Das Projekt "SFB-Vergasungsreaktor mit Teil-Quench und Abhitzedampferzeuger Teilprojekt III CFD-Berechnungen für Vergaser, Teil-Quench und AHDE" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg-Essen, Institut für Energie- und Umweltverfahrenstechnik, Lehrstuhl für Umweltverfahrenstechnik und Anlagentechnik LUAT durchgeführt. Durch Kohlevergasung kann Kohle bei hohen Wirkungsgraden zu hochwertigen Sekundärenergieträgern und/oder bei Nutzung des Gas-/Dampfturbinen Kombiprozesses in Strom umgewandelt werden. Zur Effizienzsteigerung muss bei Kohlevergasungs-Kraftwerken die Rohgasabwärme genutzt werden. Sollen solche Kraftwerke auch mit einer CO2-Rückhaltung ausgestattet werden, dann kann durch einen Teil-Quench das für die CO-Shiftreaktion benötigte Wasser eingebracht und die Rohgasabwärme energetisch vorteilhaft im Gesamtprozess genutzt werden. Ziel des Forschungsvorhabens sind die Modellerstellung und die CFD-Simulation eines Flugstromvergasers mit Teilquench und Abhitzedampferzeuger. Die Erstellung der Modelle und die Durchführung der Simulationen erfolgt in unterschiedlichen Entwicklungsstufen, die an den gewonnenen Messergebnissen der bestehenden Pilotanlage in Freiberg (Vollquench, erster Teilquench) und der im Rahmen des Verbundprojektes geplanten Pilotanlage gewonnen werden sollen, angepasst sind. Die zu entwickelnden Modelle und gewonnenen Erfahrungen zur Simulation eines Flugstromvergaser sollen für die Auslegung und Konstruktion neuer Anlagen im großtechnischen Maßstab genutzt werden.
Das Projekt "Thermodynamische Asche- und Schlackemodellierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen durchgeführt. Ziel des Forschungsprojektes ist es, die theoretischen Werkzeuge für die energetische Nutzung der fühlbaren Wärme am Siemens-Flugstromvergaser zu entwickeln. Das thermodynamische Verhalten verschiedener Einsatzstoffe soll unter den Bedingungen des bearbeiteten Vergasungsverfahrens untersucht werden (stark reduzierend, hohe Temperaturen). Besonderes Augenmerk gilt dabei den Aschen/Schlacken und der Gasphase. Dazu werden mit verschiedenen Softwarepaketen thermodynamische Modellierungen ausgeführt, die parallel im Labor und an der Pilotanlage experimentell validiert werden. Für die Bedingungen bei der Anströmung des Abhitzedampferzeugers wird ein spezielles CFD-Modell erarbeitet. Durch praktische und theoretische Untersuchungen werden Anwendbarkeit und Potenzial des geplanten neuen Verfahrens entwickelt und überprüft. Die Kompetenz des IEC und das vorhandene Potenzial lassen eine erfolgreiche Bearbeitung des Projektes erwarten.
Das Projekt "II - Grundlegende Untersuchungen zur Entwicklung zukünftiger Hochtemperaturvergasungs- und Gasaufbereitungsprozesse für dynamische Stromerzeugungs- und -speichertechnologien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen durchgeführt. Ziel ist es, Grundlagen und Konzepte für die Entwicklung zukünftiger integrierter Hochtemperaturvergasungsprozesse bereitzustellen. Dabei soll auf eine möglichst hohe Flexibilität bei der Brennstoffauswahl, eine optimale Integration von synthesegasbasierten Prozessen mit konventioneller und erneuerbarer Stromerzeugung sowie Möglichkeiten chemischer Speicher fokussiert werden. Die Arbeitspakete gliedern sich in die Pakete Grundlagenuntersuchungen, Komponentenentwicklung und Systembetrachtungen. Im Paket Grundlagen sollen die Pyrolyse- und Vergasungskinetiken verschiedener Brennstoffe (Kohle und Co-Feeds) ermittelt, der Löser 'coalFoam' weiterentwickelt sowie Prozessschlacken und Laboraschen charakterisiert und modelliert werden. Im Paket Komponentenentwicklung sollen ein Modellfall für einen großtechnischen Flugstromvergaser mittels CFD simuliert, das Asche-/Schlackeverhalten durch thermodynamische Modellierung abgebildet und Optionen zur Quenchkonvertierung Flow-Sheet-Modellierung untersucht werden. Im Paket Systembetrachtungen werden der Einsatz verschiedener Brennstoffe (Kohle und Co-Feeds) für die Vergasung technologisch bewertet und neue Konzepte zur Kopplung synthesegasbasierter Prozessketten mit der konventionellen (fossilen und erneuerbaren) Stromerzeugung sowie Konzepte zur Zwischenspeicherung regenerativen Überschussstroms in synthesegasbasierten Chemikalien technologisch und wirtschaftlich betrachtet. In die Konzepte werden die Ergebnisse des Pakets Komponentenentwicklung eingebunden und Kombinationen separater CO-Konvertierungsverfahren mit der Quenchkonvertierung auf technische und wirtschaftliche Vorteile geprüft.