Grundlagenuntersuchungen zum Einfluss des Systemdrucks auf die Trocknung von Braunkohle in Wasserdampf

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Beschreibung

Die Braunkohle ist ein weltweit wichtiger Primärenergieträger der in Deutschland hauptsächlich zur Strom- und Fernwärmeerzeugung genutzt und in Kohleveredlungsbetrieben zu Festbrennstoffen weiterverarbeitet wird. Voraussetzung für die energetische und stoffliche Nutzung der Braunkohle ist ein effizientes und wirtschaftliches Trocknungsverfahren. Hierfür ist die Wirbelschichttrocknung in einer überhitzten Wasserdampfatmosphäre besonders geeignet. Mit der Integration des Verfahrens in ein braunkohlebefeuertes Kraftwerk kann der Wirkungsgrad signifikant gesteigert und gleichzeitig dessen Emissionen gesenkt werden. Weiterhin ist es als Basis für alle modernen Kraftwerksprozesse zur Stromerzeugung und zur Umwandlung der Braunkohle zu flüssigen, gasförmigen oder festen Produkten einsetzbar.
Optimierungspotentiale des Verfahrens können erschlossen werden, wenn es mit geringer Partikelgröße und unter erhöhtem, moderatem Systemdruck durchgeführt wird. Der Einfluss des Drucks auf die Trocknung von Braunkohle, insbesondere auf die Bindungswärme, ist theoretisch und experimentell betrachtet worden. Weiterhin wurden der kapillare Energie- und Stofftransport modelliert. Die experimentellen Untersuchungen sind an einer feuchten, aschereichen Lausitzer Braunkohle mit einem gravimetrischen Messsystem in einer Wasserdampfatmosphäre bei Drücken zwischen 1,0 und 6,0 bar und Temperaturen bis 200 °C durchgeführt worden. Es wurden der Druckeinfluss auf das Desorptionsgleichgewicht, die Brüdendichte und die Änderung des Gleichgewichtswassergehalts durch Druckentspannung messtechnisch erfasst. Die gewonnen Daten bildeten die Grundlage zur Ermittlung des Trocknungsverlaufs, des kapillaren Energie- und Stofftransports, der Bindungswärme und des gesamten thermischen Trocknungsenergieaufwands. Dabei wurde die Bindungswärme analytisch direkt ermittelt.
Die durchgeführten wissenschaftlichen Untersuchungen erweitern die Grundlagen, um Verfahren zur Trocknung von Braunkohle unter erhöhtem Druck in einer Wasserdampfatmosphäre technisch und wirtschaftlich optimiert auslegen zu können.