100kW Zweibett-Wirbelschicht-Gaserzeuger

Technische Universität Wien (TU Wien)

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Kurzbeschreibung

Beim 100 kW Zweibett-Wirbelschicht-Gaserzeuger („advanced Dual Fluidized Bed Gasifier, aDFB Gasifier“) handelt es sich um eine Pilotanlage zur Untersuchung der Gaserzeugung mit Festbrennstoffen unter v.a. Dampfzufuhr.

Die Pilotanlage beinhaltet die notwendigen Instrumente um Versuche durchführen und die experimentellen Daten detailliert interpretieren zu können. Die Anlage hat mit 100 kW Brennstoffinputleistung (thermisch) eine signifikante Größe, um wertvolle Daten für das Engineering von Demonstrationsanlagen im Megawatt-Maßstab generieren zu können. Zusätzlich ist die Versuchsanlage mit Apparaturen zur Gasreinigung (Filter, Wäscher und Adsorber) ausgestattet. Dadurch können in Kombination mit anderen Anlagen im Technikum die kompletten Verfahrensketten vom Festbrennstoff zum hochreinen Wasserstoff bzw. zum SNG untersucht werden. Außerdem kann die Gaserzeugungsanlage auch für alternative Prozesse wie beispielsweise „Sorption Enhanced Reforming, SER“ oder „Chemical Looping Combustion, CLC“ eingesetzt werden.

Das Zweibett-Wirbelschichtsystem besteht aus einem Gaserzeugungs- und einem Verbrennungsreaktor, das dazu eingesetzt werden kann verschiedene Arten von Festbrennstoffen in einen nahezu Stickstoff-freien gasförmigen Energieträger („Produktgas“) zu überführen. Das zwischen diesen Reaktoren zirkulierende Bettmaterial sorgt dabei für die Bereitstellung der notwendigen Reaktionsenergie. Zusätzlich sorgt eine Gegenstromkolonne am Ausgang des Gaserzeugungsreaktors im vorliegenden „advanced DFB“-Reaktordesign für einen verbesserten Kontakt zwischen Brennstoff bzw. Gas und Bettmaterial. In der Vergangenheit wurde bereits eine breite Brennstoffpalette (holz- und halmgutartige Biomasse, biogene Reststoffe, homogene Reststoffe aus der Industrie, fraktionierte Müll- oder Kunststofffraktionen, aber auch Kohle u.v.m.) untersucht, um die grundsätzliche Eignung nachzuweisen. Zukünftig könnte dadurch ein brennstoffflexibler Betrieb ermöglicht werden.

Das Produktgas besteht vor allem aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid, aber auch Kohlendioxid, Methan und geringen Konzentrationen anderer gasförmiger Kohlenwasserstoffe sowie Verunreinigungen. Nach der Abtrennung dieser Verunreinigungen (z.B., feste Partikel, Teer, Ammoniak, Schwefelwasserstoff) mittels geeigneter Gasreinigungsschritte kann es entweder direkt thermisch verwertet werden oder zur Produktion bzw. Synthese von höherwertigen Energieträgern (z.B. hochreiner Wasserstoff, synthetisches Erdgas (SNG), Fischer-Tropsch Diesel oder SAF, …) eingesetzt werden.

Ansprechperson

Stefan Müller, Alexander Bartik, Josef Fuchs

Research Services

Versuchsdurchführung zur Unterstützung der Verfahrensentwicklung unterschiedlicher Prozesse (z.B., Gaserzeugung, SER, CLC) mit Hilfe des Zweibettwirbelschichtsystems. Mögliche Untersuchungsgegenstände, z.B.:

- Einsatz unterschiedliche Festbrennstoffe (Holz, biogene Reststoffe, Kohle, u.v.m.)
- Einsatz unterschiedliche Bettmaterialien (Olivin, Kalkstein, Sauerstoffträger, u.v.m.)
- Analyse der erzeugten Gasströme durch ein akkreditiertes Prüflabor – Ziele: Ermittlung der Gaszusammensetzungen der Hauptkomponenten, Analyse der Verunreinigungen in den Gasströmen zur Konzeptionierung notwendiger Gasreinigungsschritte
- Validierung und Skalierung der experimentellen Ergebnisse mithilfe von Prozesssimulation

Ziel ist die Aufbereitung und Interpretation der Versuchsergebnisse in Berichtsform.

Methoden & Expertise zur Forschungsinfrastruktur

Experimentelle Untersuchung verschiedener chemischer Prozesse (v.a. Gaserzeugung mit Dampf, aber auch z.B. SER oder CLC) durch Versuche an der "aDFB"-Pilotanlage.
Untersuchung des Einflusses von unterschiedlichen Brennstoffen sowie unterschiedlichen Bettmaterialien.
Untersuchung des entstehenden Gases hinsichtlich möglicher Anwendungen für weiterführende Synthesen oder hinsichtlich der Optimierung notwendiger Gasreinigungsschritte, usw.
Durchführung von Kettenversuchen im Pilotmaßstab bis hin zu höherwertigen Energieträgern (hochreiner Wasserstoff oder SNG) möglich.
Die Versuchsanlage wird für Entwicklungsarbeit an der Gaserzeugungstechnik genutzt.