OxyCO2

Oxyfuelverbrennung von Klärschlamm mit Elektrolyse-O2 zur Nutzung des CO2 in Power-to-X-Prozessen

01.05.2023

31.10.2025

FKZ-Nr.:

03EI5458

Das Gesamtprojekt untersucht die Oxyfuel-Monoverbrennung von Klärschlämmen in Wirbelschichtanlagen mit Elektrolyse-O2 und die CO2-Verwertung mit Elektrolyse-H2 in einem Syntheseprozess.

Im Projekt OxyCO2 wird die Kopplung einer Elektrolyse und einer Wirbelschichtfeuerung untersucht. Dabei soll der Elektrolyse-O2 genutzt werden, um eine Klärschlamm-Monoverbrennung im Oxyfuel-Betrieb zu ermöglichen. Aus der Verbrennung entstehendes CO2 kann zusammen mit Elektrolyse-H2 genutzt werden, um Methanol herzustellen. Durch die experimentelle Klärschlammverbrennung in einer Wirbelschichtfeuerung sollen unter Variation einiger Parameter (z.B. Rauchgaszirkulation, Lambda, Feedgas-Vorwärmung) optimale Betriebsbedingungen ermittelt werden. Es wird eine modulare Rauchgasreinigungsanlage im Technikumsmaßstab errichtet, um den Einfluss einer partiellen und vollständigen Oxyfuel-Verbrennung auf die Rauchgasreinigung untersuchen zu können. Zusätzlich wird das Verfahren mithilfe der experimentellen Daten simulativ untersucht. Darunter werden unterschiedliche Modi für die Oxyfuelverbrennung sowie die Optimierung der Wärmeintegration betrachtet. Aufbauend auf den experimentellen und simulativen Ergebnissen, wird ein gekoppelter Betrieb von Wirbelschicht-Technikumsanlage und Rauchgasreinigungsanlage für die partielle und vollständige Oxyfuel- Monoverbrennung von Klärschlamm demonstriert. Für die partielle Oxyfuelverbrennung soll als verfahrenstechnische Alternative zusätzlich die CO2-Abscheidung mit einer Aminwäsche an einer bestehenden Versuchsanlage im Technikumsmaßstab untersucht und im Vergleich mit der reinen Oxyfuelverbennung bewertet werden.

Biomassefeuerung, Steigerung Prozess-Effizienz/-Effektivität, Minderung von Treibhausgasen und Umwelteffekten, Prozessoptimierung, Rest- und Abfallstoffe, Mess-/Steuerungs-/Regelungstechnik

RES modelliert und simuliert ein Kraftwerk sowohl für den partiellen Oxyfuel-Betrieb als auch für die vollständige Oxyfuel-Fahrweise inklusive angeschlossenem P2X-Prozess. Mit der Simulation des Kraftwerks soll der optimale Betriebspunkt für beide Betriebsmodi gefunden und mit den experimentellen Ergebnissen verglichen werden.

ZSW führt die experimentellen Untersuchungen zur partiellen und vollständigen Oxyfuel-Klärschlammmonoverbrennung an einer vorhandenen 15 kWth-Wirbelschicht-Versuchsanlage durch mit dem Ziel, die optimalen Betriebsbedingungen zu identifizieren.

IFK begleitet und baut mit Unterstützung von BEM eine angepasste Rauchgasreinigung für die Verbrennungsversuche an der Wirbelschicht auf. Außerdem werden, mit der Unterstützung von BEM, parallel zur vollständigen Oxyfuelverbrennung Referenzuntersuchungen zur partiellen Oxyfuelverbrennung mit nachgeschalteter CO2-Abtrennung an einer vorhandenen Aminwäscheanlage durchgeführt.

BEM legt zusammen mit dem IFK, entsprechend den speziellen Anforderungen der Rauchgase aus der partiellen und vollständigen Oxyfuelverbrennung, eine Rauchgasreinigung für die Versuche an der Wirbelschichtfeuerung am ZSW aus. Außerdem wird BEM die Versuche unterstützen sowie die Ergebnisse zur CO2-Abscheidung mit Aminwäsche bewerten und eine Wirtschaftlichkeitsbewertung durchführen.