TY - THES

T1 - Entwicklung einer Methode zur Bestimmung der Agglomerationsneigung von Bettasche aus einer stationären Wirbelschichtfeuerung

AU - Eder, Regina

N1 - gesperrt bis 28-10-2029

PY - 2024

Y1 - 2024

N2 - Die Wirbelschichtfeuerung eignet sich aufgrund des intensiven Stoff- und Wärmeübergangs in der Verbrennungszone für die Verbrennung verschiedenster Brennstoffe, einschließlich reaktionsträger Stoffe. Jedoch können niedrige Ascheschmelzpunkte zu betrieblichen Problemen führen, die von klebrigen Ablagerungen an den Wärmeübertragungsflächen bis hin zur Defluidisierung des Wirbelbetts reichen. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Methode zur Bestimmung der Agglomerationsneigung von Bettasche. Dazu werden Bettascheproben, welche über einen längeren Zeitraum aus einer stationären Wirbelschichtfeuerung gezogen wurden, hinsichtlich ihrer Korngrößenverteilung, ihrer chemischen Zusammensetzung und ihres Ascheschmelzverhaltens untersucht und mit dem frisch eingesetzten Bettmaterial verglichen. Die Ergebnisse der Korngrößenanalyse zeigen, dass der Effekt des Abriebs den der Coating- und Agglomeratbildung überwiegt. Des Weiteren wurde festgestellt, dass es aufgrund der ermittelten chemischen Zusammensetzung und der Erweichungstemperaturen der Bettascheproben zu keiner Bildung von Agglomeraten im Wirbelbett kommen sollte. In der Praxis kommt es dennoch zur Agglomeratbildung, was auf folgende drei Hauptursachen zurückgeführt werden kann: Erstens können die Schichten (Coatings) bei der Coating-induzierten Agglomeration aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung Erweichungstemperaturen aufweisen, die unterhalb der mittleren Betttemperatur liegen. Zweitens kann es zu lokalen Temperaturerhöhungen (Hotspots) im Wirbelbett kommen. Drittens konnten die Randschichten der Bettaschepartikel nicht separat analysiert werden. Daher spiegeln die ermittelten Anteile an Na2O, K2O, CaO, MgO, Al2O3 und SiO2 die Bulkzusammensetzung bzw. die gemittelte Zusammensetzung der gesamten Partikel wider. Der Randbereich weist jedoch einen geringeren SiO2-Anteil und dadurch einen höheren Anteil der anderen Bestandteile auf, was zu einem niedrigeren Schmelzpunkt führt.

AB - Die Wirbelschichtfeuerung eignet sich aufgrund des intensiven Stoff- und Wärmeübergangs in der Verbrennungszone für die Verbrennung verschiedenster Brennstoffe, einschließlich reaktionsträger Stoffe. Jedoch können niedrige Ascheschmelzpunkte zu betrieblichen Problemen führen, die von klebrigen Ablagerungen an den Wärmeübertragungsflächen bis hin zur Defluidisierung des Wirbelbetts reichen. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Methode zur Bestimmung der Agglomerationsneigung von Bettasche. Dazu werden Bettascheproben, welche über einen längeren Zeitraum aus einer stationären Wirbelschichtfeuerung gezogen wurden, hinsichtlich ihrer Korngrößenverteilung, ihrer chemischen Zusammensetzung und ihres Ascheschmelzverhaltens untersucht und mit dem frisch eingesetzten Bettmaterial verglichen. Die Ergebnisse der Korngrößenanalyse zeigen, dass der Effekt des Abriebs den der Coating- und Agglomeratbildung überwiegt. Des Weiteren wurde festgestellt, dass es aufgrund der ermittelten chemischen Zusammensetzung und der Erweichungstemperaturen der Bettascheproben zu keiner Bildung von Agglomeraten im Wirbelbett kommen sollte. In der Praxis kommt es dennoch zur Agglomeratbildung, was auf folgende drei Hauptursachen zurückgeführt werden kann: Erstens können die Schichten (Coatings) bei der Coating-induzierten Agglomeration aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung Erweichungstemperaturen aufweisen, die unterhalb der mittleren Betttemperatur liegen. Zweitens kann es zu lokalen Temperaturerhöhungen (Hotspots) im Wirbelbett kommen. Drittens konnten die Randschichten der Bettaschepartikel nicht separat analysiert werden. Daher spiegeln die ermittelten Anteile an Na2O, K2O, CaO, MgO, Al2O3 und SiO2 die Bulkzusammensetzung bzw. die gemittelte Zusammensetzung der gesamten Partikel wider. Der Randbereich weist jedoch einen geringeren SiO2-Anteil und dadurch einen höheren Anteil der anderen Bestandteile auf, was zu einem niedrigeren Schmelzpunkt führt.

KW - Ascheschmelzverhalten

KW - Aschezusammensetzung

KW - ash melting behavior

KW - ash composition

M3 - Masterarbeit

ER -