Entwicklungspotential eines Kombikraftwerks mit Druckkohlenstaubfeuerung

Im Rahmen dieser Arbeit sind thermodynamische Untersuchungen zur Abschatzung des zu erwartenden Wirkungsgrads eines Kombikraftwerks mit Druckkohlenstaubfeuerung (DKSF) und Hochtemperaturgasreinigung (HTGR) durchgefuhrt worden. Zur Bewertung dieser neuen Kohleverstromungstechnik wurde ein konventionelles Steinkohledampfkraftwerk mit dem Stand der Technik entsprechenden Frischdampfparametern (605 °C/30 MPa bzw. 625 °C/5,8 MPa (ZU)) benutzt. Fur diesen als Referenz Steinkohledampfkraftwerk bezeichneten Vergleichsprozes ist ein auf den Heizwert bezogener Netto-Gesamtwirkungsgrad von 47,3 % ermittelt worden. Zur thermodynamischen Analyse des Kombiprozesses mit DKSF und HTGR ist ein Basis Kombikraftwerk fur eine Gasturbine mit einer Turbineneintrittstemperatur (ISO-TET) von 1200 °C ausgelegt worden. Fur dieses Basis Kombikraftwerk wurde ein Netto-Gesamtwirkungsgrad von 53,3 % ermittelt. Ausgehend von diesem Basis Kombikraftwerk sind im ersten Teil der Untersuchungen umfangreiche thermodynamische Auslegungsrechnungen durchgefuhrt worden, um den Einflus ausgewahlter Prozesparameter auf den Anlagenwirkungsgrad zu analysieren. Ein Schwerpunkt der Untersuchungen lag dabei insbesondere auf dem Einflus der noch nicht verfugbaren HTGR. Dieser ist anhand der Variation des relativen Druck- und Warmeverlustes, sowie eines moglichen elektrischen Eigenbedarfs abgeschatzt worden. Die Untersuchung dieser Einzeleinflusse hat gezeigt, das durch die HTGR vertretbare Wirkungsgradeinbusen zu erwarten sind. Im zweiten Teil der Arbeit sind die Wirkungsgradpotentiale der beiden Kraftwerksprozesse abgeschatzt worden, welche die Weiterentwicklung konventioneller Anlagenkomponenten zukunftig erwarten lassen. Mittels der Berechnung zweier Zukunftsszenarien wurden fur das Steinkohledampfkraftwerk die Potentiale abgeschatzt, die sich durch die Erhohung von Komponentenwirkungsgraden, die Anhebung der Kesselspeisewassertemperatur und der Frischdampfparameter, sowie die Einfuhrung einer zweiten Zwischenuberhitzung ergeben. Fur das erste Szenario (Frischdampfparameter 650 °C/30 MPa bzw. 670 °C/7,1 MPa (ZU)) wurde ein Netto-Gesamtwirkungsgrad von 49,3 % abgeschatzt. Beim zweiten Szenario haben insbesondere die Frischdampfparameter (700 °C/35 MPa bzw. 720 °C/8,8 MPa (ZU)) zu einem weiteren Anstieg des Netto-Gesamtwirkungsgrads auf 51,1 % gefuhrt. Bei den Szenarien fur das Kombikraftwerk mit DKSF und HTGR sind die Entwicklungsschritte Anhebung von Komponentenwirkungsgraden, Einfuhrung einer luftgekuhlten DKSF-Brennkammer, Erhohung der ISO-TET und der maximalen Frischdampfparameter des Abhitzedampfprozesses untersucht worden. Fur das erste Szenario (ISO-TET 1300 °C) konnte der Netto-Gesamtwirkungsgrad auf 56,5 % gesteigert werden. Das zweite Szenario erbrachte bei einer ISO-TET von 1400 °C einen Netto-Gesamtwirkungsgrad von 59,0 %.