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000136136 245__ $$aGrundlegende Untersuchungen zur Freisetzung von Spurstoffen, Heißgaschemie, Korrosionsbeständigkeit keramischer Werkstoffe und Alkalirückhaltung in der Druckkohlenstaubfeuerung
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000136136 520__ $$aKraftwerke mit Kohlefeuerung werden in Deutschland auch in Zukunft einen wesentlichen Beitrag zur Energieversorgung liefern müssen. Nachteilig ist die Emission von CO$_{2}$, die als wichtigste Ursache für den Treibhauseffekt angesehen wird. Ein wichtiger Weg zur Reduzierung der CO$_{2}$-Emission besteht in der Erhöhung des Wirkungsgrades, z.B. durch Einsatz von Kombikraftwerken. Für eine weitere Reduzierung der CO$_{2}$-Emissionen muss das CO$_{2}$ aus dem Rauchgas abgetrennt werden. Die Druckkohlenstaubfeuerung (DKSF) ist ein Kohle basierter GuD-Prozess mit über 50 % Wirkungsgrad, bei dem das Rauchgas nach seiner Reinigung unmittelbar auf eine Gasturbine geleitet wird. Hierzu muß das Gas eine Reinheit haben, die den Anforderungen der Gasturbinenhersteller entspricht. Zwei Forschungsvorhaben des IEF-2 beschäftigten sich mit thermochemischen Aspekten der Druckkohelnstaubfeuerung. Ziel der Untersuchungen wart es, durch grundlegende Experimente und thermochemische Modellrechnungen wesentliche Beiträge zur technischen Realisierbarkeit der Druckkohlenstaubfeuerung zu leisten. Die Arbeiten konzentrierten sich auf die Analyse der Heißgaszusammensetzung mit der Hochdruck-Massenspektrometrie, die Entwicklung von Werkstoffen und Verfahren zur Alkalirückhaltung, die Entwicklung von Werkstoffen und Verfahren zur Feinstpartikelabscheidung und Untersuchungen zur Korrosion keramischer Werkstoffe durch Schlacken. Neben den Arbeiten zur „konventionellen“ DKSFTechnologie wurden auch thermochemische Aspekte einer DKSF mit Sauerstoffverbrennung (POxycoal) untersucht. Die wichtigsten Ergebnisse, die unmittelbar in die Weiterentwicklung der Heißgasreinigung DKSF eingeflossen sind, zeigen a) die Mechanismen der Freisetzung verschiedener Spurstoffe (Na-, K-, S-, Cl- und Schwermetallverbindungen) aus Kohle bei ihrer Verbrennung, aus denen sich Hinweise zur Kohleauswahl und Betriebsführung ergeben, b) dass die im Prozess vorhandene Schlacke den größten Teil der Alkalien einbindet und dass es möglich ist, mittels alumosilikatischer Sorbentien nach dem Prinzip des „Abtropfgetters“ und/oder elektrischer Felder die Alkalikonzentration im Rauchgas unter den Grenzwert der Turbinenhersteller zu senken, so dass Heißgaskorrosion an den Turbinenschaufeln vermieden werden kann, c) dass HfO$_{2}$ und ZrSiO$_{4}$ Alternativen zu Cr-Keramiken für die Flüssigascheabscheidung darstellen, da sie eine relativ hohe Korrosionsbeständigkeit gegenüber Schlacke aufweisen, d) dass im Falle einer Sauerstoffverbrennung (POxycoal) die gleichen Keramiken im Flüssigascheabscheider eingesetzt werden können wie bei der Verbrennung mit Luft, e) dass es beim POxycoal aber wegen der Rezirkulation des Rauchgases zu einer Aufkonzentration von SO$_{2}$/SO$_{3}$ im Rauchgas kommt, was zu einer Erhöhung des Korrosionsrisikos für die Turbinenschaufeln führt.
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