TY - THES

T1 - Ermittlung des Betriebskennfeldes einer innovativen Zweibettwirbelschicht anhand von Kaltmodelluntersuchungen

AU - Fuchs, Josef

N1 - gesperrt bis null

PY - 2013

Y1 - 2013

N2 - Zweibettwirbelschichtsysteme werden zunehmend für verschiedene Anwendungen, darunter die Wasserdampfvergasung von Biomasse genutzt. Ziel ist es, innerhalb des Vergasungsreaktors ein stickstofffreies Produktgas (Synthesegas) mit hohem Heizwert zu erzeugen. Dabei liefert eine der zwei Wirbelschichten die für den Vergasungsprozess notwendige Energie durch Verbrennung eines Teils der Biomasse. Die dadurch erzeugte Wärme wird über das Bettmaterial der Vergasungswirbelschicht zugeführt. Die entweichenden Gase aus den beiden Reaktionsräumen (Verbrennungsteil und Vergasungsteil) werden jedoch nicht vermischt. In klassischen Zweibettwirbelschichten ist der Vergasungsreaktor als blasenbildende Wirbelschicht und der Verbrennungsreaktor als transportierende Wirbelschicht ausgeführt. Die Ausführung als blasenbildende Wirbelschicht hat jedoch den Nachteil, dass über dem Bett ein Freiraum vorhanden ist, der nur Gas und kein katalytisch aktives Bettmaterial enthält. Das in dieser Arbeit vorgestellte neuartige Design des Vergasungsreaktors ersetzt den Freiraum durch einen Gegenstromreaktor mit erhöhtem Gas/Feststoffkontakt. Dem nach oben strömenden Gas fällt in einer Gegenstromkaskade heißes katalytisch aktives Bettmaterial entgegen. Die geometrischen Modifikationen des Gegenstromreaktors bewirken in definierter Weise die Erhöhung der Gas/Feststoff-Interaktion gleichzeitig mit der Verlängerung der Feststoffverweilzeiten. Die vorliegende Arbeit zeigt anhand von Druckmessungen an einem Kaltmodell mit Bronzepulver(64 µm) als Bettmaterial und Luft als Fluidisierungsmedium, dass sich die oben genannten Neuerungen des Vergasungsreaktors positiv auf die Feststoffverteilung im Reaktor auswirken. Außerdem wird ermittelt, dass das Betriebskennfeld im Hinblick auf den Betrieb einer Heißanlage ausreichend groß ist. Des Weiteren werden Umlaufmessungen vorgenommen, ausgewertet und grafisch dargestellt.

AB - Zweibettwirbelschichtsysteme werden zunehmend für verschiedene Anwendungen, darunter die Wasserdampfvergasung von Biomasse genutzt. Ziel ist es, innerhalb des Vergasungsreaktors ein stickstofffreies Produktgas (Synthesegas) mit hohem Heizwert zu erzeugen. Dabei liefert eine der zwei Wirbelschichten die für den Vergasungsprozess notwendige Energie durch Verbrennung eines Teils der Biomasse. Die dadurch erzeugte Wärme wird über das Bettmaterial der Vergasungswirbelschicht zugeführt. Die entweichenden Gase aus den beiden Reaktionsräumen (Verbrennungsteil und Vergasungsteil) werden jedoch nicht vermischt. In klassischen Zweibettwirbelschichten ist der Vergasungsreaktor als blasenbildende Wirbelschicht und der Verbrennungsreaktor als transportierende Wirbelschicht ausgeführt. Die Ausführung als blasenbildende Wirbelschicht hat jedoch den Nachteil, dass über dem Bett ein Freiraum vorhanden ist, der nur Gas und kein katalytisch aktives Bettmaterial enthält. Das in dieser Arbeit vorgestellte neuartige Design des Vergasungsreaktors ersetzt den Freiraum durch einen Gegenstromreaktor mit erhöhtem Gas/Feststoffkontakt. Dem nach oben strömenden Gas fällt in einer Gegenstromkaskade heißes katalytisch aktives Bettmaterial entgegen. Die geometrischen Modifikationen des Gegenstromreaktors bewirken in definierter Weise die Erhöhung der Gas/Feststoff-Interaktion gleichzeitig mit der Verlängerung der Feststoffverweilzeiten. Die vorliegende Arbeit zeigt anhand von Druckmessungen an einem Kaltmodell mit Bronzepulver(64 µm) als Bettmaterial und Luft als Fluidisierungsmedium, dass sich die oben genannten Neuerungen des Vergasungsreaktors positiv auf die Feststoffverteilung im Reaktor auswirken. Außerdem wird ermittelt, dass das Betriebskennfeld im Hinblick auf den Betrieb einer Heißanlage ausreichend groß ist. Des Weiteren werden Umlaufmessungen vorgenommen, ausgewertet und grafisch dargestellt.

KW - Wirbelschicht

KW - Dual Fluid

KW - Zweibettwirbelschicht

KW - Vergasung

KW - Güssing

KW - Vergaser

KW - TU Wien

KW - Hermann Hofbauer

KW - Tecon

KW - Biomasse

KW - Kaltmodell

KW - Biomassevergasung

KW - Dual Fluid

KW - fluidized bed

KW - Güssing

KW - Gussing

KW - Hermann Hofbauer

KW - gasification

KW - biomass

KW - TU Vienna

KW - Tecon

KW - cold flow model

KW - coldflowmodel

KW - coldflow model

M3 - Masterarbeit

ER -