Projektleitung:	Prof. Dr.-Ing. Alfons Kather
Mitarbeiter:	G. Garbe, R. Gehlsen-Lorenzen, Dipl.-Ing. R. Meyer-Kruskopf, Dipl.-Ing. S. Wegerich
Laufzeit:	01.11.2002 - 31.03.2005

Im Jahr 1996 betrug der Anteil von Stein- und Braunkohle am gesamten Primärenergieverbrauch der BRD 25,6%. Bei der Stromerzeugung betrug der Anteil 54%. Bedingt durch den so genannten Atomkonsens ist davon auszugehen, dass dieser Anteil in Zukunft zumindest nicht abnehmen wird. Durch die Liberalisierung des Strommarktes und die Verringerung der Subventionen sind die EVU gezwungen neben den heimischen Kohlen Importkohlen zu verwenden. Bei der Steinkohle nahm der Anteil der eingeführten Kohlen von 18,3% im Jahr 1991 auf 26,5% im Jahr 1996 zu. Diese Entwicklung führt dazu, dass in einem Kraftwerk nicht mehr nur eine Kohle genutzt wird. Neben den verbrennungstechnischen Eigenschaften der Kohle werden die wirtschaftlichen Aspekte immer mehr an Bedeutung gewinnen. Die Erhöhung des Anteils an Importkohle hat einen erhöhten Bedarf an Verbrennungsuntersuchungen zur Folge.

Damit in einem Kraftwerk unterschiedliche Kohlen eingesetzt werden können, muss das Verhalten der Kohle während der Verbrennung bekannt sein. Die bekanntesten Arten der Charakterisierung von Kohlen, wie zum Beispiel die Kurzanalyse und die Elementaranalyse, geben zwar Aufschluss über die Art der Kohle, allerdings lässt sich in den seltensten Fällen ein Rückschluss auf das tatsächliche Verbrennungsverhalten ziehen. Zudem erfordern strikte Umweltauflagen, wie zum Beispiel die Begrenzung der Stickoxidemissionen, und der Wunsch nach einer hohen Effizienz der Feuerung eine genaue Kenntnis über die Kohleeigenschaft.

Im Bereich der Kohlecharakterisierung hat sich eine Versuchseinrichtung, der so genannte Flugstromreaktor, zur Untersuchung des Verbrennungsverhaltens von Kohlen etabliert. Im Prinzip besteht der Flugstromreaktor nur aus einem beheizten Keramikrohr. Dieses Rohr wird von einem Luft-Stickstoff-Gemisch durchströmt. Der einstellbare Sauerstoffgehalt und die hohen Temperaturen im Reaktor erzeugen eine Umgebung, die der einer Brennkammer entspricht, mit dem Unterschied, dass man im Reaktor die Randbedingungen (Sauerstoffgehalt, Gas- und Wandtemperatur) genau kennt. Die Kohle wird in den Reaktor eingeführt und der Abbrand für verschiedene Aufenthaltszeiten gemessen. Aus den Ergebnissen lässt sich das Verbrennungsverhalten der Kohle in einer Brennkammer vorhersagen.

Aufgrund des Kyoto-Protokolls ist die Bundesrepublik Deutschland gezwungen, ihre Emissionen von Treibhausgasen bis 2005 um 25%, bezogen auf das Jahr 1990, zu reduzieren. Eine Möglichkeit zur Reduzierung dieser Emissionen, deren Hauptbestandteil Kohlendioxid ist, liegt darin, fossile Brennstoffe durch Biomassen zu ersetzen. Diese Ersetzung kann zum einen durch den Bau neuer Biomasse-Kraftwerke oder durch die Substitution von Kohlen mit Biomasse in vorhandenen Kraftwerken stattfinden. Kohlekraftwerke werden heutzutage überwiegend mit einer Staubfeuerung ausgerüstet. Dies hat zur Folge, dass auch die in diesen Kraftwerken verwendete Biomasse staubförmig vorliegen muss.

In Bezug auf die Verbrennung staubförmiger Biomasse besteht noch ein großer Forschungsbedarf. Zu nennen sind hier insbesondere:

• Untersuchung des Ascheansatzverhaltens in Dampferzeugern,
• Einfluss der Biomasse auf die Verbrennung bei Biomassemitverbrennung in Kohle gefeuerten Dampferzeugern und
• Entstehung von Schadstoffen bei der Verbrennung pulverisierter Biomasse.

Um diese Studien zu ermöglichen wurde am Arbeitsbereich Wärmekraftanlagen und Schiffsmaschinen der Technischen Universität eine Versuchsanlage zur Charakterisierung fester Brennstoffe aufgebaut. Zu den festen Brennstoffen gehört neben der Kohle, dem wichtisten Brennstoff, auch die Biomasse.