Goldschmidt, D.; Matschke, A.; Klenk, A.; Pardemann, R.; Kownatzki, S.; Kempkes, V.: BINE Themeninfo 11/10: Neue Kraftwerke mit fossilen Brennstoffen. Energieeffizient und umweltschonend. BINE Informationsdienst, Fachinformationszentrum Karlsruhe, Büro Bonn, Kaiserstraße 185-197, 53113 Bonn, November 2010. ISSN 1610-8302.
• Kempkes, V.; Kather, A.: Chemical Looping Combustion: Comparative Analysis of two Different Overall Process Configurations for Removing Unburnt Gaseous Components. In 2^nd International Conference on Chemical Looping, Darmstadt, 26-28 September 2012.
• Kempkes, V.; Kather, A.: Thermodynamic Analysis of a Base Case Coal-fired Chemical Looping Combustion Power Plant. In 2^nd International Conference on Energy Process Engineering - Efficient Carbon Capture for Coal Power Plants, Frankfurt/Main, June 20 - 22 2011.