Untersuchung des Einflusses keramischer Dielektrika bei der Entwicklung einer elektrostatischen Feinstpartikelabscheidung für den Kombi-Kraftwerksprozess mit Druckkohlenstaubfeuerung (DKSF)

Projektnummer 265

Um bei der Realisierung des Kombi-Kraftwerkskonzeptes mit Druckkohlenstaubfeuerung eine hohe Lebensdauer der Gasturbine zu gewährleisten, wird von den Turbinenherstellern ein Abgas nahezu frei von partikulären und dampfförmigen Verunreinigungen gefordert (dp < 3 µm; mp < 3 mg/mN3). Die Abgasreinigung erfolgt über einen mehrstufigen Flüssigascheabscheider. Aktuelle Untersuchungen an der Versuchsanlage des DKSF-Verbundprojektes in Dorsten zeigen, dass der Grenzwert für partikuläre Verunreinigungen mit der realisierten Anordnung eingehalten werden kann.

Die wissenschaftliche Herausforderung des Projektes liegt in der Erforschung der für die in Dorsten erreichte Verbesserung der Feinstpartikelabscheidung verantwortlichen Grundlagen. Darüber hinaus soll ein Simulationstool entwickelt werden, das die spätere Optimierung des Abscheiders und die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf die nächstgrößere Anlagenstufe sicherstellt.

Im Rahmen des Projektes werden CFD (Computational Fluid Dynamics)-Simulationen durchgeführt, deren Fokus auf der Berechnung der Partikeldynamik unter DKSF-Bedingungen liegt. Die aktuellen Untersuchungen dienen der Beschreibung der elektro-hydrodynamischen Wechselwirkungen im DKSF-Abgas. Hauptaspekt ist die Nutzung der elektrischen Eigenschaften der Feinstpartikeln in Kombination mit unterschiedlichen keramischen Kollektormaterialien bei Temperaturen von ca. 1600 bis 1700 K.

Zur Ermittlung der Eingangsdaten für die Simulationen und zur Validierung der Modelle wurde ein Laborversuchstand aufgebaut, der die Messung der Schlackepartikelaufladung und der Ladungsträgeremission der keramischen Bauteile bei Temperaturen von mehr als 1300 K ermöglichen soll.

Das Projekt wird in der Zeit von Mai 2004 bis April 2006 vom Institut für Energie- und Umwelttechnik e. V. in Duisburg und dem Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik (MVM) der Universität Karlsruhe durchgeführt. Der VGB PowerTech e. V. ist in das Projekt über die Mitwirkung im projektbegleitenden Ausschuss eingebunden. Das Projekt wird aus Mitteln des BMWA durch die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) gefördert.