Characterisation of Solid Recovered Fuels for Direct Co-firing in Large-Scale PF Power Plants

Dissertation von Gregory Dunnu
Universität Stuttgart, 2012

Feste Sekundärbrennstoffe (Solid Recovered Fuels - SRF) sind Abfallbrennstoffe mit hohem Heizwert aus Fraktionen, die nicht den Kategorien der Sonderabfälle unterliegen. Diese sollen in Kohlekraftwerken und Industrieöfen mitverbrannt werden. Sie sind aus verschiedenen Materialien, von denen einige, theoretisch, wiederverwertbar sind, aber ein Recycling aufgrund ihrer Heterogenität sowohl technisch wie wirtschaftlich unrealistisch ist. Die SRF-Qualitäten mit einer typischen Größe von 3 mm bis 25 mm sollen direkt in bestehenden Kohlekraftwerken mit Staubfeuerung mitverbrannt werden. Im Vergleich zu Kohlenstaub ist die Partikelgrößenverteilung des SRF um mehrere Größenordnungen höher, was zu unterschiedlichem Ausbrandverhalten führt. Die Zerkleinerung des SRF auf eine ähnliche Größenordnung wie die der Kohle ist wirtschaftlich nicht vertretbar. Das Ziel ist daher die direkte Mitverbrennung der Sekundärbrennstoffe in Kraftwerksfeuerungen ohne weitere Zerkleinerung. Dieser Ansatz birgt das Risiko einer unvollständigen Verbrennung, wenn die Zudosierungsstellen der festen Sekundärbrennstoffe nicht optimal gewählt sind.

Dementsprechend ist es das primäre Ziel dieser Arbeit eine Vorhersage zu treffen, auf welcher Brennerebene die festen Sekundärbrennstoffe zudosiert werden müssen, um eine optimale Verbrennung unter Volllast zu erreichen. Dafür wurden Laborexperimente durchgeführt, um den Erfolg der Mitverbrennung des SRF in einem kommerziellen Kohlekraftwerk zu prognostizieren. Es geht um die Bestimmungen von einigen charakteristischen Brennstoffparametern wie der Ausbrandzeit, der aerodynamischen Auftriebsgeschwindigkeit bzw. des Strömungswiderstandes und der scheinbaren Dichte. Diese Daten wurden auf Kesselbedingungen übertragen, um die Verweildauer einzelner Partikel zu bestimmen und mit der Ausbrandzeit in Bezug zu setzen. Verschiedene Szenarien wurden untersucht und basierend auf den Ergebnissen die optimalen Dosierungspunkte im Kessel vorhergesagt. Weiterhin wurden Emissionsmessdaten von SRF-Mitverbrennungsversuchen mit der Grundeinstellung eines Braunkohlekraftwerks verglichen.

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