RUB » Lehrstuhl

Prozesssimulation mit APROS, Chemcad, Gatecycle, ASPEN

Programme zur Kreisprozesssimulation haben sich als wesentliches Werkzeug zur Unterstützung des Entwurfs, der Analyse und des Betriebs verfahrenstechnischer Prozesse und Anlagen etabliert. Für stationäre Prozesse werden hierzu am Lehrstuhl die Programme Chemcad, Gatecycle und ASPEN eingesetzt. Ein Schwerpunkt stellen derzeit Untersuchungen dar, in wiefern mit Hilfe von Gasseparationsmembranen CO2-freie Kraftwerke realisiert werden können. Mit Hilfe von ASPEN wurde ein komplettes IGCC Kraftwerk mit mehr als 200 Kraftwerkskomponenten und 80 Stoffströmen abgebildet. Es laufen Untersuchungen an welchen Stellen CO2 oder H2 permeable Membranen eingesetzt werden können und welche Auswirkungen (Wirkungsgrad-, Leistungsverlust) sich für den Kraftwerksprozess durch den Einsatz von Membranen ergeben. Es werden Polymer-, Keramik- und Metallmembranen untersucht.

Zunehmend gewinnt die dynamische Beschreibung und Simulation von Energieanlagen an Bedeutung. Der Vorteil der dynamischen Betrachtungsweise liegt in der zeitabhängigen Vorhersage und Simulation des Betriebsverhaltens, sowohl bei regulärem Betrieb (Anfahren, Lastwechsel, Abfahren) als auch nichtregulärem Betrieb (Lastabwürfe, Störfälle).

Zur instationären Kreisprozesssimulation wurde am Lehrstuhl für Energieanlagen und Energieprozesstechnik eine Evaluation von verschiedenen kommerziellen Programmen durchgeführt. Nach einem detaillierten Vergleich der Produkteigenschaften wurde das Softwarepaket APROS (Advanced PROcess Simulator) des finnischen Herstellers VTT Automation ausgewählt. Das Programm besitzt die graphische Benutzeroberfläche GRADES und weist eine umfassende Modulbibliothek aus den Bereichen Kraftwerkskomponenten, elektrische Komponenten und Automatisierungstechnik auf. Mittels dieses Baukastensystems kann ein Kraftwerksmodell innerhalb eines oder mehrerer Flowsheets mit allen wichtigen Teilkomponenten und der vollständigen Regelung aufgebaut werden (s. Bild).

Verfügbar sind Module zur Erstellung von konventionellen Kraftwerken (Kohlekraftwerke), Wirbelschichtanlagen, Kohlevergasungsanlagen (IGCC), Gasturbinenanlagen (Single-Cycle, Combined-Cycle) und nuklearen Kraftwerken.

Eine Thematik, zu dessen Bearbeitung das Programmpaket APROS am Lehrstuhl für Energieanlagen und Energieprozesstechnik eingesetzt wird, ist die Erweiterung von instationären Kraftwerksmodellen um eine transiente Wärmequelle im Wasser-Dampf-Kreislauf im Rahmen eines AG Turbo Projektes. Das Ziel der Arbeiten ist es, zu untersuchen, wie diskontinuierlich anfallende überschüssige Wärme aus verfahrenstechnischen Prozessen zur Speisewasser- und Kondensatvorwärmung unter besonderer Berücksichtigung der Auswirkungen auf die zeitabhängigen Prozessgrößen genutzt werden kann. Ebenso wurde im Auftrag von Industriekunden das instationäre Verhalten von Wärmeverschiebesystemen in Kraftwerken durchgeführt oder Störfalle (Bruch einer Kondensat/Speisewasserleitung in einem Vorwärmer) untersucht.