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KAPITEL 5. STAND DER TECHNIK
Teerkonzentrationen im Rohgas. So wurden beispielsweise von Hiller Teergehalte von bis zu
20 000 mg/m 3 (i.N.) im Rohgas eines Gleichstromvergasungsreaktors gemessen [37].
Auch der während der Inbetriebnahme oft noch instationäre Betrieb sowie häufige An- und
Abfahrvorgänge führten in diversen Anlagen zu Teerablagerungen. Auf diese Weise kam es z.B.
bei der Abkühlung diverser Anlagen nach dem Abfahren bei ungenügender Spülung der gesamten
Anlage mit Inertgas zum Ausfall von Teeren.
Zur Teerabscheidung aus dem Rohgas haben sich ölbetriebene Wäscher und nasse Elektrofilter
bewährt [74]. Dem Vergasungsreaktor nachgeschaltete Katalysatoren zur Teerreduktion haben
sich bislang nicht durchsetzen können, da bei einigen Anlagen die Reaktivität durch Katalysatorgifte
(H2S, Schwermetalle) drastisch reduziert wurde. Erfolgt die Teerabscheidung in einer
wasserbetriebenen Wäsche, so kondensieren die Teere aufgrund der Unterschreitung der Sättigungstemperatur
aus. Die noch im Reingas verbliebenen Teere sind daher im Sättigungszustand.
Folglich muss darauf geachtet werden, dass nicht durch eine weitere Abkühlung in nachfolgenden
Aggregaten die Sättigungstemperatur erneut unterschritten wird.
Am Beispiel eines atmosphärischen, mit Dampf betriebenen Wirbelschichtvergasungsreaktors
mit nachgeschalteter Gasturbine wird diese Problematik verdeutlicht. Das teerhaltige Rohgas
wird vor der Kompression in einer Wasserwäsche bei Umgebungsdruck gereinigt. Im Wäscher
kondensieren bzw. sublimieren im Gas vorhandene Teerverbindungen durch die Abkühlung des
Rohgases, sodass sich nach der Gaswäsche die im Gas noch vorhandenen Teerverbindungen im
Sättigungszustand befinden. In Abbildung 5.4 sind die Sättigungslinien sowohl einiger typischer
Teerverbindungen als auch des Benzols aufgetragen [32]. Wird die Wasserwäsche beispielsweise
bei 300 K betrieben, so stellt sich für die unterschiedlichen Teerverbindungen ein dieser Temperatur
zugehöriger Partialdruck ein. Beispielsweise liegt bei 300 K der Sättigungsdruck von 1,3,5,7
Cyclooctatetraene (C9H7F3O2) bei 0,012 bar (Punkt A).
Zur Verbrennung in der Gasturbinenbrennkammer muss das Reingas auf den Brennkammerdruck
verdichtet werden. Zur Verminderung des Energiebedarfs der Reingasverdichtung wird bei
herkömmlichen GuD-Anlagen der Gasverdichter mit Zwischenkühlung ausgeführt. Daher sind
in Abbildung 5.4 die Änderungen des Druckes und der Temperatur des Reingases während einer
Kompression von 1 bar auf 10 bar mit Zwischenkühlung bei 4 bar aufgetragen (Linie „Reingas“).
Des Weiteren ist die Änderung des Partialdruckes und der Temperatur von 1,3,5,7 Cyclooctatetraene
während der Verdichtung von 1 bar auf 4 bar (Linie A bis B), bei der Zwischenkühlung
(Linie B bis D) und während der anschließenden Verdichtung von 4 bar auf 10 bar aufgetragen
(Linie D bis E).
Bei der in Abbildung 5.4 dargestellten Verdichtung des Reingases kommt es bei der Zwischenkühlung
zur Kondensation von Teeren. So steigt der Partialdruck von 1,3,5,7 Cyclooctatetraene
im ersten Verdichter von 0,012 bar auf 0,047 bar (Punkt B). Bei der anschließenden Zwischenkühlung
auf 310 K wird die Sättigungstemperatur unterschritten und es kommt zur Kondensation
von 1,3,5,7 Cyclooctatetraene im Zwischenkühler (Linie C bis D). Auch andere im Reingas
vorhandene Teere, die vor der Verdichtung im Sättigungszustand vorliegen, kondensieren bzw.
sublimieren im Zwischenkühler. Da in der Vergangenheit noch keine atmosphärische Biomassevergasungsanlage
mit nachgeschalteter Gasturbine über einen längeren Zeitraum betrieben
worden ist, konnte diese Problematik bislang nicht beobachtet werden. 2002 wurde in England
ein atmosphärischer Wirbelschichtvergasungsreaktor mit nachgeschalteter Gaswäsche, Reingasverdichtung
und Gasturbine in Betrieb genommen, in der diese Problematik zu erwarten war [53].
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