Modellierte Vergasung in kombinierten Wärme- und Stromkraftwerken

Das Institut für chemische Verarbeitung von Kohle in Polen führte Untersuchungen im Hinblick auf die Betreibung von kombinierten Wärme- und Stromkraftwerken mit Klärschlamm durch. Schließlich wurde ein maßgebliches Computermodell entworfen.

Kombinierte Wärme- und Stromkraftwerke (CHP – Combined Heat and Power) holen die Wärme ein, die bei herkömmlichen Kraftwerken normalerweise an die Umwelt abgegeben wird und nutzen diese. Aufgrund dieser erhöhten Leistungsfähigkeit werden die CHP-Anlagen oft auch als totale Energieverwertungs- oder Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen bezeichnet. CHP-Anlagen können außerdem Klärschlamm als Brennstoff nutzen, was sie ökologisch noch attraktiver erscheinen lässt.

Um die Implementierung dieser Technologie in Europa zu fördern, wurde im Rahmen des EESD-Programms das CHP SEWAGE GASFN-Projekt finanziert. Einer seiner Teilnehmer, das polnische Institut für chemische Verarbeitung von Kohle, untersuchte das Potenzial verschiedener Brennstoffgemische. Pilotversuche im Labormaßstab führten zur Entwicklung eines Computermodells zur Optimierung der Vergasung in einem zirkulierenden Wirbelschichtreaktor.

Die getesteten Brennstoffgemische beinhalteten unbearbeiteten und getrockneten sowie mit Kohle vermischten Klärschlamm. Getestet wurden diverse Gemische bei unterschiedlich hohen Temperaturen. Die Daten zur chemischen Zusammenstellung des Gases sowie zur Menge der Pyrolyse-Nebenprodukte wurden erhoben und analysiert. Die Temperatur stellte eine zentrale Kenngröße dar und ein unterer Schwellenwert von 700°C konnte für die effiziente Verbrennung sowohl von nassem als auch von trockenem Klärschlamm ermittelt werden.

Das Computermodell, das vom Institut für chemische Verarbeitung von Kohle entworfen wurde, bezog die experimentellen Ergebnisse wie auch die notwendige Teilchenphysik ein. Es wurde dann angewandt um die optimalen Brennstoffgemische und Verbrennungsbedingungen zu bestimmen. Als bestes Brennstoffgemisch erwies sich Kohle mit einem Maximum von 25% (thermisch oder mechanisch) getrocknetem Klärschlamm. Des Weiteren deutete die Modellierung der polnischen Klärschlammdaten darauf hin, dass CHP-Kraftwerke, die derartige Brennstoffe nutzen, wirtschaftlich entwicklungsfähig sind.