Vergasertypen
Die einzelnen bisher verfugbaren Vergasertypen /11-101/ lassen sich unterschei — den /11-129/ anhand
— des Reaktortyps, der u. a. durch die Art des Kontakts zwischen dem Verga — sungsmittel und der Biomasse (Festbettvergaser, Wirbelschichtvergaser, Flug — stromvergaser) definiert wird,
— der Art der Warmebereitstellung (allotherme bzw. externe Warmezufuhr oder autotherme Vergasung bzw. interne Warmezufuhr aus einer Teilverbrennung des Einsatzmaterials),
— des eingesetzten Vergasungsmittels (z. B. Luft, Sauerstoff, Wasserdampf) und
— der Druckverhaltnisse im Vergasungsreaktor (atmospharischer oder erhohter Druck).
In der Literatur und in der Praxis hat sich eine Unterteilung in Festbettvergaser, Wirbelschichtvergaser und Flugstromvergaser weitgehend durchgesetzt; deshalb werden auch hier die verfugbaren Vergasertypen dementsprechend klassifiziert.
Diese Unterteilung beruht auf dem fluiddynamischen Verhalten des Feststoffes beim Durchstromen des Vergasungsreaktors entgegen der Schwerkraft. Einen Uberblick uber die Grundprinzipien zeigt Abb. 11.3.
— Beim Festbett werden die Brennstoffpartikel durch die Gasstromung nicht be — wegt. Dies ist dann der Fall, wenn groBe Brennstoffpartikel und/oder kleine Stromungsgeschwindigkeiten verwendet werden. Aufgrund des Austrags des Vergasungsruckstandes im Bodenbereich des Vergasungsreaktors wandert da — mit der Brennstoff in Form einer Schuttung langsam durch den Reaktor. Je nach Stromungsrichtung des Gases relativ zum Brennstoff wird u. a. zwischen dem Gleichstromvergaser und dem Gegenstromvergaser unterschieden.
— Im Bereich der Wirbelschicht ist die Stromungsgeschwindigkeit des Gases be — reits so hoch, dass die Partikel im Reaktor bewegt werden. Damit ergibt sich ei — ne ausgepragte Durchmischung; dies fuhrt zu einer in etwa konstanten Tempe — ratur im Reaktionsraum. Um einen guten Wirbelschichtzustand zu erreichen, ist es — im Gegensatz zum Festbett — notwendig, in derartigen Vergasungsreakto — ren ein Bettmaterial definierter Kornung (z. B. Quarzsand) einzusetzen, in dem die Vergasung des Brennstoffes erfolgt. Arbeitet man mit Stromungsgeschwin-
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(z. B. Festbettvergaser) (z. B. zirkulierende verqaser Wirbelschicht) Abb. 11.3 Schematische Darstellung verschiedener Vergasungssysteme hinsichtlich des fluiddynamischen Verhaltens des Feststoffes und Gases |
digkeiten, die keinen wesentlichen Austrag von Bettmaterial zur Folge haben, spricht man von einer stationaren Wirbelschicht. Wird das Bettmaterial aus dem Reaktor infolge der hohen Gasstromungsgeschwindigkeiten ausgetragen, han — delt es sich um eine zirkulierende Wirbelschicht.
— Beim Flugstromvergaser wird der Brennstoff ublicherweise als Staub oder in pastoser Form uber einen Brenner in den Reaktor eingetragen; die Vergasungs — reaktionen laufen in einer sogenannten Staubwolke ab. Daher muss der Brennstoff vor der Vergasung entsprechend aufbereitet werden (z. B. staubfein ge — mahlen, in eine Pyrolyseslurry uberfuhrt), um einerseits diesen pneumatischen Transport erst zu ermoglichen und andererseits kurze Reaktionszeiten fur die Vergasung der einzelnen Partikel zu erreichen. Zusatzliches Bettmaterial, wie es bei den Wirbelschichten benotigt wird, ist hier nicht erforderlich.
Im Folgenden werden die jeweiligen Techniken, die auf der Basis dieser Prinzi — pien entwickelt wurden, dargestellt.