Universiẗat, Diss., 2006--Kassel.

Zugl.: Siegen, Univ., Habil.-Schr., 2010

Universiẗat, Diss., 2004--Kassel. / Download lizenzpflichtig.

Es soll untersucht werden, ob sich holzartige Komponenten des Siebüberlaufs von Kompostwerken mithilfe von Holzvergasung in ein Brenngassubstitut umwandeln lassen. Ein weiteres Ziel ist der regionale Einsatz der Prozessnebenprodukte: Beispielsweise Pflanzenkohle zur Bodenverbesserung in der Landwirtschaft oder abgesiebtes Feinkorn zur Bodenherstellung im Deponiebau. Erforscht wird die grundsätzliche Möglichkeit der Vergasung von Holzaufkommen, welches zuvor mehrere Wochen in einem Kompostierungsprozess verbracht hat. Neben der Prüfung der technischen Machbarkeit sollen die tangierten Stoffströme bestmöglich geschlossen und ein regionaler Wertschöpfungskreislauf bedacht werden. Zur Klärung der Forschungsfragen wird eine Testvergasung in einem Gleichstromreaktor durchgeführt und die Ergebnisse analysiert. Dafür wird der Siebüberlauf händisch sortiert und zu Holzhackschnitzeln aufbereitet, bevor er vergast wird. Anhand der Gaszusammensetzung wird eine Grobdimensionierung für eine Holzvergasungsanlage durchgeführt. Die Prozessnebenprodukte werden im Labor analysiert. Die Vergasung im Gleichstromreaktor verläuft grundsätzlich vielversprechend und die Güte des Holzgases erlaubt den Betrieb eines BHKW-Motors. Allerdings kommt es zu Verschlackungen des Reaktors, da die Holzhackschnitzel einen hohen Ascheanteil aufweisen. Das entstehende Asche-Koks-Gemisch erfüllt alle Pflanzenkohleparameter außer PAK und kann somit nicht verwertet werden. Das abgesiebte Feinkorn kann nicht unaufbereitet als Rekultivierungsschicht im Deponiebau eingesetzt werden. Trotz allem stimmen die Ergebnisse optimistisch. Der Verschlackung kann entgegengewirkt werden. Dies wäre bspw. mit Dampf statt Luft als Vergasungsmittel oder in einem Wirbelschichtreaktor möglich. Ebenso sind die PAK-Werte des Asche-Koks-Gemisches prozessabhängig. Die Arbeit zeigt also: Eine energetische Nutzung des Holzgases aus Siebüberlaufshölzern sowie die stoffliche Verwertung der Prozessnebenprodukte scheint technisch machbar, wenn die Prozessführung angepasst wird.:1 Einleitung 1.1 Forschungsfragen 1.2 Projektumfeld 1.3 Zielstellung 2 Rechtliche Berührungspunkte 2.1 Einleitung 2.2 Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz 2.3 Altholzverordnung 2.4 Bundesimmissionsschutzgesetz 3 Vergasung 3.1 Vergasungsprozess 3.2 Abgrenzung zur Verbrennung 3.3 Abgrenzung zur Pyrolyse 3.4 Stand der Forschung und der Technik 3.5 Reaktortypen 3.6 Einflussparameter 4 Brennstoffe, Prozessprodukte und Rückstände 4.1 Biomasse 4.2 Prozessprodukte 5 Regenertative Thermische Oxidation 5.1 Beschreibung der Anlage 5.2 Verwendung von Holzgas in der RTO 6 Brenngas 6.1 Grundlagen 6.2 Erdgas 6.3 Holzgas 7 Herstellung von Holzhackschnitzeln aus Siebüberlaufsmaterial 7.1 Hintergrund 7.2 Holzhackschnitzel aus Siebüberlauf 8 Kompost- und Energieanlage 8.1 Beschreibung der Anlage 8.2 Umsetzbarkeitsbetrachtung 9 Testvergasung an der Hochschule Zittau 9.1 Kooperationshintergrund 9.2 Testlauf im Gleichstromvergaser 9.3 Wirkungsgrad 9.4 Umgang mit Reststoffen 10 Auslegung eines potenziellen Vergasers 10.1 Prozessführung 10.2 Grobdimensionierung des Vergasers 10.3 Brennstoffbedarf decken 10.4 Bilanzierung der CO2-Emissionen 10.5 Einbindung in den Betriebsablauf 11 Wirtschaftlichkeit 11.1 Grundlagen 11.2 Erlöse durch Inputmaterial 11.3 Kosten der Aufbereitung 11.4 Kosten der Holzvergasung 11.5 Erlöse der Erdgassubstitution 11.6 Kosten der Reststoffentsorgung 11.7 Erlöse der Pflanzenkohle 11.8 Errichtungskosten 11.9 Investitionsrahmen 12 Zusammenfassung 12.1 Fazit 12.2 Empfohlenes weiteres Vorgehen 12.3 Persönliches Fazit

