Vergasung hochviskoser Fluide und Suspensionen

Beschreibung:

Der Flugstromvergaser ist ein wichtiges System zur Umwandlung von energiehaltigen Reststoffen in chemische Energieträger und Grundstoffe für die chemische Industrie, mit dem Ziel, Kohlenstoff-Kreisläufe im Energiesystem der Zukunft zu schließen. Er dient als Forschungswerkzeug zur Weiterentwicklung der Flugstromvergasungstechnologie bis hin zur industriellen Anwendung.

Der Vergaser arbeitet bei einem Betriebsdruck von 40 bzw. 80 bar und einer thermischen Leistung von 5 MW, was einem Brennstoffdurchsatz von etwa 1 Tonne pro Stunde entspricht

Der Brennstoff wird vorgewärmt, auf Druck gebracht und bei Temperaturen über 1200°C mithilfe von Dampf und Sauerstoff zu Synthesegas, welches im Wesentlichen die Grundbausteine der Kohlenwasserstoffchemie Kohlenstoff und Wasserstoff enthält, umgesetzt. Eine Erdgas-Stützflamme sorgt dabei für die nötige Zündung und Stabilität.

Für die beiden Betriebsdruckstufen stehen jeweils unterschiedliche Kühlschirmgeometrien und Brennerdimensionierungen zur Verfügung. Der Kühlschirm, der mit Feuerfestmaterial bestampft ist, schützt den Reaktor und ermöglicht den Einsatz von Brennstoffen mit hohem Aschegehalt. Diese Konstruktion erhöht die Lebensdauer des Reaktors und erlaubt einen sicheren Betrieb mit schneller An- und Abfahrmöglichkeit.

Das entstehende Rohsynthesegas sowie die Schlacke werden unterhalb des Reaktors über eine Quenchvorrichtung abgekühlt. Die Schlacke wird über ein Schleusensystem ausgeschleust, das Rohsynthesegas durchläuft einen Wäscher und eine Kondensationsstufe bevor es über die Heißgasreinigung zur bioliq-Benzinsynthesestufe gelangt. Darüber hinaus kann ein Teil des ungereinigten Synthesegases mittels der Mikrogasturbine des Energy Labs zur Stromerzeugung genutzt werden.

Eine umfassende messtechnische Ausstattung erlaubt die detaillierte Analyse der strömungs- und reaktionstechnischen Vorgänge sowie eine fundierte Bewertung der Prozesswirtschaftlichkeit. Die gesamte Anlage ist bezüglich der Massen-, Spezies- und Energiebilanzen vollständig bilanzierbar. Optische Zugänge erlauben es die Reaktionszone sowohl im Bereich des Brenners als auch weiter stromabwärts durch die Kühlschirmwand bei Betriebsdruck zu beobachten.

Messtechnik:

• Vollständig bilanzierbare Anlage (Massen-, Stoff- und Energiebilanzen)

• Optische Sonde mit Hochgeschwindigkeitskamera zur Beobachtung der Flamme

• Optische Zugänge durch Kühlschirm zur Beobachtung der Reaktionszone

Forschungskoordination: Vergasungstechnologie