M.Sc. Fabian Hüsing
Engler-Bunte-Institut, EBI ceb
Chemische Energieträger – BrennstofftechnologieEngler-Bunte-Ring 1
76131 Karlsruhe
Untersuchungen zur Umwandlung biogener Suspensionsbrennstoffe
Die Flugstromvergasung ermöglicht mit seiner hohen Brennstoffflexibilität die energetische und stoffliche Nutzung von trockenen festen, flüssigen und suspendierten biogenen Brennstoffen. Dabei werden Einsatzstoffe mit geringer Energiedichte zuerst in Synthesegas und in nachgeschalteten Synthesen zu Chemikalien oder flüssigen Kraftstoff umgewandelt.
Der am KIT im Rahmen des bioliq® - Verfahrens betriebene Pilotflugstromvergaser setzt dabei auf eine Suspension aus biomassestämmigen Pyrolyseöl und Biokoks welche im Reaktor bei Drücken von 80 bar und Temperaturen über 1200°C zu Synthesegas umgesetzt wird. Dabei wird beim Eintritt in den Flugstromvergaser der Suspensionsbrennstoff mithilfe des Vergasungsmittels (O2/H2O) zu einem feinen Spray zerstäubt.
Die Umsetzung des biogenen Suspensionsbrennstoffes ist eine Überlagerung von mehreren parallel ablaufenden Prozessen. Neben der anfänglich reinen Verdunstung von flüchtigen Substanzen aus dem Pyrolyseöl kommt es bei höheren Tropfentemperaturen zu Zersetzungsreaktionen, bei denen neben kurzkettigen Kohlenwasserstoffen auch nicht verdampfbare Komponenten gebildet werden. Diese bleiben zusammen mit den Kokspartikeln als Feststoff zurück und bilden kugelförmige Hohlkörper, sogenannte Cenospheren, aus. Dieser Feststoff wird abschließend heterogen vergast.
Um den komplexen Vorgang in einem Modell beschreiben zu können erfolgt eine Betrachtung am Einzeltropfen um die auftretenden Phänomene isoliert betrachten zu können. Dazu wird in einem Hochtemperatur-Fallreaktor die Umsetzung des technischen Brennstoffs in Form einer Kette monodisperser Tropfen in Abhängigkeit der Reaktortemperatur und der Aufheizrate untersucht.
Arbeitsschwerpunkte:
- Brennstoffcharakterisierung von biogenem Pyrolyseöl
- Experimentelle Untersuchungen zur Umwandlung von Suspensionsbrennstoffen in einem Hochtemperatur-Fallreaktor
- Modelltechnische Beschreibung der Verdunstung von Brennstofftropfen bei hohen Temperaturen
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