Zugl.: Halle (Saale), Univ., Diss., 2008 / Hergestellt on demand

Zugl.: Siegen, Univ., Diss., 2009

Universiẗat, Diss., 2007--Kassel.

Für die Modellierung der Hochdruck-Partialoxidation von Heiz- und Schweröl werden zunächst Untersuchungen des Einsatzstoffes durchgeführt, um deren Verdampfungs- und Pyrolyseverhalten zu bestimmen. Dazu wird das Verfahren der Hochdruck-Thermogravimetrie verwendet. Mit Hilfe der numerischen Strömungsmechanik unter Anwendung von detaillierten Reaktionsmechanismen und eines umfangreichen Partikelmodells werden die Zustände im Reaktor modelliert. Die Validierung mit Verweilzeitmessungen wird demonstriert und damit verbundene Probleme aufgezeigt. Anhand von Untersuchungen am Vergasungsrückstand kann die Existenz von Cenosphären (Tropfenrückstände) und von in der Flamme gebildetem Ruß nachgewiesen werden.

Vergasungsprozesse, bei denen kohlenstoffhaltige Ausgangsstoffe in ein vorwiegend aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid bestehendes Synthesegas umgewandelt werden, stellen eine Schlüsseltechnologie für eine zukünftige nachhaltige Rohstoffnutzung dar. Der Grund für den Einsatz von Hochdruckverfahren liegt in der Steigerung der Wirtschaftlichkeit. Die numerische Simulation der Hochdruckvergasung hat große Schnittmengen mit der Verbrennungssimulation. So kann die Flammenzone mit Hilfe von Verbrennungsmodellen beschrieben werden. In der Arbeit wurden Simulationen einer Versuchsanlage für Hochdruckvergasung mit Hilfe kommerzieller CFD-Codes und mit Hilfe des quelloffenen Codes OpenFOAM durchgeführt. Eine Analyse des Verbrennungsmodells ergab, dass die wesentlichen Reaktionen im Reformierungsbereich, wo kein freier Sauerstoff mehr vorhanden ist, nur unzureichend abgebildet wurden. Durch die Verwendung eines alternativen Ansatzes konnte der Modellierungsfehler deutlich reduziert werden.

Die Arbeit befasst sich mit der thermodynamischen Modellierung des British Gas-Lurgi-Vergasungsprozesses (BGL). Es werden auftretende Schwachstellen des Prozesses analysiert und auf das Verhalten der Mineralstoffkomponenten zurückgeführt. Auf Grundlage einer Stoffbilanz sowie zahlreicher Prozessdaten (BGL-Vergaser der SVZ Schwarze Pumpe GmbH) wurde das in SimuSage erstellte Stufenmodell an Nichtgleichgewichtszustände und Transportvorgänge angepasst. Das Modell erlaubt die qualitative und quantitative Beschreibung eines Alkalikreislaufes, welcher durch KCl geprägt ist. Mit dem Modell werden wirksame Maßnahmen abgebildet, um die Anreicherung von KCl und die damit verbundenen technischen Störungen zu vermeiden.