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Da die Kohle ein bedeutender Energieträger ist, besteht die Notwendigkeit, die entsprechenden Kraftwerksanlagen zu optimieren. Die Kenntnis des Stoffverhaltens des Rauchgases, wie z.B. des Rauchgastaupunktes, stellt dafür eine wichtige Voraussetzung dar. Der Rauchgastaupunkt kennzeichnet diejenige Temperatur, bei der die kondensierbaren Komponenten im Rauchgas den ersten flüssigen Niederschlag bilden.Das Rauchgas ist ein mehrphasiges System. So kann durch Wechselwirkungen der Feststoffe (Flugstäube) mit bestimmten Rauchgaskomponenten (z.B. durch Adsorption) die Rauchgaszusammensetzung verändert werden. Deshalb muß bei der Taupunktberechnung neben dem Dampf/Flüssig-Gleichgewicht der kondensierbaren Komponenten auch das Gleichgewicht zwischen Gas und Feststoff betrachtet werden.Insbesondere dieser "Feststoffeffekt" wurde von den bisherigen Berechnungsmethoden nicht berücksichtigt. Deshalb bestand die Zielstellung der Forschungsarbeiten in der Entwicklung eines Taupunktberechnungsmodells zur Beschreibung sowohl der Dampf/Flüssig- als auch der Gas/Feststoff-Gleichgewichte. Bei den bisher durchgeführten Untersuchungen standen Braunkohlekraftwerke im Mittelpunkt.
Es wurde auf der Grundlage experimenteller Laboruntersuchungen Berechnungsmethoden zur Bestimmung des Säure-und Wassertaupunktes des Rauchgases von Braunkohlekraftwerken entwickelt. Zur Bestimmung des Einflusses der Flugstäube auf den Säuretaupunkt wurden Laboruntersuchungen zur Ermittlung des Einbindungsmechanismus und industrielle Messungen in Kraftwerken zur Modellverifizierung durchgeführt. Außerdem wurden Phasengleichgewichte im Labor ein einer REA-Salz-Lösung zur Überprüfung des entwickelten Gleichgewichtsmodelles für den Wassertaupunkt gemessen. Die mit dem Modell berechneten Gleichgewichtswerte wurden in einer industriellen REA- Anlage überprüft. Die angewendeten Messmethoden und- Geräte werden erläutert und die erzielten Ergebnisse bewertet.
Based on experimental laboratory experiments calculation methods for the estimation of the acid and water dew point of flue gas in lignite-fired power plants have heen developed. It could be confirmed that the decisive mechanism for the capture of sulfurice acid is a chemical reaction with fly ash component CaO. Investigations in the field of the water dew point have shown that the chloride salty ingredients of the washing - suspension cause a water vapour reduction.
Die Kenntnis der Adsorptionsgleichgewichte ist Grundlage von Auslegungs- und Optimierungsrechnungen. Bekanntermaßen ist die experimentelle Ermittlung dieser Gleichgewichte, vor allem bei der Mehrkomponentenadsorption, sehr aufwendig. Zudem sind Erkenntnisse aus klassischen Phasengleichgewichten (VLE/LLE) nicht ohne weiteres auf Dampf-Adsorbat-Gleichgewichte übertragbar, daher ist der Bedarf an einer Modellierung der Gleichgewichte unter Berücksichtigung spezieller Eigenschaften der Adsorption evident.Ziel der Arbeiten in diesem Projekt ist die Schaffung der Basis der Modellweiterentwicklung für die physikalische Adsorption gasförmiger Komponenten an Herdofenkoks. Dieses technische Adsorbens findet eine breite Anwendung in der Schadgasreinigung, vor allem im Kraftwerksbereich und in galvanischen Betrieben [4, 9], aber auch in der Abgas-/Abluftreinigung aus Reststoffverwertungsanlagen sind Anwendungsgebiete zu finden. Ein wesentlicher Vorteil gegenüber anderen Adsorbentien wie z.B. Aktivkohlen ist der deutsche niedrigere Preis, allerdings bei geringerer spezifischer Oberfläche.
