2023-06-252023-06-25https://tore.tuhh.de/handle/11420/16601m Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll der Oxyfuel-Prozess mit Zirkulierender Wirbelschichtsfeuerung (ZWSF) auf seine großtechnische Realisierbarkeit und Wirtschaftlichkeit unter Beachtung des Standes der Technik und der aktuellen Rahmenbedingungen überprüft werden. Im Rahmen des Projektes soll eine eindeutige Aussage erzielt werden, ob es sich lohnt, den Oxyfuel-Prozess mit ZWSF weiter als einen Baustein der nationalen und internationalen Carbon Capture and Storage (CCS)-Strategie in Betracht zu ziehen oder nicht. Die Integration einer ZWSF in den Oxyfuel-Prozess mit CO2-Abtrennung bietet die Möglichkeit, auch schwierige Brennstoffe für CCS zugänglich zu machen und geringe Emissionen im Bereich der Schadstoffe NOx und SOx zu erzielen. Darüber hinaus kann durch die Anwendung des Oxyfuel-Prozesses in Verbindung mit einer ZWSF das Dampferzeugervolumen im Vergleich zum konventionellen Prozess signifikant reduziert werden. Verfügbare Technologien im Bereich der Luftzerlegung und der CO2-Abtrennung können zum Einsatz kommen. Damit stünde schon kurzfristig ein weiteres fossil befeuertes Kraftwerkskonzept mit CO2-Abtrennung zur Verfügung. Die Forschungsarbeiten umfassen die Simulation und Modellierung des Gesamtprozesses für ein Oxyfuel-ZWSF Kraftwerk sowie die Auslegung des entsprechenden Dampferzeugers und seiner Peripherie. In den Simulationen wird gängige kommerzielle Software verwendet. Der Informationsaustausch mit den parallel laufenden Forschungsvorhaben der zwei anderen Hochschulen (IFK der Universität Stuttgart und VWS der TU-Dresden) soll die o. g. Simulationen mit experimentellen Ergebnissen aus den Labor-ZWS-Feuerungen für Stein- und Braunkohle ergänzen. Durch die ganzheitliche und realitätsnahe Gesamtprozessbetrachtung, in welcher die wesentlichen Kernfragen im Hinblick auf die großtechnische Umsetzbarkeit des Oxyfuel-Prozesses mit ZWSF beantwortet werden, kann ein aussagekräftiger Vergleich zu den alternativen CO2-armen Stromerzeugungsverfahren erreicht werden. Dieser Ansatz liefert einen möglichen Baustein zur Verringerung der CO2-Vermeidungskosten. Darüber hinaus bietet die ZWSF ein hohes Potenzial zur Mitverbrennung von CO2-neutralen Brennstoffen, welches insbesondere für den Oxyfuel-Prozess mit ZWSF eine interessante Möglichkeit zum schnelleren und wirtschaftlicheren Erreichen der CO2-Minderungsziele darstellt.Aim of this project is to investigate the combination of the Oxyfuel process with Ciculating Fluidised Bed Combustion (CFBC) and determine its applicability and cost efficiency, when the actual best available technologies and realistic operating conditions are used. Out of this study it will be possible to conclude whether it makes sense or not to consider Oxyfuel CFBC as a main option within the national and international Carbon Capture and Storage (CCS) strategy. The integration of the CFB combustion and the Oxyfuel process with CO2 separation offers the advantage that also more difficult fuels may be used in CCS and lower NOx and SOx can be achieved. Furthermore, the utilisation of the Oxyfuel process offers a significant reduction in the size of the steam generator needed, when compared with the conventional power plant process. Already available technologies for air separation and CO2 separation can thus be utilised, to deliver another concept for fossil power plants with CO2 separation. The research work consists of simulation and modelling of the overall configuration of an Oxyfuel CFBC power plant, including the design of the necessary steam generator and its periphery. For the simulations commercial software tools are used. The research is conducted in collaboration with another two Universities (IFK of Stuttgart University and VWS of the TU-Dresden) to enable corroboration of the above simulations with experimental results on the CFB combustion of hard and brown coals taken at laboratory scale. Through a holistic and praxis-oriented approach analysing the overall process and focused at large scale application of the Oxyfuel process with circulating fluidised bed, it will enable conclusive comparisons with other alternative concepts for electricity generation with reduced CO2 emission. This can then serve as a building block for reducing the CO2 avoidance costs. Furthermore, CFB combustion offers a high potential for co-firing CO2 neutral fuels. This, especially in the case of the Oxyfuel process with CFB combustion, constitutes an interesting possibility for a quicker and more economical achievement of the CO2 reduction targets.