Ausgabe - VGB PowerTech Journal 3/2018

Editorial: Chemie im Kraftwerk - Entwicklung und Perspektiven

Walter Hoffmann

War früher wirklich alles besser? Wohl kaum, aber viele Dinge waren anders. Wie sah die Chemie im Kraftwerk früher aus, wie hat sie sich entwickelt und wie geht die Entwicklung weiter. Diese Betrachtung möchte ich gerne mit Ihnen gemeinsam anstellen und beginne mit einem Rückblick auf die frühen 1980er Jahre.[weiter...]

Das Forschungsprogramm zur Hg-Emissionsminderung bei RWE Power

Knut Stahl, Peter Moser und Ferdinand Steffen

Mit den vorhandenen Anlagen zur Rauchgasreinigung halten die Kraftwerke von RWE sowohl die derzeitigen als auch bereits heute die ab 2019 in Deutschland geltenden Grenzwerte für Hg sicher ein. RWE Power hat in den vergangenen Jahren umfangreiche FuE-Aktivitäten durchgeführt, um – im Vorgriff auf die bereits absehbaren neuen EU-Vorgaben – die Hg-Emissionen weiter senken zu können. Einem ganzheitlichen Ansatz folgend steht die Abscheidung mittels Herdofenkoks (HOK®) im Flugstromverfahren im Mittelpunkt dieser FuE-Aktivitäten. Der in das Rauchgas eingebrachte HOK® bindet sowohl elementares Hg als auch oxidiertes Hg und wird im Elektrofilter zusammen mit dem Flugstaub aus dem Rauchgas entfernt. Seit 2014 wurden zwei Verfahrensvarianten (Trockeneindüsung von HOK® und Nasseindüsung einer HOK®-Suspension) im Innovationszentrum Kohle in Niederaußem und 2016 bis 2017 im Kraftwerk Berrenrath getestet. Es zeigte sich, dass neben der bewährten Trockeneindüsung auch die innovative Nasseindüsung von sehr fein aufgemahlenem HOK® für die Hg-Minderung an Braunkohlenkraftwerken vielversprechend ist. In 2017 erfolgten deshalb Bau und Inbetriebnahme einer Pilotanlage zur nassen HOK®-Eindüsung im großtechnischen Maßstab an einem Rauchgasstrang des Blockes K im Kraftwerk Niederaußem (BoA1-Block). Im laufenden Testprogramm wird untersucht, wie die Abscheidung auf Änderungen der Prozessparameter reagiert. Die Ergebnisse fließen in den Bau einer Demonstrationsanlage ein, deren Errichtung in der zweiten Jahreshälfte 2018 beginnen soll.

Sulfitkontrolle in der nassen Rauchgasreinigung zur Minderung von Quecksilberemissionen und verbesserten Behandlungsfähigkeit von Abwasser

Ray Gansley und Mario Crespi

Nass-REA-Anlagen in Europa und den Vereinigten Staaten arbeiten mit der Oxidationsluftregelung, um einen niedrigen Sulfitgehalt in der Wäschersus-pension mit Hilfe des kontinuierlichen SulfiTrac™ Sulfitanalysators von GE aufrechtzuerhalten. Testergebnisse von diesen Anlagen, einschließlich einer Studie von EPRI, haben signifikante Vorteile gegenüber den herkömmlichen Zwangsoxidationsverfahren gezeigt. In den getesteten Anlagen werden die Quecksilber-Reemissionen um 80 bis 98% reduziert, und die Gesamtquecksilberemissionen werden mit Sulfitkontrolle um 1,0 μg/Nm3 reduziert, im Vergleich zur vollständigen Oxidation. Ebenfalls wird eine Stromersparnis des Oxidationsluftgebläses durch Sulfit-Regelung erreicht. Es gibt keine messbare Veränderung der Gipsreinheit noch eine Erhöhung des Calciumsulfits im Produktgips.

