KONRAD

Konzepte und Betriebsstrategien für lastflexible Feuerungs- und Dampfsysteme

FKZ: 03ET7081B

Laufzeit: 01.09.2016 - 31.08.2020

Bearbeiter: Dipl.-Ing. Christoph Bergmann, Dipl.-Ing. Franziska Graube-Kühne, Dipl.-Ing. Torsten Kehr, Dipl.-Ing. Karsten Meyer, Dr. rer. nat. Kathrin Gebauer, Romy Fischer und Olaf Handrick

Projektpartner: BTU Cottbus-Senftenberg, Professur Kraftwerkstechnik; TU Dresden Professur Thermische Energiemaschinen und -anlagen; LEAG AG; RWE Power AG; Kraftanlagen München GmbH; GE Boiler Deutschland GmbH; Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe GmbH; TÜV Süd Industrie Service GmbH; ASCORi GmbH & Co. KG; CheMin GmbH; Allianz Risk Consulting GmbH; RECOM Services GmbH; DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH; aixprocess GmbH; Lamtec Leipzig GmbH & Co. KG; Gemeinschaftskraftwerk Mannheim AG

Inhalt

Das Anforderungsprofil an thermische Kraftwerksanlagen hat sich aufgrund der Vorrangeinspeisung nicht disponibel einsetzbarer elektrischer Erzeugungskapazitäten grundlegend geändert. Der Anlagenbetrieb ist gekennzeichnet durch eine forcierte zyklische Betriebsweise mit höheren Lasttransienten und Lastzyklenzahlen. Darüber hinaus gibt es Betriebszustände und kombinierte Fahrweisen, die von den Auslegungsbedingungen abweichen (Off-Design-Betriebsmodi), wie z.B. die Niedriglastfahrweise und anschließende schnelle Laststeigerung. Eine Beschleunigung der Schädigungsentwicklung und Risiken für den Anlagenbetrieb sind die Folge. Diese Risiken erhöhen sich noch dadurch, dass es sich um Bestandsanlagen unterschiedlichen Alters handelt, die jedoch noch für weitere 20 Jahre und länger sicher und wirtschaftlich betrieben werden müssen.

Die Risiken für Betrieb und Instandhaltung resultieren aus der Unsicherheit bei der Bewertung der Auswirkungen dieser veränderten lastflexiblen Betriebsweise auf Beanspruchung und Lebensdauer. Die zustandsorientierte Instandhaltung benötigt eine realitätsnahe Bewertung der thermo-mechanischen Beanspruchungen sowie sonstigen Mechanismen der Alterung des Feuerungs- und Dampfsystems.

Hier setzt das Verbundvorhaben „Konzepte und Betriebsstrategien für lastflexible Feuerungs- und Dampfsysteme“ an, das auf thermische Dampfkraftwerke mit thermo-chemischer Energieumwandlung (Kohle-Kraftwerke) fokussiert ist. Im Rahmen des Projektes sollen die Auswirkungen der veränderten lastflexiblen Betriebsweise auf die Teilsysteme und Kraftwerkskomponenten für kohlegefeuerte Kraftwerks-Bestandsanlagen vertieft und systematisiert untersucht werden. Das Zusammenwirken von äußeren Randbedingungen, betrieblichen Einflussfaktoren und Auswirkungen auf Teilsysteme des Kraftwerks werden durch ein Konsortium von Forschungseinrichtungen, Kraftwerksbetreibern und Kraftwerksindustrie in einer arbeitsteiligen Zusammenarbeit untersucht, das über die notwendige Expertise und die technischen Voraussetzungen zur Bearbeitung der Aufgaben verfügt.

Auftrag der TUD

- Optimierung des Teillastverhaltens von Mühlen

- Entwicklung semi-empirisches Mühle-Feuerungsmodell zur Optimierung von Betriebs- und Prozessführungsstrategien und theoretische Betrachtungen zur weiteren Verringerung der technischen Mindestlast – asymmetrische Feuerung

- Untersuchungen zur qualitativen Änderung von Heizflächenablagerungen und Bewertung hinsichtlich Wachstum bei instationärer Betriebsweise sowie Ableitung und Optimierung gezielter Reinigungsmaßnahmen, Lieferung von Temperatur-Randbedingungen für weitere Teilprojekte

- Untersuchungen zum Korrosionsverhalten von Werkstoffen bei lastflexiblen Betrieb

- Analyse des IST-Anlagenzustandes über eine datenbankgestützte Verschleißakte unter Berücksichtigung von Rohrwandstärken, Rissprüfungen, Brennstoffeinsatz, Last- und Reinigungszyklen

- Erarbeitung von Vorschlägen zur Umsetzung/ Verwertung der gewonnenen Erkenntnisse in das MSR- und Leitsystem zur Erhöhung der Betriebsflexibilität, Analyse Messstellenkonzept