EU-RFCS - CARINA
Carbon capture by means of an indirectly heated carbonate looping process

Projektstatus

Abgeschlossen – 01.07.2010 – 30.09.2013

Projektpartner

agnion, FAU Erlangen-Nürnberg, Lhoist, GKM, Fisia Babcock environment

Projektbeschreibung

Bild: EST, TU Darmstadt
Abbildung 1

Das Carbonate Looping Verfahren dient der Sequestrierung von CO₂ aus industriellen Rauchgasen und kann an bereits bestehenden fossil oder mit Biomasse befeuerte Kraftwerksanlagen nachgerüstet werden. Hierbei reagiert Kalziumoxid (CaO) in einem ersten zirkulierenden Wirbelschichtreaktor (Carbonator) mit dem CO₂ des zugeführten Rausgases zu Kalkstein (CaCO₃) (vgl. Abbildung 1). Während das so an CO₂ verarmte Rauchgas an die Umwelt abgeführt werden kann, wird der Kalkstein in einen zweiten zirkulierenden Wirbelschichtreaktor (Kalzinator) überführt und reagiert dort in einer endothermen Reaktion zurück in CaO, welches zur Wiederverwendung in den Carbonator zurückgeführt, und CO₂, welches zur anschließenden Speicherung oder stofflichen Verwertung abgezogen wird.

Beim indirekt beheizten Carbonate Looping Prozess wird die Wärme, welche für diese Kalzinierungsreaktion notwendig ist, indirekt durch die vorgeschaltete Brennkammer bereitgestellt. Dies stellt einen großen Vorteil gegenüber der direkten Beheizung des Kalzinators durch eine Verbrennung mit reinem Sauerstoff dar, da der energieintensive Luftspaltungsprozess nicht notwendig ist. Entsprechend liegt der geschätzte elektrische Nettowirkungsgrad eines Kraftwerks mit indirekt beheiztem Carbonate Looping 2-3% Punkte über dem eines mit dem direkt beheizten Verfahren.

Bild: EST, TU Darmstadt
Abbildung 2

Das Ziel des Projektes EU-RFCS – CARINA liegt im Funktionsnachweis des indirekt beheizten Carbonate Looping Verfahrens sowie einer detaillierten ökonomischen Beurteilung für die Nachrüstung eines existierenden, mit Kohle befeuerten Kraftwerks. Der Prozess soll zu niedrigeren Nettowirkungsgradverlusten und geringeren CO₂-Vermeidungskosten als andere momentan untersuchte Prozesse führen. Während des Projektes soll der Verschleiß der Heizflächen unter der Verwendung verschiedener Sorbenzien untersucht werden. Darüber hinaus sollen Untersuchungen zum Fluidisierungsverhalten von Sorbenzien mit sehr niedrigen Mindestfluidisierungsgeschwindigkeiten sowie zur Verwendung verringerter Kalzinierungstemperaturen durchgeführt werden.

Das vorgestellte Konzept basiert auf einem Wirbelschichtwärmeübertragersystem (vgl. Abbildung 2), in welchem die Wärme über Heizrohre von der Brennkammer in das Loop Seal des Kalzinators übertragen wird.

Das Konzept wird im Rahmen des Projektes an der 1 MWₜₕ Pilotanlage des EST experimentell untersucht. Hierbei wird der Prozess hinsichtlich Reaktortemperaturen, Fluidisierungsgeschwindigkeiten im Kalzinator und der Sorbenzienauswahl optimiert. Anschließend soll eine Umsetzbarkeit des Verfahrens im industriellen Maßstab anhand einer Machbarkeitsstudie bewertet werden.

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