Einfluss der Fällungsmittel Na2S und TMT 15 auf die Hg-Reemission unter verschiedenen Betriebsparametern in der nassen Kalkstein-Rauchgasentschwefelung

Ida Masoomi, Sahar Mazdeyasna, Barbara Klein und Günter Scheffknecht

Die nasse Rauchgasentschwefelung (REA) ist in kohlebefeuerten Kraftwerken Stand der Technik, um Schwefeldioxid (SO2) aus dem Rauchgas zu entfer-nen. Als zusätzlicher Nebeneffekt können auch oxidierte Quecksilberverbindungen (Hg2+) in nassen Kalkstein-Rauchgasentschwefelungsanlagen zurückgehalten werden. Diese zuvor absorbierten Hg2+-Verbindungen liegen dann in der Absorbersuspension vor und können chemisch reduziert als elementares Quecksilber (Hg0) nachträglich als sogenannte Quecksilber-Reemission wieder in die Gasphase abgegeben werden. Um diesen Vorgang zu verhindern, können verschiedene Maßnahmen ergriffen werden. Eine Möglichkeit ist die Zugabe von sulfidischen Zusätzen, um das vorliegende Queck-silber in Form von schwer löslichen Quecksilbersulfiden (HgS) zu fällen. Die untersuchten Fällungsmittel sind Natriumsulfit (Na2S) und 2,4,6-trimercapto-s-triazin Trinatriumsalz (TMT15). Es wurde die Wirkung unterschiedlichen Konzentrationen von Fällungsmitteln auf die Quecksilber (HgT) Reemission aus der REA-Suspension untersucht.

Rauchgas-Volumen-Berechnung für die Emissions-Berichterstattung Teil 1: Von DIN 1942 zu EN 12952-15 zu EN-ISO 16911-1

Frans Blank, David Graham und Henrik Harnevie

Betreiber von Feuerungsanlagen müssen den Rauchgasdurchsatz ihrer Anlagen bestimmen, um Massenströme von Emissionen berechnen zu können. Diese Publikation ist die erste (VGB-Forschungsprojekt Nr. 338) aus einer Reihe von drei zu VGB-Forschungsprojekten mit dem Titel „Berechnung des Rauchgasdurchsatzes für die Berichterstattung über Massenemissionen“. Die beiden folgenden erscheinen innerhalb eines Jahres in dieser Zeitschrift mit den folgenden Untertiteln:

  • Teil 2: Überprüfung der Rauchgasdurchflussberechnung mittels Schornsteinprüfung und Datenauswertung nach EN-ISO 16911:2013 (VGB-Forschungsprojekt Nr. 379)
  • Teil 3: Bewertung der Anlagenleistung mit Hilfe der Datenbanken Großfeuerungsanlage und E-PRTR (VGB-Forschungsprojekt Nr. 400)

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Aluminiumelektrolyse als Stromspeicher

Rebekka Loschen und Roman Düssel

Der Anteil der Erneuerbaren Energien (EE) an der Stromerzeugung in Deutschland soll bis 2050 mindestens 80 Prozent betragen. Die Realisierung dieses Ziels ist jedoch mit strukturellen Anpassungen verbunden. Das betrifft zum Beispiel den bis dahin massiv zunehmenden Anteil an fluktuierenden Energiequellen, der schnelle Ausgleichsreaktionen im Stromversorgungssystem erfordert. Neben dem Netzausbau, europäischer Vernetzung und der Integration von Stromspeichern kann auch das Last-Management in der produzierenden Industrie – wie etwa bei der Aluminiumherstellung – eine wichtige Rolle einnehmen.

Umsetzung des „Stand der Technik“ in der Informationssicherheit zur Abwehr von Bedrohungen für die Leittechnik

Benjamin Kahler und Andreas Dolp

Im Januar 2018 hat die Bundesnetzagentur den IT-Sicherheitskatalog gemäß §11 Absatz 1b EnWG herausgegeben, welcher direkt mit den Anforderungen aus §8a BSIG zusammenhängt. Der Katalog regelt wie Informationssicherheit in Erzeugungsanlagen und Gasspeichern umgesetzt werden muss. Die darin enthaltenen Forderungen nach einer erhöhten Informationssicherheit werden vor dem Hintergrund aktueller Gefährdungen für Betreiber von Kraftwerken für das Funktionieren unserer Gesellschaft notwendig. Dieser Artikel stellt die Hauptforderung des IT-Sicherheitskatalogs, die Einführung eines ISMS gemäß DIN EN ISO/IEC 27001, dar. Ferner wird beschrieben, wie ein ISMS bei der Umsetzung von Sicherheitsmaßnahmen zur Abwehr aktueller Bedrohungen für Kraftwerksbetreiber dienen kann. Wir geben einen Überblick über das für ein ISMS relevante Risikomanagement sowie über die Grundlagen zur Auswahl von Maßnahmen nach dem „Stand der Technik“.

