biomassevergasung wiese tuhh (6.377 KB)

9.2. VERSUCHSAUSWERTUNG
erzeugt, da bei der Erhitzung des teerhaltigen Pyrolysegases auf eine Temperatur von über
1300 K die langkettigen Kohlenwasserstoffe aufgespalten werden. Beim FICFB- und beim
Gegenstrom-VHKW müssen im Rohgas vorhandene Teere vor der motorischen Nutzung des
Reingases in der Gasaufbereitung abgeschieden werden. Wenn diese Kohlenwasserstoffe nicht
wieder in den Vergasungsreaktor zurückgeführt werden, stellen sie einen Exergieverlust dar.
Daher ist es zum Erreichen hoher exergetischer Wirkungsgrade der Vergasung ζGas zielführend,
wenn
• das Temperaturniveau der Wärmezufuhr zur Deckung des Energiebedarfs der Reduktionsund
Pyrolysereaktionen und der Trocknung der zum Ablauf der Reaktionen notwendigen
Temperatur entspricht,
• ein Großteil der bei der Oxidation der Biomasse entstandenen Wärme zur Deckung des
Wärmebedarfs der endothermen Vergasungsreaktionen genutzt wird und
• durch Erhitzen des Pyrolysegases auf über 1300 K ein teerfreies Gas erzeugt wird und damit
keine Teere in der Gasaufbereitung abgeschieden werden müssen oder
• bei einer notwendigen Teerabscheidung in der Gasaufbereitung die Exergie der abgeschiedenen
Kohlenwasserstoffe zurück in den Vergasungsreaktor geführt und auf diese Weise auf
die Oxidation der Biomasse im Vergasungsreaktor teilweise verzichtet werden kann.
Beim Carbo-V-VHKW wird der niedrigste exergetische Wirkungsgrad der Vergasung von
ζGas = 48,0 % erreicht. Der Grund dafür ist, dass bei der Vergasung im NTV und HTV nur 75,8 %
der Exergie der Biomasse und der vorgewärmten Vergasungsluft im Rohgas gebunden werden. In
der anschließenden Gasaufbereitung werden 27,8 % der Exergie der Biomasse bei der Kühlung
des Rohgases von 1070 K auf 284 K ungenutzt an die Umgebung abgegeben. Daher treten bei der
Vergasung der Biomasse und der anschließenden Gasaufbereitung erhebliche Exergieverluste auf,
die in einer optimierten Anlage teilweise verhindert werden können:
• Im NTV wird Biomasse zur Trocknung der Holzhackschnitzel und zur Deckung des Wärmebedarfs
der endothermen Pyrolysereaktionen partiell oxidiert. Die exergetisch hochwertige
Biomasse wird daher zur Erzeugung von Wärme auf einem Temperaturniveau von 770 K
verbrannt, wobei hohe Exergieverluste entstehen. In einer optimierten Anlage sollte daher
die Trocknung der Biomasse in einem vorgeschalteten, mit Roh- oder Abgaswärme beheizten
Trockner erfolgen. Eine vollständige Deckung des Wärmebedarfs der endothermen
Pyrolysereaktionen mit Prozesswärme, wie es beispielsweise im Viking-VHKW geschieht,
ist mit dem NTV des Carbo-V-VHKW nicht möglich. Zusätzlich sollte auch die dem NTV
zugeführte Vergasungsluft mit Prozesswärme vorgewärmt werden.
• Bei der Begleitung des Anlagenbetriebs wurde der Brennkammer reiner Sauerstoff als Oxidationsmedium
zugeführt, sodass Brennkammertemperaturen von bis zu 1720 K gefahren
wurden. Aufgrund dieser hohen Temperatur musste der Brennkammermantel gekühlt werden.
Des Weiteren musste das Rohgas, dessen Temperatur vor dem Austritt aus dem HTV
noch bis zu 1300 K betrug, zum Schutz der nachfolgenden Aggregate auf eine Austrittstemperatur
von 1070 K gequencht werden. In einem optimierten Carbo-V-VHKW kann die
Brennkammertemperatur durch den Einsatz von Luft als Vergasungsmittel herabgesetzt werden,
sodass die Exergieverluste bei der Kühlung des Brennkammermantels und beim Quenchen
des Rohgases reduziert werden. Dabei muss jedoch darauf geachtet werden, dass die
im Rohgas vorhandenen Teere weiterhin vollständig aufgespalten werden.
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