heizkraftwerk der universität stuttgart und institut für ... · o2, co, co, nox, cmhn,...
TRANSCRIPT
![Page 1: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/1.jpg)
1
Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und
Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik
Institutsdirektor: Prof. Dr. techn. Günter Scheffknecht
Abt. Reinhaltung der Luft: Dr.-Ing. Ulrich Vogt
Pfaffenwaldring 23
www.ifk.uni-stuttgart.de
![Page 2: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/2.jpg)
MSc Verfahrenstechnik
Spezialisierungsfach Umweltverfahrenstechnik
Beteiligte Institute:
• IMVT: kommissarischer Leiter Prof. Dr.-Ing. Nieken
• IFK: Prof. Dr. techn. Scheffknecht, Prof. Dr.-Ing. Schnell
Dr.-Ing. Vogt, apl. Prof. Dr.-Ing Baumbach,
Dr.-Ing. Gehrmann (KIT, ext. Lehrbeauftragter )
• IER: apl. Prof. Dr.-Ing. R. Friedrich
2
![Page 3: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/3.jpg)
Universität Stuttgart
Institut für Mechanische Verfahrenstechnik
kommissarischer Leiter Prof. Dr.-Ing. Nieken
Böblinger Straße 72
D-70199 Stuttgart
www.imvt.uni-stuttgart.de
www.icvt.uni-stuttgart.de (Prof. Nieken)
![Page 4: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/4.jpg)
4
![Page 5: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/5.jpg)
5
Spezialisierungsfächer M.Sc. Verfahrenstechnik
![Page 6: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/6.jpg)
6
Spezialisierungsfach Umweltverfahrenstechnik
-> 1 Modul (obligatorisch): 6 LP
Vorsicht, entspricht dem Wahlmodul 39110 Air Quality Management
![Page 7: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/7.jpg)
7
Spezialisierungsfächer M.Sc. Verfahrenstechnik
-> 2 - 4 Module (frei wählbar): 12 LP
Vorsicht, steckt im Spezialisierungsmodul
„Grundlagen der Luftreinhaltung“
= Luftreinhaltung II
Vorsicht, steckt im Spezialisierungsmodul
„Firing Systems and
Flue Gas Cleaning“
![Page 8: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/8.jpg)
8
![Page 9: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/9.jpg)
9
Wahlmodule im M.Sc. Verfahrenstechnik
Vorsicht, ist obligatorisch
![Page 10: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/10.jpg)
10
Wahlmodule im M.Sc. Verfahrenstechnik
![Page 11: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/11.jpg)
11
Wahlmodule im M.Sc. Verfahrenstechnik
![Page 12: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/12.jpg)
12
Wahlmodule im M.Sc. Verfahrenstechnik
![Page 13: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/13.jpg)
13
Wahlmodule im M.Sc. Verfahrenstechnik
![Page 14: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/14.jpg)
14
Umweltverfahrenstechnik
• Vermeidung bzw. Minimierung von Schadstoffen bzw.
deren Vorgängerprodukte
• Abscheide- und Rückhaltesysteme
• Konversion in unschädliche oder weniger schädliche
Formen
• Feinstaub
• Schwermetallemissionen (vor allem Quecksilber)
• Spurenelemente
• …
• Grundoperationen
• Industrielle Anwendungen
![Page 15: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/15.jpg)
Spezialisierungsfach Umweltverfahrenstechnik
Inhalte der angebotenen Module
![Page 16: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/16.jpg)
Vorlesungen in der Luftreinhaltung
Measurement of Air Pollutants Chemistry of the Atmosphere
Planning of Measurements
Flue Gas Cleaning
Firing Systems and Flue Gas CleaningAir Quality Management
Grundl. Luftreinhaltung I:
![Page 17: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/17.jpg)
Modul: Grundlagen der Luftreinhaltung (6LP)
bestehend aus:
1. Vorlesung: Luftreinhaltung I, Prof. Baumbach / Dr. Vogt
2. Vorlesung: Air Quality Management, Prof. Friedrich
- Jeweils 3 LP
- Sommersemester
- Sprache: Deutsch / Englisch
- Eine gemeinsame Prüfung
![Page 18: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/18.jpg)
Das Problem: Holzfeuerungsrauch in Wohngebieten!
Was passiert, wenn es klimafreundlich wird und alle mit Holz heizen?
Dettenhausen im Januar 2006
Inversionsperiode im Winter
in Dettenhausen
Bechtoldsweiler
Dettenhausen
Dezember 2005
Bechtoldsweiler
Januar 2007
![Page 19: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/19.jpg)
Emissionsmessungen an Holzöfen
Kaminofen
Buderus blueline 4W
Nennwärmeleistung 8 kW
Baujahr 2008
![Page 20: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/20.jpg)
Burn-out courses of a batchwise wood fired chimney stove
Wood fired stoves
0
2
4
6
8
10
12
14
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150
Abbrandzeit in min
CO
2 in
Vo
l.%
, C
O in
g/m
³
0
100
200
300
400
500
600
700
Cn
Hm
in
mg
C/m
³
CO2
CO
CnHm
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00
Versuchszeit in hh:mm
CO
2 i
n V
ol%
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
CO
in
mg
/m³,
Cn
Hm
in
mg
C/m
³
Ausblasen des Brennschale
CO2
CnHm
CO
Burn-out courses of a continuouswood fired pellet stove
![Page 21: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/21.jpg)
Staubabscheider für kleine Feuerungen
22
Quelle: Hartmann, TFZ
Entwicklung von Mess- und Prüfverfahren erforderlich!
