biomassevergasung wiese tuhh (6.377 KB)

in den Vergasungsreaktor.
11.1. ENERGETISCHE BEWERTUNG
Beim optimierten Gegenstrom-VHKW wird ein Wirkungsgrad der Vergasung von ηGas = 73,8 %
erreicht. Zusätzlich zur Biomasseleistung werden dem Vergasungsreaktor mit der auf 466,2 K
vorgewärmten Vergasungsluft 2,2 % der Biomasseleistung zugeführt. Durch die Oberflächenverluste
werden 2,0 % der dem Vergasungsreaktor zugeführten Leistungen an die Umgebung
abgegeben. So entspricht die Rohgasleistung nahezu der Biomasseleistung. Da das Rohgas mit
nur 356 K aus dem Vergasungsreaktor austritt, werden nur 4,2 % der Biomasseleistung in der
Rohgaswärme gebunden. Diese Wärme wird aufgrund des niedrigen Temperaturniveaus nicht
zurück in den Vergasungsreaktor geführt, sondern ungenutzt an die Umgebung abgegeben. In
den im Rohgas vorhandenen Teeren werden 22,0 % der Biomasseleistung gebunden. Die Teere
werden zur Nutzwärmeerzeugung bzw. bei der Abwasserentsorgung verbrannt. Bedingt durch
die aus dem Rohgas abgeschiedenen Leistungen (Wärme und Teer) wird ein Wirkungsgrad der
Vergasung von ηGas = 73,8 % erreicht. Damit ist eine deutliche Anhebung des Wirkungsgrades
der Vergasung nur durch die Rückführung der Teere mit mehr als 10 Kohlenstoffatomen in den
Vergasungsreaktor möglich.
Im Carbo-V-VHKW werden zur Deckung des Wärmebedarfs der endothermen Pyrolyseund
Reduktionsreaktionen im NTV Biomasse und Pyrolysegas verbrannt. Verfahrensbedingt
besteht keine Möglichkeit, diese Oxidationswärme durch Prozesswärme zu substituieren. Zur
Trocknung der Biomasse und zur Vergasungsluftvorwärmung wird Erdgas verbrannt, sodass
dem Vergasungsreaktor und der Gasaufbereitung kontinuierlich 7,2 % der Biomasseleistung in
Form von Erdgas zugeführt werden. Des Weiteren werden zusätzlich 5,9 % der Biomasseleistung
zur Trocknung der Biomasse aus dem Abgas der BHKW ausgekoppelt. Durch die Entspannung
des Rohgases zur Verdichtung der Vergasungsluft werden 3,2 % der Biomasseleistung auf die
verdichtete Vergasungsluft übertragen. Aufgrund der hohen Temperatur in der Brennkammer des
HTV muss die Wand der Brennkammer gekühlt werden. Dabei werden 3,4 % der Biomasseleistung
als Wärme aus dem Vergasungsreaktor ausgekoppelt und der Dampfkraftanlage zugeführt.
Zusätzlich gehen 2 % der den Vergasungsreaktoren zugeführten Leistungen durch Oberflächenverluste
verloren. So werden 110,6 % der Biomasseleistung auf das Rohgas übertragen.
Da nun 71,9 % der Rohgasleistung im Rohgas chemisch gebunden sind und keine Wärme aus
dem Rohgas ausgekoppelt und zurück in den Vergasungsreaktor oder die Biomasseaufbereitung
geführt wird, werden 79,5 % der Biomasseleistung im Rohgas chemisch gebunden. Mit der
Biomasseleistung und der dem Vergasungsreaktor und der Biomasseaufbereitung zusätzlich mit
dem Erdgas und der Abgaswärme zugeführten Leistungen berechnet sich damit der Wirkungsgrad
der Vergasung zu ηGas = 70,3 %. Der Wirkungsgrad der Vergasung des Carbo-V-VHKW könnte
durch die teilweise Rückführung der Rohgaswärme in die Biomasseaufbereitung oder den
Vergasungsreaktor angehoben werden.
Würde wie in Kapitel 10.2.1 beschrieben die Rohgaswärme zur Trocknung der Biomasse auf
einen Wassergehalt von 17,5 % und zur Vorwärmung der verdichteten Vergasungsluft auf 773 K
verwendet werden, würde der Wirkungsgrad der Vergasung auf 77,0 % steigen. Damit wäre diese
Verfahrensvariante energetisch günstiger als das beschriebene optimierte Carbo-V-VHKW.
Der niedrigste Wirkungsgrad der Vergasung von ηGas = 68,9 % wird im FICFB-VHKW erreicht
(Abbildung 11.2). Für die Trocknung der Biomasse werden 7,4 % der Biomasseleistung als
Wärme aus dem Abgas der BHKW ausgekoppelt. In der Brennkammer des Vergasungsreaktors
wird das teerbeladene RME aus der Gaswäsche verbrannt, sodass dem Vergasungsreaktor
weitere 8,1 % der Biomasseleistung mit dem teerbeladenen RME zugeführt werden. Durch den
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