Untersuchungen zum Temperatur- und Konzentrationsfeld

DGMK-Tagung “Konversion von Biomassen und Kohlen”
9.-11. Mai 2016 in Rotenburg a.d.F.
Untersuchungen zum Temperatur- und Konzentrationsfeld in der mechanisch
bewegten Festbett-Vergasungsschicht
B. Salomo, U. Sénéchal, T. Zschunke
Hochschule Zittau/Görlitz, Zittau
Abstract
Bei der thermochemischen Vergasung von Biomasse zur Bereitstellung von Strom und
Wärme kommen in dezentralen Anlagen häufig Festbettreaktoren zum Einsatz. Während die
darin ablaufenden physikalischen Vorgänge phänomenologisch und qualitativ hinreichend
gut beschrieben werden können, entziehen sie sich häufig aufgrund ihrer Komplexität oft
einer genauen quantitativen Beschreibung. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf eine
weitere Emissionsminderung in späteren Prozessschritten (z.B. der Verstromung des
Produktgases
in
BHKW)
bei
Lastwechselfällen
oder
sich
verändernder
Biomassezusammensetzung im Betrieb. Während die Gaszusammensetzung und
Temperatur des Produktgases am Vergaserende relativ gut messbar sind, ist die
Zusammensetzung der Biomasse im Festbett sowie deren Temperatur deutlich aufwändiger
ermittelbar.
Im Rahmen eines Forschungsprojektes (EFRE, Projektnummer: 100081307) wurde am
thermochemischen Versuchsfeld als Teil des Zittauer Kraftwerkslabors der Hochschule
Zittau/Görlitz ein Verfahren zur offline-Messung der Biomassezusammensetzung und onlineMessung der Temperatur im Vergaser in Abhängigkeit des Umwandlungsfortschrittes erprobt
und angewandt. Dabei werden die Anteile der Flüchtigen, des fixen Kohlenstoffes, des
Wassergehaltes sowie der Asche ermittelt, wodurch die verschiedenen Zonen (Trocknungs-,
Pyrolyse-, Oxidations- und Reduktionszone) gut sichtbar und quantifizierbar werden.
Darüber hinaus können aus den Messergebnissen, unterstützt durch theoretische Modelle
und Annahmen, die Verweilzeit sowie die Geschwindigkeit des Bettmaterials abgeschätzt
werden. In weiteren Versuchen mit einem variierten Ort der Luftzufuhr lieferte das Verfahren
bereits wertvolle Erkenntnisse zum Einfluss dieses Parameters.
Das Verfahren und die verwendeten Ansätze und Modelle werden vorgestellt und die
Ergebnisse werden anschaulich präsentiert und ausgewertet.