![Page 22: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/22.jpg)
23
Emissionsverlauf Kleinfeuerung
(Strohverbrennung)
0
4
8
12
16
20
0:00 0:07 0:14 0:21 0:28 0:36 0:43 0:50 0:57
Versuchszeit in h:mm
CO
2 in
Vo
l%
0
400
800
1.200
1.600
2.000
CO
, V
OC
un
d N
Ox in
mg
/m3
CO2 VOC NOx CO
Anfahren Teillast Volllast
![Page 23: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/23.jpg)
24
Übersicht
![Page 24: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/24.jpg)
25
Firing Systems and Fluegas Cleaning
Kleine und große Feuerungen
Feuerungswärmeleistung
100 W
Feuerungswärmeleistung
100 MW
![Page 25: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/25.jpg)
26
Feuerungsanlagen zur Wärme- und
Stromerzeugung
Kraftwerke
mit Kohle-, Öl- und
Gasfeuerungen,
Biomassezufeuerung
Industrielle Prozessfeuerungen
z.B. Wärme- und Stromerzeu-
gung, Zementwerke, Stahl-
werke, Glashütten, Ziegelher-
stellung, etc.
Hausheizungen
Kleinfeuerungsanlagen für Öl,
Gas und Holz als Brennstoff
Thermische Abfallbehandlungsanlagen
Hausmüll- und Sondermüllverbrennung
![Page 26: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/26.jpg)
Kraftwerk in Marokko
27
![Page 27: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/27.jpg)
28
Combined Heat and Power Station of
Universität Stuttgart
![Page 28: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/28.jpg)
29
Lectures of IFK
Firing Systems
Chemistry of the Atmosphere
![Page 29: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/29.jpg)
30
Thermische Abfallbehandlung
Müllverbrennungsanlage
![Page 30: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/30.jpg)
Emissionsminderung bei industriellen Prozessen:
Staubentstehung und –abscheidung im Stahlwerk
31
![Page 31: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/31.jpg)
32
Luftverunreinigungen im Izmir-Becken
in der Türkei - Zementwerk
![Page 32: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/32.jpg)
33
Test Facilities
![Page 33: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/33.jpg)
34
500 kWth Pulverised fuel combustion rig (left)
Dual fluidized bed system (right)
![Page 34: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/34.jpg)
35
Dual Fluidized Bed Test Facilities
Cyclone
Fuel dosage system
BFB
CFB
CFB
350 kWth Dual Fluidized Bed
System
20 kWth Dual Fluidized Bed
System (electrically heated)
CFB
BFB
Processes under investigation
• Conventional combustion and
gasification
• Carbon capture technologies
Pre-combustion Post-Combustion
Sorption enhanced Lime-based
gasification CO2- capture
Future activities
• Oxyfuel-combustion in FB
• Chemical Looping Combustion
![Page 35: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/35.jpg)
36
additional fuel +conveyor aircoal + primary airsecondary air, flue gas recirculation
ESP
verticalfurnace burner
reburning fuelburnout airreductionzoneburnoutzone
= 200°Cfly ash samples :- particle size- burnout- ash analysis- trace element analysis- melting behaviour = 150°C
in-flame measurement :O2, CO2, CO, NOX, CmHn, temperature
slag and ash > 100 µm
flue gas emissions :O2, CO2, CO, NOX, CmHn, temperatureSCR Catalyst
= 400°Cvideo control
bagfilter
MEA
+CO2
MEA
CO2
recovery
to stack
additional fuel +
conveyor air
coal + primary air
secondary air, flue gas recirculation
ESP
verticalfurnace
burner
reburning fuel
burnout air
reductionzone
burnoutzone
= 200°Cfly ash samples :
- particle size- burnout- ash analysis- trace element analysis- melting behaviour
= 150°C
in-flame measurement :
O2, CO2, CO, NOX, CmHn, temperature
slag and ash
> 100 µm
flue gas emissions :
O2, CO2, CO, NOX, CmHn, temperature
SCR Catalyst
= 400°C
video control
bag
filter
Mini-plant Installation with CO2-scrubber
![Page 36: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/36.jpg)
37
Test Facilities – Laboratory equipment
Laboratory for fuels, ashes and slag
Corrosion furnace CO2 Scrubber
Ultimate analysis Ion chromatographyGraphite furnace -
atom absorption spectroscopyProximate analysis
![Page 37: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/37.jpg)
38
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
[m]
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
[m]
Oxygen
[Vol.-%,tr.]
Burner level 1
Burner level 2
Burner level 3
Burnout air
Burner Level 1 (9.0 m)
Modelling of Furnaces:
CHP2: Predicted Oxygen Distribution
![Page 38: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/38.jpg)
39
Berufsbild und
Berufsaussichten
![Page 39: Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und Institut für ... · O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature slag and ash) > 100 µm flue gas emissions : O2, CO, CO, NOX, CmHn, temperature](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022041202/5d4d3a1888c993896d8b7426/html5/thumbnails/39.jpg)
40
Der Ingenieur in der Energie- und
Kraftwerkstechnik - Berufschancen
• Planung
Planungs- und Ingenieurbüros für
Energieversorgungsanlagen,
Kraftwerke, Feuerungs- und
Abgasreinigungsanlagen
• Herstellerindustrie
für Komplettanlagen oder
Komponenten
• Betreiber der Anlagen
• Entsorgung
Müll- und Abfallverwertungs-
konzepte, Entsorgung von
Kraftwerksnebenprodukten
• Überwachung
Ministerien, Gewerbeaufsicht,
Techn. Überwachungsvereine,
Messinstitute
• Forschung
Industrie und
Forschungseinrichtungen