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Digital Twin – Analysetool für das digitale Kraftwerk

Uwe Rode

Weltweit sind Energieversorger auf der Suche nach Möglichkeiten, ihre Betriebsabläufe zu verbessern, ungeplante Ausfälle zu reduzieren und Schwan-kungen bei Marktbedingungen, Treibstoffkosten und Witterungseinflüssen zu bewältigen, um den Betrieb ihrer Anlagen umweltschonender und mit optimierter Rentabilität zu gestalten. Was benötigt wird, ist eine umfassende, auf analytischen Methoden basierende Antwort, die Energieversorgungsunternehmen die Möglichkeit gibt, ihre Betriebsabläufe mit praktischen Erkenntnissen zu transformieren, die zu verbesserten Geschäftsentscheidungen führen. GEs Digital Twin ist eine systematische Strukturierung von physikalisch basierten Methoden und fortschrittlichen Analyseverfahren, mit denen der aktuelle Zustand jedes Assets in einem digitalen Kraftwerk modelliert wird. Die Modelle liefern Indikatoren für „Auslegungsgrenzen“ eines Kraftwerksblocks bei der Inbetriebnahme und es lassen sich Auslegungsgrenze für eine bestehende Anlagen bzw. die Flotte ableiten.

Die Entwicklung globaler Energieversorgung als Abfolge energietechnischer Innovationsprozesse: Ein qualitativer Modellansatz zur historischen Einordnung der Kernenergie

Dieter Herrmann

Landläufig wird die Entwicklung der Energieversorgung als Abfolge erschöpfbarer und umweltbelastender Primärenergiequellen wahrgenommen. Entsprechend groß sind die Erwartungen in praktisch unerschöpfliche und umweltneutrale erneuerbare Energien. Tatsächlich aber hängt es immer von den verfügbaren Gewinnungs-, Umwandlungs- und Nutzungstechniken ab, welche potenziellen Energiequellen in welcher Weise für die Deckung eines gegebenen Bedarfs eingesetzt werden können. Die historische Entwicklung globaler Energieversorgung ist in erster Linie eine definierte Abfolge welt-weit miteinander wechselwirkender energietechnischer Innovationsprozesse, die sich in einem empirisch verifizierbaren qualitativen Strukturmodell abbilden lässt.

Das Elektrofilter als elektrische Last − Energieoptimierung im Elektrofilter

Josef von Stackelberg

Elektrofilter reinigen Abgase von Stäuben und Aerosolen. Dafür verwenden sie elektrische Hochgleichspannung. Abhängig von den Prozessbedingungen hat die in das Elektrofilter eingebrachte Hochgleichspannung ganz bestimmte Eigenschaften, z.B. die Höhe und Verweildauer, um einen möglichst hohen bzw. speziell gewünschten Abscheidegrad (Verhältnis von abgeschiedenem Staub zu eingetragenem Staub) zu erreichen. Besondere, für diese Anwendungen entwickelte Regelalgorithmen sorgen dafür, dass die Hochspannung diese Eigenschaften wie Höhe und Verweildauer haben. In Abhängigkeit von diesen Eigenschaften verändert sich auch der Energieeintrag in das Elektrofilter. Damit wird die Optimierung der eingetragenen Energie an die gerade anstehenden Prozessbedingungen zu einer der Hauptfunktionen eines zeitgemäßen Hochspannungsreglers. In Zeiten heterogener Energieerzeugungsanlagen am Verteilnetz wird den Elektrofiltern eine zusätzliche Aufgabe zugewiesen. Anstatt ein Verbrennungskraftwerk vollständig nach dem Bedarf des Netzes zu regeln, wird für kurzfristige Bedarfsänderungen im Netz ein Teil der Generatorleistung ins Elektrofilter eingespeist, das in diesem Fall die Funktion einer regelbaren Last übernimmt.