Zur Vergasung von Rest- und Abfallholz in Wirbelschichtreaktoren für dezentrale Energieversorgungsanlagen

Die vorliegende Arbeit behandelt die thermochemische Konversion (Vergasung) von unbehandeltem Rest- und Abfallholz in brennbare Gase für die Nutzung in dezentralen Gasmotoren-Blockheizkraftwerken kleiner Leistung (1 bis 10 MW Brennstoffleistung). Im allgemeinen Teil wird auf die Grundlagen der energetischen Nutzung fester Biomasse eingegangen, wobei die Teilprozesse der thermochemischen Konversion (Vergasung) näher beschrieben werden. Besonderes Augenmerk wird auf die Verfahren und den Stand der Technik der Biomassevergasung in dezentralen Anlagen gerichtet. Der theoretische Teil umfasst eine Betrachtung der aus der Fachliteratur bekannten Vergasungsmodelle für feste Biomassen. Basierend auf dieser Betrachtung wird ein vereinfachtes kinetisches Modell für die Vergasung von unbehandeltem Rest- und Abfallholz mit Luft in stationären Wirbelschichtreaktoren abgeleitet. Es umfasst eine strömungsmechanische Betrachtung der Wirbelschicht nach HILLIGARDT, ein empirisches Pyrolysemodell sowie aus der Literatur entnommene globalkinetische Ansätze für die chemischen Hauptreaktionen. Im experimentellen Teil dieser Arbeit wird eine halbtechnische Wirbelschichtvergasungs-Versuchsanlage mit 150 kWBRL für Versuche zur Vergasung von Waldrestholz benutzt. Wesentliche Ergebnisse dieser Versuche werden vorgestellt. Das abgeleitete Vergasermodell wird dazu benutzt, Standardeinstellungen der Versuchsanlage nachzurechnen und mit Messwerten zu vergleichen. Des Weiteren werden mit dem Modell wesentliche Reaktionspfade und -bereiche erklärt sowie abschließende Parametersimulationen durchgeführt.