Modellierung und Simulation als Werkzeug zur Bewertung technischer Entwicklungsoptionen am Beispiel der Großkraftwerkstechnik

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• Verlag: Cuvillier Verlag
• Jahr: 2021
• eBook-ISBN:
  9783736964174
• ISBN drucken:
  9783736974173
• Auflage: 1

Ausgehend von Anwendungsproblemen des Werkzeugs "Modellierung und Simulation" wird eine praxisnahe Vorgehensweise abgeleitet, die simulationsbasierte Vergleichsstudien unter den Aspekten Nachvollziehbarkeit, Vergleichbarkeit und Realitätsnähe erlaubt. Diese wird am Beispiel der Entwicklungsoptionen der Großkraftwerkstechnik hinsichtlich Wirkungsgradsteigerung und CO2-Emissionsminderung genutzt. Betrachtet werden stein- und braunkohlebefeuerte Dampfkraftwerke nach dem Stand der Technik, deren möglichen Fortentwicklung durch gesteigerte Dampfparameter, Braunkohlevortrocknung sowie CO2-Abtrennung im Post-Combustion- und Oxyfuel-Verfahren. Zudem werden die Unterschiede verschiedener Gasturbinenmodelle bei erdgasbefeuerten GuD-Kraftwerken untersucht.A methodology with a practical orientation is derived from experienced issues in the application of mod-elling and simulation. This methodology allows the simulation based comparative studies in terms of their replicability, comparability and modelling close to reality. It is used to investigate development options of utility sized power plants with regard to efficiency improvements and/or CO2 emission reductions. The study compares current state of the art hard coal fired and lignite fired steam power plants and their improvements by increasing steam parameters, lignite pre-dying as well as the application of CO2 capture by post combustion or oxyfuel technology. Furthermore, the impact of using different gas turbine models for natural gas fired combined cycle power plants are studied.

Inhaltsverzeichnis

• Formelzeichen, Indizes und Abkürzungen
• 1 Einleitung
• 1.1 Stand der Technik
• 1.2 Ziel und Aufbau der Arbeit
• 2 Methodik
• 2.1 Grundlagen zur Verwendung von Modellierung und Simulation
• 2.2 Formulierung eines Leitsatzes zur Anwendung von Modellierung und Simulation
• 2.3 Vorgehen bei der Technologievergleichsstudie dieser Arbeit
• 3 Vorausgehende Festlegungen und Erläuterungen
• 3.1 Gewählte Bilanzgrenzen und Randbedingungen
• 3.2 Auswahl und Modellierung der Grundprozessschaltungen
• 3.3 Teilprozessmodelle und deren Parametrierung
• 3.4 Parametrierung von Stoffströmen
• 3.5 Verwendete Stoffwertemodelle
• 3.6 Definition der Ergebnisgrößen der Gesamtsimulation
• 3.7 Vorgenommene Vereinfachungen bei der Modellierung
• 4 Durchgeführte Untersuchungen
• 4.1 Basismodelle Dampfkraftwerke
• 4.2 Wirkungsgradsteigerungsmaßnahmen konventioneller Dampf-kraftwerke
• 4.3 Dampfkraftwerke mit CO2-Abtrennung
• 4.4 Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerke
• 4.5 Vergleich der untersuchten Kraftwerksprozesse
• 5 Zusammenfassung
• Quellennachweise
• A.1 Begriffsbestimmungen
• A.2 Eigenschaften und Zusammensetzung der getrockneten Kohlen
• A.3 Heiz- und Brennwert in Abhängigkeit von der Bezugstemperatur
• A.4 Verlauf des el. Wirkungsgrads als Funktion der Anzapfdrücke
• A.5 Umrechnungsvorschriften für das Verbrennungssauerstoffver-hältnis und die Rauchgasrückführungsrate
• A.6 Nomogramme zur Abschätzung der Heizwertänderung bei Trock-nungsvorgängen
• A.7 Diagramm zur Bestimmung des isentropen Wirkungsgrads von Dampfturbinen
• A.8 Einfluss der Temperatur der Luftansaugung auf den Wirkungsgrad
• A.9 Zwischenergebnisgrößen der Simulationen für Dampfkraftwerke
• A.10 Zwischenergebnisgrößen der Simulationen für GuD-Kraftwerke
• A.11 Abschätzung der Schwefelsäuretaupunkttemperatur