Stoffliche Braunkohlennutzung am Beispiel der Trockenbraunkohle Joachim Kahlert Leiter Technisches Kraftwerksmanagement Vattenfall Europe Generation AG TU Bergakademie Freiberg 11. März 2015
Inhalt 1 Möglichkeiten der stofflichen Nutzung von Braunkohle 2 Erzeugung von Trockenbraunkohle (TBK) mit der Druckaufgeladenen Dampf-Wirbelschicht-Trocknung 3 Trockenbraunkohle Zünd- und Stützfeuerung 4 Zusammenfassung und Ausblick 2 Stoffliche Braunkohlennutzung J. Kahlert 2015.03.11
Möglichkeiten der stofflichen Nutzung von Braunkohle Hydrierung Vergasung Pyrolyse z. B. Fischer-Tropsch Verfahren gasförmige und flüssige Kohlenwasserstoffe (z. B. Methanol, Diesel, Benzin) z. B. Flugstromvergasung z. B. Niedertemperaturkonversion Gemische aus Synthesegas (CO/H 2 ) Koks, flüssige und gasförmige Kohlenwasserstoffe (z. B. Rohbenzol, Teer) Die v. g. Verfahren benötigen einen großen Energieaufwand und erzeugen hohe CO 2 -Emissionen. Aufgrund der aktuellen Marktpreise (Erdöl, Erdgas) und der klimapolitischen Rahmenbedingungen ist die Wirtschaftlichkeit dieser Verfahren nicht gegeben. 3 Stoffliche Braunkohlennutzung J. Kahlert 2015.03.11
Möglichkeiten der energetischen Nutzung von Braunkohle Beispiele für die energetische Nutzung Einsatz als Brennstoff in Kraftwerken zur Strom- und Wärmeproduktion Trockenbraunkohle (TBK) für die weitere Flexibilisierung von Braunkohlenkraftwerken Trockenbraunkohle für die Herstellung von Briketts und Industriebrennstoff (Staub) Grundvoraussetzung für die stoffliche Nutzung ist die Trocknung der Rohbraunkohle. Hierfür hat Vattenfall die erforderliche Technologie und die benötigten Großkraftwerke. 4 Stoffliche Braunkohlennutzung J. Kahlert 2015.03.11
2. Erzeugung von Trockenbraunkohle (TBK) mit der Druckaufgeladenen Dampf-Wirbelschicht-Trocknung
Braunkohlekraftwerk mit staubbefeuerten Dampferzeuger Stand der Technik vs. Zukunft Stand der Technik Mahltrocknung Zukunft Kohlevortrocknung Dampfe rzeuger Dampferzeuger Rauchgas 900 C Rauchgas und Brüden zur Atmosphäre Wärmeübertrager und / oder mechanischer Verdichter Brüden Heizdampf Rauchgas zur Atmosphäre RBK: 0-60 mm, 50-60 Ma.-% RBK TBK mit Rauchgas und Brüden: 0-1 mm, 15-18 Ma.-%, 160 C Kondensat zur Speisewasservorwärmung TBK: 0-1 mm, 10-15 Ma.-%, 100-130 C Trocknung mit Rauchgas (hohes Temperaturniveau) Keine Nutzung der Brüdenenergie Spez. Energiebedarf 3600-4000 kj/kg W Trocknung mit Heizdampf (niedriges Temperaturniveau) Nutzung der Brüdenenergie Spez. Energiebedarf: 130-180 kj/kg W 6 Stoffliche Braunkohlennutzung J. Kahlert 2015.03.11
Funktionsprinzip der Kohletrocknung Entwicklung des DDWT-Verfahrens (Druckaufgeladene Dampf- Wirbelschicht-Trocknung) seit 2001 gemeinsam mit der BTU Cottbus - Senftenberg Trocknung der Braunkohle in einer Wirbelschicht mit integrierter Heizfläche Zur Steigerung der Verfahrenseffektivität erfolgt die Trocknung - von feingemahlener Kohle (2 mm) - unter Überdruck (4 bar) Verdampftes Kohlewasser (Brüden) wird für Heizzwecke energetisch genutzt 7 Stoffliche Braunkohlennutzung J. Kahlert 2015.03.11
Technische Daten der Pilotanlage zur DDWT Auslegungsdaten Kohledurchsatz (RBK) Wert 8...10 t/h RBK-Restwassergehalt 55...60 % Kohledurchsatz (TBK) 4...6 t/h TBK-Restwassergehalt 10...17 % 36 m Trocknerbetriebsdruck Ecktermine 1...6 bar (a) Errichtung 10/07 bis 07/08 Versuchsbetrieb Dauerbetrieb für Langzeiterfahrungen & Reduzierung Scale-up Risiko 10/08 bis 10/12 mit 17.500 h seit 10/2012 8 Stoffliche Braunkohlennutzung J. Kahlert 2015.03.11
