Kraftwerksfeuerungen für die Anforderungen von morgen rüsten

Flexibilität wird im Betrieb fossiler Kraftwerke immer mehr zum Erfolgsfaktor. Verantwortlich dafür sind drei Faktoren: Kohle ist am Weltmarkt in stark wechselnden Qualitäten verfügbar. Die wechselhafte Leistung der alternativen Energien muss von den konventionellen Kraftwerken durch Lastflexibilität kompensiert werden, um Versorgungssicherheit für die extrem wichtige Infrastruktur Strom zu garantieren. Bei aller Flexibilität müssen Kraftwerke zudem immer auch wirtschaftlich arbeiten und Emissionswerte einhalten.

Bessere Kontrolle für mehr Flexibilität

Flexibilität braucht Kontrolle. Weil ein fossiles Kraftwerk heute schnell auf Lastanforderungen reagieren muss, wird die Steuerung der Verbrennung immer dynamischer. Es reicht nicht mehr, einmal die optimale Fahrweise zu finden. Sie muss unter den wechselnden Anforderungen und Bedingungen immer wieder erreicht werden. Schnelle und präzise Informationen über die Feuerraumtemperatur und ihre Verteilung sind dazu ein unverzichtbarer Faktor.

Lokale Temperatur: zentraler Indikator für die lokale Stöchiometrie 

Um fossile Verbrennungen in diesem komplexen Szenario zu steuern, reichen durchschnittliche Temperaturen nicht aus. Temperaturschieflagen müssen erkannt und beseitigt werden, damit die Feuerung auch bei wechselnden Brennstoffqualitäten und Lastanforderungen im Optimum aus Wirkungsgrad und Emission bleibt. Mit der Feuerlageregelung können durch gezielte Eingriffe in die lokale Stöchiometrie über den gesamten Feuerraum hinweg möglichst optimale Verhältnisse hinsichtlich Wirkungsgrad, NOx, CO, Ausbrand und Korrosion erreicht werden.

Temperaturschieflagen über 200 °C ohne Feuerlageregelung

Ohne diese gezielte Steuerung sind Temperaturschieflagen von 200 °C und mehr in fossil gefeuerten Kesseln die Regel. Mit der Feuerlageregelung lassen sich diese durch kleine steuernde Eingriffe beseitigen. So bewirkt beispielsweise eine Änderung der lokalen Stöchiometrie um 5 % eine lokale Änderung der Temperatur am Feuerraumende um ca. 100 °C.

0,5 % mehr Wirkungsgrad und weniger Unverbranntes durch weniger Temperaturschieflagen

Da ungleichmäßige Temperaturverteilungen im Brennraum immer auch eine ungleichmäßige Verbrennung bedeuten, muss so viel Sekundärluft zugegeben werden, dass Kohlenmonoxid in allen Temperaturbereichen sicher oxidiert wird. Die durch AGAM unterstützte Feuerlageregelung reduziert diese Temperaturschieflagen deutlich. Die Folge: weniger Sekundärluft und höherer Wirkungsgrad.

Eine gleichmäßigere Feuerlage wirkt sich auch positiv auf die Dampfseite aus durch weniger Schieflagen zwischen den Überhitzersträngen und geringere Einspritzwassermengen. Verbessert wird auch der Anteil an Unverbranntem in der Asche.

Das EDF Kraftwerk Rybnik steigerte seinen Wirkungsgrad mit der Kombination aus AGAM  und einem Optimizer der Firma Emerson so um 0,5%. Dies entspricht einer Ersparnis von 3.000 Tonnen Kohle und 8.000 Tonnen CO₂ pro Jahr.

Weniger Temperaturschieflagen, weniger Korrosion 

Die Wahl der Luftzahl für die Verbrennung liegt im Spannungsfeld zwischen Wirkungsgrad, NOx-Ausstoß und Korrosionsvermeidung. Sinkt die Luftzahl zu weit ab, steigt die Gefahr der Korrosion. Dieser Verschleiß an der Anlage tritt immer lokal auf und kann mit Durchschnittswerten weder erkannt noch vermieden werden. Die Feuerlageregelung mit AGAM hält die lokalen Temperaturen überall im Brennraum in einem Bereich, der unnötige und teure Korrosion und Anbackungen an der Anlage vermeidet.

Gleichmäßigere Temperaturen produzieren weniger Stickoxide

So wie die Luftzahl lokal zu weit absinken kann, so kann sie lokal auch zu stark steigen. Im ungünstigsten Fall entsteht am einen Ende des Kessels unnötiges NOx, während an anderer Stelle durch Luftmangel Korrosion entsteht – und das bei korrekter Durchschnittstemperatur. Die mit AGAM erreichbare gleichmäßige Feuerlage begünstigt damit eine NOx-arme Fahrweise der Brenner. So wird der Aufwand für die nachfolgende katalytische oder nichtkatalytische Entstickung gesenkt.

SNCR im fossilen Kraftwerk

In der Müllverbrennung sind SNCR-Anlagen mit AGAM seit den 90er-Jahren Stand der Technik. AGAM liefert hier mit den lokalen Temperaturdaten die Basis für eine präzise und bedarfsgenaue Eindüsung der Reagenzien. In Verbindung mit modernen Hochleistungs-SNCR-Anlagen lassen sich in Müllverbrennungsanlagen so NOx-Reingaswerte unter 100 mg/m³ sicher erreichen.

Diese moderne Entstickungstechnologie hält seit 2010 auch in Kraftwerken vermehrt Einzug. Im Jahr 2015 sind bereits über 50 Kohlekessel mit Leistungen von 200-500 Megawatt mit AGAM zur nichtkatalytischen Entstickung ausgerüstet.

Optimierung fossiler Kraftwerke seit 1980

Wir von Bonnenberg & Drescher arbeiten bereits seit 1980 daran, fossile Kraftwerke zu optimieren. Unser System AGAM misst seit 1991 die Gastemperatur und ihre Verteilung über Kraftwerksfeuerungen – frei von Strahlungseinflüssen, Drift und Anbackungen. Seither haben wir in über 70 fossilen Kraftwerken unser Know-how immer weiter verfeinert.

Die beste Lösung für Ihre Kraftwerksfeuerung

Mit über 30 Jahren Erfahrung in der Kraftwerksbranche wissen wir, dass jede Kraftwerksfeuerung individuell ist. Darum bieten wir keine Produkte von der Stange, sondern suchen immer die beste Lösung für die jeweilige Anlage.

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agam-Referenzanlagen

Folgende Kraftwerke setzen AGAM erfolgreich ein:

• Arnsberg
• Belchatow
• Boxberg
• Buschhaus
• Carrickfergus
• Danzig
• Gdynia
• Goldenberg
• Handan
• Herne
• Iskenderun
• Jaworzno
• Karlsruhe
• Koradi
• Krakau
• Kudgi
• La Spezia
• Le Havre
• Lippendorf
• Lodz
• Lünen
• Maritza
• Marl
• Meja, UP
• Melnik
• Narva
• North Yorkshire
• Novaky
• Opatovice
• Ostrava
• Pocerady
• Rheinberg
• Rybnik
• Schwarze Pumpe
• Thamminapatnam
• Trebovice
• Völklingen
• Weisweiler