01.11.2017
Entzündete Steinkohle

Entzündete Steinkohle

Quelle: BAM, Fachbereich Reaktionsfähige Stoffe und Stoffsysteme

Eine zuverlässige Energieversorgung ist von grundlegender wirtschaftlicher Bedeutung. Auch wenn der Wandel von der Nutzung fossiler hin zu erneuerbaren Energieträgern begonnen wurde und weiter fortgeführt wird, wird Kohle noch für längere Zeit ein unverzichtbarer Rohstoff für die Energieerzeugung bleiben. Allerdings weist Kohle im Vergleich mit anderen fossilen Energieträgern, wie z.B. Erdgas, hohe spezifische CO2-Emissionen auf. CO2-Abscheidung aus Rauchgasen und dessen Speicherung ist eine vielversprechende Technologie, um die Freisetzung großer Mengen von CO2 in die Atmosphäre zu reduzieren. Die sogenannte oxy-fuel Verbrennung, d.h. die Verbrennung von Brennstoffen unter reinem Sauerstoff oder einer Mischung aus Sauerstoff und aufbereiteten Rauchgasen ist eine mögliche Vorbedingung für die Abscheidung von CO2.

Die Handhabung von brennbaren Feststoffen ist stets mit dem Risiko des Auftretens von Bränden und Explosionen verbunden. Die sichere Handhabung von Kohle und Kohlenstaub in mit Sauerstoff angereicherten Atmosphären ist eine wesentliche technische Herausforderung. Im Besonderen ist, im Vergleich zur Handhabung in Luft, eine Änderung des Selbstentzündungs- sowie das Brandverhaltens von Kohlenstaub zu erwarten.

In Zusammenarbeit mit der KU Leuven, Belgien, untersuchte der Fachbereich Reaktionsfähige Stoffe und Stoffsysteme die Selbstentzündung und das Schwelverhalten von Kohlenstaub in mit Sauerstoff angereicherter Atmosphäre. Ein neuer von der BAM entwickelter Versuchsaufbau erlaubte die kontinuierliche Messung des Temperaturverlaufes in Kohleschüttungen, der Massenänderung sowie die Zusammensetzung von Rauchgasen.

Die Untersuchungen zeigten, dass das Entzündungsrisiko, wie im Vorfeld erwartet, in einer mit Sauerstoff angereicherten Atmosphäre ansteigt. Das Vorhandensein von CO2 reduziert die kritischen Entzündungstemperaturen sowie die maximalen Temperaturen des Schwelprozesses; dieser Effekt ist jedoch gering im Vergleich zum Effekt erhöhter Sauerstoff-Molfraktionen. Die Ergebnisse der Untersuchungen dienten ebenso der Ermittlung von Eingabeparametern für numerische Simulationsrechnungen (veröffentlicht in: Wu et al.: Numerical investigation on the self-ignition behaviour of coal dust accumulations: The roles of oxygen, diluent gas and dust volume, Fuel Volume 188 (2017) 500-510).

Numerical investigation on the self-ignition behaviour of coal dust accumulations: The roles of oxygen, diluent gas and dust volume
Martin Schmidt, D. Wu, F. Norman, M. Vanierschot, F. Verplaetsen, J. Berghmans, E. van den Bulck
Fuel: Volume 188, 15 January 2017, Pages 500-510
BAM Abteilung Chemische Sicherheitstechnik, Fachbereich Reaktionsfähige Stoffe und Stoffsysteme