Potenziale der Kohletrocknung Einsatz der Kohletrocknung zur Nachrüstung und bei Neubaukraftwerken Effizienz Kohletrocknung führt zu erhöhtem Wirkungsgrad und geringeren CO 2 - Emissionen - Neubau: η bis 5 %-Punkte, CO 2 bis -10 % Wirkungsgrad von 43 % auf 48 % - Retrofit: η bis 1,5 %-Punkte, CO 2 bis -5 % Flexibilität Hoher Heizwert der Trockenbraunkohle ermöglicht Vergrößerung des Regelbandes der Dampferzeuger durch Senkung der technischen Mindestlast Mindestlast von 40 bis 50 % auf 20 bis 30 % 9 Stoffliche Braunkohlennutzung J. Kahlert 2015.03.11
3. Trockenbraunkohle Zünd- und Stützfeuerung
TBK Zünd- und Stützfeuerung im KW Jänschwalde Ersatz von 8 Ölbrennern durch Trockenbraunkohle-Plasma-Zündbrenner Erhöhung der Flexibilität durch - Absenkung der technischen Mindestlast von 180 MW auf ~90 MW - Steigerung der Lastgradienten Reduzierung der Anfahrkosten Substitution schweres Heizöl durch Trockenbraunkohle Verringerung netzseitig bedingter Ab- und Anfahrvorgängen Grundsteinlegung 01.11.2013 Betrieb ab Ende 2014 Der Einsatz von Trockenbraunkohle setzt Maßstäbe für hocheffiziente und flexible Braunkohlenkraftwerke. 11 Stoffliche Braunkohlennutzung J. Kahlert 2015.03.11
TBK Zünd- und Stützfeuerung im KW Jänschwalde Erstes TBK - Feuer Brenner 51 am 17.10.2014 um 20:13Uhr Erste Silobefüllung am 13.10.2014 6 TBK Brenner i.b. am 04.11.2014 12 Stoffliche Braunkohlennutzung J. Kahlert 2015.03.11
TBK Zünd- und Stützfeuerung im KW Jänschwalde Erreichte Meilensteine: - Dampferzeuger F2 am 04.11.2014,17:07Uhr im reinen Mühlenfeuer - Kopplung Dampferzeuger F2 am 04.11.2014, 18:02 Uhr an Maschine Feierliche Inbetriebsetzung mit Ministerpräsident Dr. Woidke am 13.11.2014 Weitere Schritte: - Optimierung der Anlage - Durchführung umfangreiches Testprogramm 13 Stoffliche Braunkohlennutzung J. Kahlert 2015.03.11
4. Zusammenfassung und Ausblick 314 Stoffliche Innovations Braunkohlennutzung and future potentials J. for Kahlert conventional 2015.01.15 power plants J. Heymann 2012.06.20
Ausblick und Zukunft Technologie der Kohletrocknung (DDWT) ist für Anwendung im großen Maßstab vorhanden Integration der DDWT in die bestehenden Braunkohlenkraftwerke ist sinnvoll für die Bereitstellung der erforderlichen Dampfmengen Gegenwärtig kein wirtschaftliches Geschäftsmodell zur stofflichen Nutzung der Trockenbraunkohle bekannt Nutzung der Trockenbraunkohle zur Erhöhung der Flexibilität der Braunkohlenkraftwerke im Rahmen der Energiewende Die Herstellung von großen Mengen an Trockenbraunkohle ist mit Hilfe der bestehenden Braunkohlenkraftwerke kostengünstig möglich. 15 Stoffliche Braunkohlennutzung J. Kahlert 2015.03.11
Bedeutung der Braunkohle Heimischer Energieträger mit strategischer Bedeutung Steigende Bedeutung durch den Kernenergieausstieg (Bereitstellung gesicherter Leistung) Absolute Wettbewerbsfähigkeit gegenüber importiertem Erdgas und importierter Steinkohle Sicherung von über 20.000 Arbeitsplätzen und Wertschöpfung in der Lausitz Die Bedeutung der Braunkohle für den Standort Deutschland, als Rohstoff für die stoffliche und energetische Nutzung wird weiter zunehmen. 16 Stoffliche Braunkohlennutzung J. Kahlert 2015.03.11
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