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Kapitel 2
Stand der Wissenschaft
Da Vergasungsheizkraftwerke ein theoretisch hohes Wirkungsgradpotenzial aufweisen, wurden in
der Vergangenheit bereits in einer Vielzahl von Arbeiten unterschiedliche Aspekte dieser Technologie
untersucht. Schwerpunkt der Arbeiten sind sowohl die im Vergasungsreaktor ablaufenden
Reaktionen, der Einfluss der Betriebsparameter auf die erzeugte Gasqualität, die Reinigung des
Rohgases als auch die Betrachtung von Gesamtanlagen und den beim Betrieb erreichbaren Wirkungsgraden.
Vergasungsreaktoren
Die bestehende Literatur zur Modellierung von thermochemischen Vergasungsreaktoren ist sehr
umfassend. Neben unterschiedlichen Vergasungsreaktortypen wird der Einfluss der Biomassezusammensetzung
und der Betriebsparameter des Vergasungsreaktors auf die erzeugte Gasqualität
untersucht.
So werden von Weil verschiedene kommerziell verfügbare Simulationsprogramme gekoppelt, um
die in einem zweistufigen Wirbelschichtvergasungsreaktor ablaufenden Reaktionen abzubilden
[73]. Durch den Modellansatz, der auf dem chemischen Gleichgewicht der ablaufenden Reaktionen
basiert, kann der Einfluss unterschiedlicher Betriebsparameter auf die Gaszusammensetzung
tendenziell beurteilt werden.
Von Jensen wird ein zweidimensionales Zweiphasen-Modell zur Berechnung der in den unterschiedlichen
Bereichen eines Gleichstromvergasungsreaktors ablaufenden Reaktionen erstellt
und anhand von experimentellen Daten verifiziert [43]. Mit dem erstellten mathematischen
Modell können sowohl die Temperaturen, die Zusammensetzung und die Geschwindigkeit der
Gas- und Feststoffphase als auch die Partikelschrumpfung berechnet werden.
Zusätzlich wird in den Simulationsmodellen von Hamel der Einfluss des Vergasungsdruckes
auf die ablaufenden chemischen Reaktionen in Wirbelschichtreaktoren berücksichtigt [33]. Es
wird eine gute Übereinstimmung zwischen den Rechenergebnissen und Messergebnissen an
unterschiedlichen Labor- und Pilotanlagen nachgewiesen.
Der Einfluss der Biomasseart und -zusammensetzung auf das in einem Wirbelschichtvergasungsreaktor
erzeugte Gas und den darin vorhandenen Teergehalt wird von Sousa untersucht [63].
Er beobachtet, dass bei naturbelassenem Holz mit steigender Temperatur und Partikelgröße der
Teergehalt abnimmt. Ein Einfluss des Vergasungsmediums (Luft, Dampf) auf den Teergehalt
konnte nicht beobachtet werden.
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