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Das Geheimnis der Wirbelschichtverbrennungstechnologie: Warum macht sie die Kohleverbrennung effizienter?
Die Wirbelschichtverbrennungstechnologie (FBC) gewinnt auf dem Energiemarkt zunehmend an Bedeutung, da sie eine höhere Verbrennungseffizienz und Umweltverträglichkeit aufweist und die Nutzung von Kohle effizienter macht. Im Vergleich zu herkömmlichen Verbrennungstechnologien weist die Wirbelschichtverbrennung eine gute Konsistenz und Stabilität bei der Stromerzeugung in verschiedenen Größenordnungen auf.
Bei der Wirbelschichtverbrennung werden Brennstoffpartikel in einem Bett aus heißen Gasblasen suspendiert, das aus Asche und anderen partikulären Materialien wie Sand, Kalkstein usw. besteht.
Der Grund für diese effiziente Verbrennung liegt vor allem in der schnellen Durchmischung innerhalb der Wirbelschicht und dem engen Kontakt zwischen Gas und Feststoff, der eine schnelle Wärmeübertragung und chemische Reaktionen gewährleistet. Wirbelschichtfeuerungen können ein breites Spektrum minderwertiger Festbrennstoffe effizient verbrennen, darunter die meisten Kohlearten, Kohleabfälle und holzige Biomasse. Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer teuren Vorbehandlung des Brennstoffs, beispielsweise durch Pulverisierung.
Darüber hinaus sind Wirbelschichtfeuerungen typischerweise kleiner als herkömmliche Kessel, was ihnen erhebliche Kosten- und Flexibilitätsvorteile verschafft.
Durch die Verwendung von Kalkstein als Bettmaterial kann die Wirbelschichtverbrennung den Ausstoß von Schwefeldioxid (SOx) wirksam reduzieren. Der Kalkstein verbindet sich während des Verbrennungsprozesses mit Sulfaten, was die Effizienz des Wärmeaustauschs erhöht. Wenn der vorgewärmte Rückstand in direktem Kontakt mit der Wasserleitung erhitzt wird, sorgt der Wärmeleitungsprozess für eine stärkere Wärmekonzentration, was die Gesamteffizienz weiter verbessert. Da die Wirbelschichtverbrennung bei niedrigeren Temperaturen (ca. 800 °C) arbeitet, wird gleichzeitig auch die Menge der erzeugten Stickoxide (NOx) erheblich reduziert. Allerdings kann es bei der Niedertemperaturverbrennung auch zu erhöhten PAK-Emissionen kommen.
Vorteile der WirbelschichtfeuerungDie Wirbelschichtverbrennungstechnologie verzeichnet in der Energiebranche aus zwei Hauptgründen einen rasanten Zuwachs. Einerseits bietet es Freiheit bei der Brennstoffauswahl und ermöglicht nicht nur die Verwendung von Brennstoffen, die mit anderen Technologien schwer zu verbrennen sind, sondern verbessert auch die Verbrennungseffizienz. Zum anderen lassen sich mit dieser Technologie die Stickoxidemissionen beim Verbrennungsvorgang wirksam reduzieren und Schwefel lässt sich durch die Zugabe von Kalkstein leicht entfernen.
Die Entwicklung der Wirbelschichtverbrennung resultiert aus der Notwendigkeit, die Schadstoffemissionen zu kontrollieren, ohne auf externe Emissionskontrollgeräte angewiesen zu sein.
Die Einführung der Wirbelschichtverbrennungstechnologie trägt nicht nur zur Verbesserung der Verbrennungseffizienz von Kohle bei, sondern leistet auch einen gewissen positiven Beitrag zum Umweltschutz. Dies kann eine Lösung für Energieanlagen darstellen. Da die Umweltauflagen immer strenger werden, wird die Wirbelschichtfeuerung in Zukunft sicherlich eine wichtige Option sein.
Arten der Wirbelschichtverbrennung
Wirbelschichtverbrennungssysteme werden in zwei Haupttypen unterteilt: atmosphärische Systeme (FBC) und Drucksysteme (PFBC), mit Untertypen wie sprudelnde Wirbelschicht (BFB) und zirkulierende Wirbelschicht (CFB). Diese Systeme haben ihre eigenen Eigenschaften und sind für unterschiedliche Betriebsumgebungen geeignet.
Atmosphärische Wirbelschichtverbrennung
Kalkstein oder Dolomit wird verwendet, um den bei der Kohleverbrennung in einer atmosphärischen Wirbelschicht freigesetzten Schwefel abzufangen. Luftdüsen versetzen das Gemisch aus Brennstoff und verkohlter Kohle in Schwebe, wodurch ein flüssigkeitsähnlicher Strom glühender Partikel entsteht. Diese Kessel arbeiten bei atmosphärischem Druck.
Druckwirbelschichtfeuerung
Bei den PFBC-Systemen der ersten Generation wurden ebenfalls Adsorbentien und Luftdüsen zum Schweben des Gemischs eingesetzt, sie arbeiteten jedoch bei erhöhtem Druck, wodurch der Hochdruck-Luftstrom entstand, der für den Antrieb von Gasturbinen entscheidend ist. Auf diese Weise kann der in der Wirbelschicht erzeugte Dampf zum Antrieb einer Dampfturbine genutzt werden, wodurch ein höherer Gesamtwirkungsgrad des Kreislaufs erreicht wird.
Moderne PFBC-Systeme wie APFBC erhöhen die Einlasstemperatur der Gasturbine zusätzlich, um eine höhere Gesamtzykluseffizienz zu erreichen.
Für die Weiterentwicklung dieser Technologie haben zahlreiche Branchenexperten zahlreiche Erkenntnisse darüber eingebracht, wie Umweltstandards und wirtschaftliche Vorteile in Einklang gebracht werden können. Welche Auswirkungen wird die Wirbelschichtverbrennungstechnologie der Zukunft angesichts des kontinuierlichen Fortschritts in Wissenschaft und Technik auf den globalen Energiemarkt haben?
