Kurzfassungen - VGB PowerTech Journal 11/2012

Management von Kraftwerksnebenprodukten in Europa

Fernando Caldas-Viera und Hans-Joachim Feuerborn

Bei der Wärme- und Energieerzeugung in kohlebefeuerten Kraftwerken werden in Europa (EU-27) jährlich mehr als 100 Mio. t Kraftwerksnebenprodukte erzeugt. Das Management dieser Kraftwerksnebenprodukte beinhaltet die sichere Ablagerung, Zwischenlagerung und Verwendung. Durch Pilotversuche wurden technische und umweltrelevante Vorteile bei der Verwendung nachgewiesen. Die Verwendung von Kraftwerksnebenprodukten wird bereits seit Jahrzehnten praktiziert und langjährige Erfahrungen sind in Regelwerke und Normen eingegangen. Die Verwendung von Kraftwerksnebenprodukten wird allerdings durch politische Entscheidungen und Umweltregularien aktuell beeinflusst.

Solare Aufwind-Kraftwerkstechnologie - Stand und Fortschritte schwach-konzentrierender solarer Energieerzeugung

Wilfried B. Krätzig

Ziel europäischer Energiepolitik ist mittelfristig eine Stromversorgung durch emissionsarme Energien, wobei auch solar gewonnene Elektrizität eine zentrale Rolle spielen wird. Eine der Optionen hierbei sind solare Aufwindkraftwerke. Das Konzept der solaren Aufwindtechnologie wird skizziert. Das mathematische Modell eines Aufwindkraftwerks wird dargestellt und das hieraus gewonnene Simulationsprogramm an Messergebnissen einer Pilotanlage skaliert. Studien zur optimierten Stromerzeugung an zwei Anlagegrößen werden vorgestellt. Diese belegen eine Wirtschaftlichkeit des Konzepts.

Mitverbrennung und Betriebserfahrungen in Wirbelschichtkesseln

Pekka Lehtonen und Jan Strömdahl

Der Verbrennungsprozess in einem zirkulierenden Wirbelschichtkessel ist überaus flexibel und ermöglicht die Verwendung einer breiten Auswahl von unterschiedlichsten Brennstoffen. In der Praxis ist der jeweilige Einsatz des Brennstoffs von verschiedenen Faktoren abhängig, wie zum Beispiel von den speziellen Brennstoffeigenschaften und den Auslegungsparametern des Kessels und Kraftwerks. Zwei Verfahrensweisen für die Mitverbrennung unterschiedlichster Brennstoffe werden vorgestellt: die Auslegung für die Mitverbrennung eines begrenzten Anteiles von anspruchsvolleren Brennstoffen sowie die Auslegung mit Brennstoffvariationen von 100 % Ersatzbrennstoff oder bis 100 % Altholz und/oder bis 100 % Kohle.

Vorhersage von Verschmutzung und Verschlackung von Brennkammern und Heizflächen in Dampferzeugern durch Simulation

Günter Scheffknecht, Olaf Lemp, Reinhard Leithner, Martin Strelow, Bernd Epple und Michael Müller

CFD-Simulationen von Kohlestaubfeuerungen finden als Werkzeug in der Kraftwerkstechnik eine immer breitere Anwendung und werden z.B. in der Auslegungsphase von Neuanlagen und bei geplanten Umbauten bereits erfolgreich eingesetzt. Vorgestellt wird die Anwendung zur Vorhersage von Ablagerungen im Kessel während des Betriebs. Dazu wird die Umsetzung der relevanten Mechanismen der Verschmutzung und Verschlackung in einen CFD-Code gezeigt. Drei Simulationen von Kraftwerken unterschiedlicher Leistung bei Einsatz verschiedener Kohlequalitäten präsentiert.

