Druckflamm - Grundlagenuntersuchungen zur Tropfenabscheidung in Schuettschichten unter besonderer Beruecksichtigung der in der Druckkohlenstaubfeuerung vorherrschenden Betriebsbedingungen Schlussbericht

Um die vorhandenen Ressourcen zu schonen und die CO_2-Emissionen so gering wie moeglich zu halten, werden derzeit fuer die Kohlekraftwerke Konzepte verfolgt, die auf der fuer Erdgas bereits etablierten Kombikraftwerkstechnik mit einem kombinierten Gas- und Dampfturbinenprozess (GuD-Prozess) basieren. Eines dieser Konzepte stellt der GuD-Prozess mit integrierter Druckkohlenstaubfeuerung (DKSF) dar, nach dem Kohle unter einem Druck von bis zu 16 bar verbrannt und das entstehende Rauchgas in einer Gasturbine entspannt wird. Die Vorteile gegenueber einem konventionellen Prozess liegen in einem auf ca. 50% erhoehten elektrischen Wirkungsgrad und in der kompakten Bauweise des Kraftwerks. Neben der Entfernung der Alkalien aus dem Rauchgas stellt die Abscheidung der im Rauchgas mitgefuehrten fluessigen Aschepartikeln vor Eintritt in die Gasturbine eines der zentralen Probleme bei der Realisierung dieses Prozesses dar. Sie ist notwendig, um eine Beschaedigung bzw. Zerstoerung der Gasturbine durch Korrosion und Erosion zu vermeiden. Um den Wirkungsgradverlust durch die Abscheideeinheit zu minimieren, soll die Abscheidung bei Temperaturen bis zu 1400 C stattfinden. Hierfuer bieten sich derzeit nur Schuettschichtfilter mit keramischen Fuellkoerpern als Abscheider an. Die Auslegung solcher Schuettschichtfilter erfolgt auf Basis von Berechnungsmodellen, mit denen unter Vorgaben der Betriebsbedingungen und der Schuettungsgeometrie das Abscheidevermoegen vorausberechnet werden kann. In der Literatur existieren unterschiedliche Berechnungsmodelle, die teilweise stark voneinander abweichende Ergebnisse liefern, was eine sichere Auslegung der Filter unmoeglich macht. Ziel dieser Arbeit war es deshalb, eine sichere Auslegung von Schuettschichtfiltern zur Tropfenabscheidung unter Beruecksichtigung der im DKSF-Prozess herrschenden Bedingungen zu gewaehrleisten. Die notwendigen Messungen wurden an einer Versuchsanlage bei Raumtemperatur unter Verwendung eines Modellaerosols durchgefuehrt. Um das Abfliessverhalten der Schlacke in der Schuettung unter moeglichst realen Bedingungen zu untersuchen, wurde ein Silikonoel/Luft-Gemisch als Modellaerosol verwendet, da die Viskositaet des Silikonoels einen aehnlichen Wert wie Schlacke unter den Bedingungen des DKSF-Prozesses aufweist. Bei den Untersuchungen wurde ein Re-Zahlen-Bereich von 165-3700 abgedeckt. (orig.)Packed beds in combined cycle power stations are commonly calculated on the basis of calculation models whose results may differ considerably. In order to achieve a more standardized design of packed beds for droplet separation in combined cycle power stations, investigations were carried out on an experimental facility at room temperature and using a model aerosol. In order to achieve most realistic slag flow inside the packed bed, a silicon oil/air mixture was used as model aerosol as the viscosity of silicon oil is similar to slag in this process. Re numbers of 165-3700 were covered in the investigations.SIGLEAvailable from TIB Hannover: F02B1274 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Bildung und Forschung, Berlin (Germany)DEGerman