Die Beschreibung von Sprühprozessen gestaltet sich aufgrund der hohen Komplexität der ablaufenden Vorgänge äußerst schwierig. Im vorliegenden Beitrag wird ein Spezialgebiet der Sprühvorgänge, die Rauchgasquenchung durch eingedüstes Wasser, untersucht. Ziel des Verfahrens ist es, eine möglichst schnelle Abkühlung der Rauchgase zu erreichen. Dies spielt beispielsweise bei der sogenannten De-Novo-Synthese der Dioxinbildung eine entscheidende Rolle.In technischen Apparaten wird der Kühleffekt nahezu ausschließlich durch die Verdunstung des eingesetzten Wassers erzielt. Dies ist der Fall, da das Wasser im Überschuss und im Kreislauf gefahren wird. Hierdurch wird insbesondere eine geringe Beeinflussung des Gesamtprozesses von wechselnden Lastfällen erreicht. Diese Fahrweise bedeutet für den idealen Apparat eine isenthalpe Abkühlung. Der maximale Kühleffekt wird in diesem Fall durch die Kühlgrenztemperatur vorgegeben.Die bisherige verfahrenstechnische Auslegung von Quenchapparaten beruht auf integralen Betrachtungsweisen [5] mit bei entsprechenden Apparatebauern vorliegenden empirischen Beziehungen eine wissenschaftliche Untersuchung des Quenchprozesses, z.B. zu seiner Optimierung, ist nur durch eine differenzielle Betrachtung möglich. Als eine Haupteinflussgröße muss die zur Verfügung stehende Austauschfläche näher betrachtet werden. Die Austauschfläche wird durch die Größe und Anzahl der im Quench vorhandenen Tropfen bestimmt. Aus diesem Grund ist die Kenntnis der im Apparat vorliegenden Tropfengrößenverteilungen von entscheidender Bedeutung. Die Bedeutung der Tropfengrößenverteilung ist nur durch eine aufwendige Messtechnik möglich. In der hier vorgestellten Arbeit wird die Tropfengrößenverteilung mit Hilfe eines Phasen-Doppler-Anemometers (PDA) bestimmt.Die theoretische Beschreibung erfolgt mit einem um Tropfengrößenverteilungen erweiterten Ansatz, der in [2] vorgestellt wurde.
Die Kenntnis des Phasenverhaltens elektrolytischer Systeme ist für viele technologische Prozesse von essentieller Bedeutung. So ist beispielsweise die Berechnung des Rauchgastaupunktes von Braunkohlekraftwerken an die genaue Beschreibung des Dampf/Flüssig-Gleichgewichtes des Systems Schwefelsäure/Wasser gebunden (siehe "Forum der Forschung", Heft 7/1998). Zur Berechnung des Phasengleichgewichtes der Elektrolytlösungen ist am Lehrstuhl Thermodynamik/Thermische Verfahrenstechnik ein entsprechendes Modell entwickelt worden. Dieses Electrolyte-Liquid-Vapour-Equilibrium (ELVE)-Modell wird in dem Artikel ausführlich vorgestellt. Die Güte der Vorausberechnung der Phasengleichgewichtsdaten mit ELVE wird anhand eines Vergleichs mit experimentellen Daten ausgewählter Modellsysteme sowie mit den Ergebnissen bestehender Modelle eingeschätzt.
Es wurde ein theoretisches Modell zur Berechnung des Dampf/Flüssig-Phasengleichgewichtes von elektrolytischen Systemen (ELVE) vorgestellt. Mit dem ELVE-Modell ist es möglich, die Säure- und Wassertaupunkte von Rauchgasen zu bestimmen. Es wurde eine theoretische Basis geschaffen, die eine Berücksichtigung weiterer Einflußgrößen auf die Tautemperatur gestattet. Es sind Taupunktmessungen im Kraftwerk geplant, um die Aussage-fähigkeit des Modells zu überprüfen.
The quenching of hot gas has a wide range of industrial application, for example in power plants and incineration plants. Starting with the model development by Abramzon and Sirignano the gas phase properties were considered by implementation of a so called characteristic gas volume. The aim of this improved calculation method is to study detail processes as well as the sizing and optimiziation of quenching plants. For one chosen operation condition of quenching processes calculation results are given. Among other things the temperature and velocity regimes depending on the nozzle distance are shown. Detail results like the influence of the water temperature on the gas temperature during the quenching process are presented.The theoretical results show a qualitative goog agreement with practical measurements.
Am 14. und 15. September 1998 wurde vom Lehrstuhl Thermodynamik/Thermische Verfahrenstechnik der Brandenburgischen Technischen Universität (BTU) und der GVC das 1. Rauchgaskolloquium im neu errichteten Audimax der BTU Cottbus durchgeführt. Anliegen der alle zwei Jahre geplanten Veranstaltung ist es, neue wissenschaftliche Erkenntnisse zur ökonomischen und umweltschonenden Rauchgasbehandlung zur Diskussion zu stellen und über die industrielle Anwendung zu informieren. Die 1998 behandelten Themen konzentrierten sich auf thermische und mechanische Reinigungsverfahren, auf Möglichkeiten der weitergehenden energetischen Nutzung und auf das thermodynamische Verhalten der Rauchgase.
Der Rauchgastaupunkt und seine Bedeutung für die Auslegung und den Betrieb von Gasreinigungsanlagen
(1999)
Der Rauchgastaupunkt von Kraftwerksanlagen hängt von den Konzentrationen der kondensierbaren Gaskomponenten ab.Die Berechnung erfolgt auf der Grundlage der Bestimmung von Dampf (Gas)/Flüssig- und Gas/Feststoff-Gleichgewichten in Rauchgasen u.a. mit dem neu entwickelten Modell ELVE.Zur Verifizierung des Modells wurden Versuche im Labor und in Kraftwerken durchgeführt.Der Vergleich zwischen den Modellwerten und den Kraftwerksmessungen zeigt, daß durch die Einbeziehung zusätzlich ist.