Untersuchungen torrefizierter Biomasse zur Mitverbrennung in Kohlenstaubfeuerungen

Falah Alobaid, Jan-Peter Busch, Jochen Ströhle und Bernd Epple

Torrefizierung ist eine thermische Vorbehandlung roher Biomasse, die unter atmosphärischem Druck und Sauerstoffausschluss für 15 bis 90 Minuten auf 200 bis 300 °C erhitzt wird. Wasser und niederkalorische Stoffe werden ausgetrieben, wodurch sich die Masse um ca. 30 % reduziert, während der Energieinhalt um ca. 10 % abnimmt. Torrefizierte Biomasse ist vergleichsweise besser mahlbar und hat eine hohe Energiedichte. Am Institut für Energiesysteme und Energietechnik (EST) der Technischen Universität Darmstadt wird derzeit die Torrefizierung von Biomasse experimentell untersucht, auch mit dem Ziel der Modellentwicklung für eine CFD-Simulation.

Brennstoff-Chemie und Rohrleckagen in biomassegeführten Wirbelschichtkesseln

Anja Klarin, Daniel Nordgren und Ilkka Heikkilä

In ursprünglich für die Verbrennung von Holzreststoffen (Baumrinde) vorgesehenen Wirbelschichtkesseln werden aktuell Schlämme sowie Abfälle einer naheliegenden Papiermühle als Brennstoff eingesetzt. Diese Schlämme und Abfälle weisen einen vergleichsweise hohen Aschegehalt auf. Daher treten vermehrt Betriebsunterbrechungen des Kessels aufgrund von rauchgasseitigen Belägen auf. Maßnahmen zur Analyse der Brennstoffeigenschaften, deren Einflüsse auf Ablagerungen und die Korrosion des Kessels sowie von Möglichkeiten der Wahl eines optimalen Brennstoffspektrums zur Vermeidung von nachteiligen Betriebseinflüssen werden diskutiert.

Ertüchtigung und Mahltrocknung im Kraftwerk Bexbach

Albrecht Meiser

Das Kraftwerk Bexbach ist ein Steinkohlekraftwerk der 750-MW-Klasse und wurde 1983 in Betrieb genommen. Aufgrund veränderter Rahmenbedingungen musste das Kraftwerk Bexbach kurzfristig auf den Einsatz von Weltmarktkohle angepasst werden. Eine von mehreren Maßnahmen war die Ertüchtigung der Mahltrocknung der Mahlanlagen im Kraftwerk. Nach Prüfung mehrerer Alternativen wurde entschieden, dies mit Gasflächenbrennern zu bewerkstelligen. In einem Kraftwerk dieser Bauart war der Einsatz einer solchen Einrichtung zur Erweiterung der Mahltrocknung absolutes Neuland mit Pilot­charakter. Die Praxis mit der Mahltrocknungserweiterung zeigt sogar eine Übererfüllung der an sie gestellten Anforderungen.

Flexibilitätssteigerung bestehender Dampfheizkraftwerke durch ein indirektes Feuerungssystem

Torsten Buddenberg, Karl Burmann, Thomas Furth, Alfons Leisse, Roland Jeschke, Georg Papenheim und Ulrich Lohmann

Am Beispiel des Gemeinschaftskraftwerkes Hannover wird die Umsetzung von Maßnahmen diskutiert, die sich aus den Veränderungen der Energielandschaft in Deutschland mit den Anforderungen an zur Stabilisierung der Netze aufgrund der vermehrten Einspeisung fluktuierender Quellen ergeben. Dabei wird qualitativ dargestellt, wie das Kraftwerk zur Bewältigung der neuen Anforderungen ertüchtigt werden kann. Regelbare Kraftwerke werden dabei zukünftig vermehrt die Restnachfrage an Strom decken, d.h. Einspeisen, wenn die tatsächlich nachgefragte und abgenommene Leistung - durch Erneuerbare - gedeckt sind.

