Verbundvorhaben: Vorhersage von Verschmutzungen bis zum kalten Ende des Rauchgaswegs (VeRa) - Forschungsvorhaben: Bewertung und Vorhersage von Verschmutzungen bis zum kalten Ende des Rauchgaswegs in thermischen Kraftwerken durch Experimente, Modellentwicklung und Simulation (VeRa-EMS)

Abstract

Der Kohleausstieg ist gesetzlich beschlossen und soll bis 2038 umgesetzt werden. Das Forschungsprojekt VeRa untersucht den schrittweisen Ersatz fossiler Regelbrennstoffe in thermischen Kraftwerken durch Biomassen. Diese Co-Feuerung senkt CO2-Emissionen, nutzt bestehende Energieinfrastruktur und ermöglicht Kostenoptimierung sowie gesicherte Leistung. Durch den verstärkten Einsatz biogener Brennstoffe verändert sich jedoch die Rauchgaszusammensetzung, was neue Risiken für Verschlackung, Verschmutzung und Korrosion entlang des Rauchgaswegs mit sich bringt. Ziel von VeRa ist die Entwicklung von Werkzeugen zur Vorhersage und Bewertung dieser Effekte, insbesondere bei Brennstoffmischungen mit hohem biogenem Anteil. Dazu wurden Verschmutzungsmodelle für CFD-Simulationen erweitert und ein Prognose-Tool entwickelt. Die Universität Stuttgart führte dazu umfassende experimentelle Untersuchungen in eigenen Pilotanlagen und Messkampagnen in vier Kraftwerken von Industriepartnern durch. Zudem wurde eine gekühlte Online-Sonde entwickelt, die Echtzeitmessungen von Depositionsraten in Kesseln und Rauchgaskanälen ermöglicht. Die im Labor-, Technikums- und Pilotmaßstab gewonnenen Daten dienten der Validierung und Modellanpassung. Das von der Universität entwickelte Software-Vorhersagetool kombiniert Prozess- und Messdaten, Laboranalysen sowie thermochemische Daten zu Oxiden, Salzen und Kondensationskinetiken. Damit lassen sich Brennstoffmischungen systematisch bewerten und deren Einfluss auf Verschlackung und Verschmutzung prognostizieren. Die Software wurde durch neue Modellierungsansätze erweitert, an reale Kesselbedingungen angepasst und nach erfolgreichen Tests als betriebsreife Version an Industriepartner ausgeliefert. Durch ihren Einsatz kann eine optimierte Brennstoffmischung gewählt werden, die Verschmutzungsprobleme minimiert und den Kraftwerksbetrieb effizienter gestaltet.