Optimierung und Bewertung von Anlagen zur Erzeugung von ...

Anhang 1 – Modellierung 149
auftreten, modifiziert werden. Auf diese Weise wird die Gleichgewichtszusammensetzung
der aus dem Vergasungsreaktor austretenden Stoffströme verändert (vgl. u. a.
[Ogriseck 2006], [Korobov 2003]). Da die Vergasung von Holzhackschnitzeln mit
Sauerstoff bei einem Druck von 10 bar sich bisher noch in der Entwicklung befindet, kann
zur Bestimmung der Temperaturkorrekturen nicht auf Literaturwerte für typische
Gaszusammensetzungen sowie Vergasungsmittel- und Inertgasverbräuche zurückgegriffen
werden. Daher erfolgt die Bestimmung der Temperaturkorrekturen durch den Abgleich mit
Betriebsparametern eines Hochtemperatur-Winkler-Vergasers, der mit Braunkohle bei
950 °C, 10 bar und einem Sauerstoff-Dampf-Gemisch als Vergasungsmittel betrieben
wurde [Ullmann’s 2006].
Die aus dem Vergaser austretenden Stoffmengenströme weiterer Gaskomponenten, die
nicht entsprechend den dargestellten Gleichgewichtsberechnungen bestimmt werden (z. B.
C7H8, C10H8, H2S, NH3), werden dem Simulationsprogramm als konstante Werte
vorgegeben (siehe Tabelle A.17) und entsprechend in der Elementenbilanz berücksichtigt.
Der Massenstrom des für die Vergasung erforderlichen Sauerstoffs wird unter
Berücksichtigung der vom Anwender vorgegebenen Reaktortemperatur iterativ mit Hilfe
der Energiebilanz um den Vergasungsreaktor bestimmt (Gleichung (A-82)).
H�
� � � � � � �
BS,
ein � HO2,
ein � HWD,
ein � H IG,
ein � HG,
aus � H K,
aus QV
(A-82)
Anhang 1.3.5 Reformer
Der bei der Abbildung der betrachteten Konzepte modellierte Reformer dient in erster
Linie der Zerstörung von Teeren und höheren Kohlenwasserstoffen. Dazu durchströmt das
teerhaltige Gas die im Reformer befindliche Katalysatorschüttung, an deren Oberfläche die
im Gas befindlichen Teere umgesetzt werden. Da die Reformingreaktionen endotherm
sind, muss dem Reformer zur Gewährleistung eines isothermen Betriebes Wärme
zugeführt werden (Abb. A.6). Die Wärme wird durch die heißen Rauchgase einer
Brennkammer bereitgestellt.
Abb. A.6 Bilanzraum der Funktionseinheit Reformer
Die Massenbilanz um den Reformer ergibt sich mit dem Massenstrom des eintretenden
Gases m � G , ein und dem Massenstrom des austretenden Gases m � G , aus (Gleichung (A-83)).
� � �
(A-83)
m G,
ein mG,
aus
m�
G,
aus
, H�
G,
aus
QRG, ein
�
G,
aus
G,
aus
Bei der Berechnung der Energiebilanz des Reformers müssen neben den Enthalpieströmen
des eintretenden Gases H � G,
ein und des austretenden Gases aus G H � , weiterhin Wärmeverluste
m�
Q �
V
, H