Zur Biomassevergasung in „stratified downdraft“ Reaktoren und deren Prozessstabilisierung

Stefanie Reil, OTH Amberg-Weiden

Betreuer:

Prof. Dr.-Ing. Stefan Beer, OTH Amberg-Weiden

Prof. Dr.-Ing. Jürgen Karl, FAU

Zur Biomassevergasung in „stratified downdraft“ Reaktoren und deren Prozessstabilisierung

Ziel der thermochemischen Vergasung ist die Erzeugung eines brennbaren Produktgases aus einem festen Kohlenstoffträger bei unterstöchiometrischer Sauerstoffzufuhr mit möglichst hoher Effizienz. Gerade im kleinen und mittleren Leistungsbereich haben sich luftgeblasene, autotherme, atmosphärische Festbettverfahren etabliert. Eine wesentliche Herausforderung speziell bei „stratified downdraft“ Reaktoren („throatless gasifier“) stellt die Prozessstabilität und damit die Wanderung der Reaktionsfront im Schüttbett dar. Damit verbundene Inhomogenitäten können zu Kanalbildung und damit zu erhöhtem Teergehalt im Produktgas führen.

Im Rahmen der Arbeit soll mittels experimenteller Untersuchungen und mathematischer Modellierung die Transparenz des Prozesses der autothermen luftgeblasenen Festbettvergasung von Holz in „stratified downdraft“-Reaktoren verbessert werden. Es wird eine Versuchsanlage im Technikumsmaßstab konzipiert und aufgebaut, um die gewonnenen Ergebnisse und Betriebserfahrungen auf technische Anwendungen übertragen zu können. Im praktischen Versuchsbetrieb wird der Einfluss der Betriebsparameter Vergasungsgutfeuchte und Leerrohrgeschwindigkeit im Hinblick auf die Stabilisierung der Reaktionsfront bei gleichzeitiger Optimierung der Leistungsparameter der Vergasungsanlage und Minimierung des Gehalts an kondensierbaren Kohlenwasserstoffen untersucht. Vorgeschaltet ist eine kritische Analyse und Bewertung der eingesetzten Messmethoden, um den Vergleich mit bisherigen Untersuchungen zu ermöglichen. Weiterhin wird ein zweistufiges mathematisches Modell vorgeschlagen, das erste Voraussagen bezüglich der Auslegung von Vergasungsreaktoren einerseits und des Betriebsverhaltens bestehender Systeme in Abhängigkeit der gewählten Betriebsparameter und Einsatzstoffe andererseits erlaubt. Das Modell wird anhand der praktischen Versuchsergebnisse validiert.