Trockener und klimaverträglicher

Kohle Vattenfall realisiert derzeit ein neues Verfahren zur Vortrocknung von Braunkohle. Dies soll den Wirkungsgrad der Kraftwerke um rund 5 Prozentpunkte auf über 48 % erhöhen.

24. April 2008

»Die Kohelvortrocknung besitzt neben den anderen aussichtsreichen Möglichkeiten zur Anhebung der Kraftwerkseffizienz, wie die Dampfparameteranhebung und die Optimierung der Anlagentechnik, für uns einen sehr hohen Stellenwert«, betont Hubertus Altmann. Außerdem sei sie die Basis für künftige Kraftwerkstechnologien, so der Leiter Kraftwerkstechnik bei Vattenfall Europe Mining & Generation weiter.

Neue Braunkohlekraftwerke wie der Block R am Standort Boxberg erreichen derzeit einen Wirkungsgrad von über 43 %. Mit der Vortrocknung soll die Effizienz auf zukünftig mehr als 48 % ansteigen. Kombiniert mit der Oxyfuel- Technik könnte das Verfahren rund die Hälfte des durch die CO2-emissionsfreie Kraftwerkstechnik entstehenden Effizienzverlustes von acht bis zehn Prozentpunkten ausgleichen. Die andere Hälfte des Wirkungsgradverlustes sollen höherer Dampfdruck und Dampftemperaturen von 700 Grad Celsius im Kraftwerksbetrieb kompensieren, so die Strategie des Energieversorgers. Die Wirkungsgradsteigerung durch die Vortrocknung ergibt sich aufgrund einer geringeren Restfeuchte der Kohle im Kraftwerkskessel. Die Braunkohle lässt sich im Wirbelschichtverfahren effektiver trocknen als direkt am Kraftwerkskessel. Außerdem landet der bei der Trocknung frei werdende Wasserdampf nicht im Kessel, was die Rauchgasmenge reduziert und so geringere Abmessungen des Dampferzeugers ermöglicht. Die Vorteile der Kohlevortrocknung sind schon länger bekannt. Bereits in den 80er- Jahren wurden die Grundlagen der Dampf-Wirbelschicht- Trocknung im technisch interessanten Maßstab erarbeitet. Doch die Einführung einer neuen verlässlichen Technologie für die Kraftwerkstechnik benötigte viel Zeit, sagt Altmann: »Eine technisch verantwortungsvolle Grundlagenentwicklung dauert rund 10 bis 15 Jahre. Bei Vattenfall stand in den 90er-Jahren zuerst das Erfordernis, den bestehenden Kraftwerkspark weiterzuentwickeln und zu erneuern.«

Laut Altmann ist dabei insbesondere am Markt verfügbare Technik zum Einsatz gekommen. Seit einigen Jahren könne man sich nun wieder darauf konzentrieren, neue Technologiewege einsatzreif zu machen, erläutert der Leiter der Kraftwerkstechnik. Vattenfall beschäftigt sich schon seit mehreren Jahren mit diesem Thema.

Von Anfang an habe man wesentliche Grundlagen für das Verfahren erarbeitet, berichtet Altmann. »Zusammen mit mehreren Projektpartnern sind wir federführend an der Technologieentwicklung beteiligt.« In einem Verbund wurde mit Industrie und Hochschulen eine Anlage im Technikumsmaßstab an der BTU Cottbus errichtet. Mit dieser und mit der zurzeit entstehenden Versuchsanlage am Standort Schwarze Pumpe werden die Grundlagen zur großtechnischen Einführung des Verfahrens gelegt. Die Brandenburgische Technische Universität Cottbus ist Projektkoordinator des vom Bundesministerium für Wirtschaft geförderten Verbundforschungsvorhabens. Die rund 6,5 Mio. € teure Versuchsanlage am Standort Schwarze Pumpe soll zwei Jahre lang Erkenntnisse über das Verfahren der ›Druckaufgeladenen Dampf-Wirbelschicht- Trocknung (DDWT)‹ liefern. »Im Frühjahr dieses Jahres beginnt die Inbetriebsetzung, sodass ab September 2008 der Versuchsbetrieb aufgenommen werden kann«, erläutert Altmann den aktuellen Projektfortschritt.

Basis dieser Unternehmung ist eine Technikumsanlage an der BTU Cottbus. Die Technikumsanlage ist die erste, die in der Lage ist, feuchte Braunkohle in einer kontinuierlich arbeitenden Wirbelschichtanlage mit erhöhten Systemdrücken zu trocknen, so der Leiter der Kraftwerkstechnik stolz. »Unter Berücksichtigung einer komplett neuen Technologie unter erhöhten Betriebsparametern stellte das Erreichen der ersten Versuchsergebnisse ebenfalls eine Herausforderung dar«.

Daten für ein Scale-up der Technologie

Er erwartet sich von der Versuchsanlage, dass sich die Ergebnisse der Technikumsanlage verifizieren lassen. Des Weiteren sollen Daten gewonnen werden, die ein Scale-up der Technologie erlauben. Dazu sind unter anderem Erkenntnisse notwendig, die den Dauerbetrieb von Systemkomponenten mit hoher Verfügbarkeit nachweisen. Das erste große Ziel soll bereits Ende dieses Jahres erreicht werden. Bis dahin sollen Eckdaten bereitgestellt werden, die eine Planung einer Großanlage zulassen. Laut Planung soll anschließend die Gesamtanlage optimiert und die Effizienz des Verfahrens gesteigert werden. Ziel von Vattenfall ist es, die Technologie in alle braunkohlebasierten Kraftwerksneubauten der nächsten Generation einzusetzen. Als erstes soll dies mit der Integration der Kohlevortrocknung in dem Projekt CO2-arme Demo-Anlage realisiert werden.

Prinzipiell kann die Kohlevortrocknung auch in bestehenden Kraftwerken zum Einsatz kommen. Allerdings müssten dafür »die Auslegung des Dampferzeugers überprüft und Umbauten an bestehenden Anlagenteilen vorgenommen werden«, so Altmann. Ein Einsatz in Steinkohlekraftwerken wird laut Vattenfall-Manager Altmann nicht ernsthaft in Erwägung gezogen: »Theoretisch ist die Integration der Kohlevortrocknung auch bei steinkohlebasierten Kraftwerken möglich, aber aufgrund des geringen Wassergehaltes der Kohle nicht sinnvoll.« Ganz im Gegensatz zur Braunkohle, denn dort sind bis zu 60 % Wasser enthalten. (mn)

Erschienen in Ausgabe: 05/2008