Betriebsverhalten und Optimierung der Zuströmkanäle eines Abhitzedampferzeugers

Rene Hofmann, Thomas Walch, Arno Kolbitsch, Heimo Walter und Christian Daublebsky von Eichhain

Ziel der vorgestellten Studie war die Ermittlung von Erfahrungswerten für das Betriebs- und Lastwechselverhalten einer Kombi-Anlage. Betrachtet wurde ein vertikaler Abhitzekessel (AHK) in hängender Ausführung und Mehrdruckbauweise mit Naturumlaufprinzip. Dem Kessel wird das Abgas von zwei Siemens Gasturbinen SGT-800 zugeführt. Die Optimierung der Gasseite spielt besonders für das Anströmverhalten auf die Heizflächen eine besondere Rolle. Messdaten des AHK werden einer Simulationsrechnung gegenübergestellt.

Einführung des Einmühlenbetriebs in den Kraftwerken Bexbach und Heilbronn Block 7

Timm Heinzel, Albrecht Meiser, Georg-Nikolaus Stamatelopoulos und Peter Buck

An den Steinkohle-Feuerungen im Kraftwerk Bexbach und am Block 7 des Kraftwerks Heilbronn (Anlagen mit einer Leistung von 750 bzw. 800 MWel) wurde der Einmühlenbetrieb getestet und umgesetzt. Die Befeuerung einer einzelnen Brennerebene kann ohne Verschlechterung der Feuerungsstabilität realisiert werden und ermöglicht dadurch eine Absenkung der Mindestlast der beiden Anlagen unterhalb der Grenze des Zweimühlenbetriebs. Die Mindestlast ist damit nicht mehr feuerungsseitig, sondern durch andere Faktoren im Wasserdampfkreislauf begrenzt.

Maßnahmen zur Reisezeitverlängerung von braunkohlegefeuerten Kesseln

Thomas Endres und Horst Hoffmann

Alle drei Jahre erfolgt ein planmäßiger Stillstand pro Blockanlage im Kraftwerk Neurath. Neben Instandhaltungs-/Umbaumaßnahmen sind die Anlagenfahrweise, -überwachung und -optimierung von großer Bedeutung. Im Bereich der Anlagenüberwachung wurden diverse Überwachungs- und Diagnosetools sowie eine statistische Prozesskontrolle installiert. Zur Identifikation von Optimierungsmaßnahmen wurde außerdem an allen Blöcken eine modellgestützte Prozessgüteoptimierung eingeführt. Durch die Maßnahmen konnte die außerplanmäßige Nichtverfügbarkeit (APNV) über die letzten Jahre trotz erhöhter Anforderungen gehalten werden.

Elektro- und Leittechnik in deutschen Kernkraftwerken - sicher und hochverfügbar bis zum Laufzeitende

Markus Bresler

Die elektro- und leittechnischen Komponenten in den deutschen Kernkraftwerken werden zu einem großen Teil seit 30 und mehr Jahren mit hoher Zuverlässigkeit betrieben. Und so soll es auch für die - entsprechend der 13. Atomgesetz Novelle - verbleibenden Laufzeiten der Anlagen bleiben. Flächendeckende Modernisierungsmaßnahmen sind nicht vorgesehen. Die sich daraus ergebenden Herausforderungen sind beträchtlich. Die Betreiber nehmen die Herausforderungen an und können dabei auf ein solides Fundament aufbauen. Die Summe der Erfahrung bei Betrieb und Instandhaltung der Technik ist in diesem Umfang nur in wenigen anderen Branchen zu finden.

Flugasche im Kraftwerksbau - Kraftwerk Moorburg

Rene Herrmann

Vattenfall Europe Generation AG errichtet am Standort Hamburg Moorburg ein 2 x 820 MW Steinkohlekraftwerk. Die Massivbaukonstruktionen des Kraftwerkes stellen die unterschiedlichsten Anforderungen an die Betontechnologie. Die spezifischen Randbedingungen werden durch geometrische Anforderungen, klimatische Anforderungen und die Herstelltechnologie beschrieben. Die Expositionen reichen von klassischen Innenbauteilen, über WU-Konstruktionen bis hin zu Kaianlagen- und Kühlturmbeton. In nahezu allen Betonen wurde Flugasche als Betonzusatzstoffe eingesetzt, insgesamt mehr als 15.000 t.