Optimierung und Bewertung von Anlagen zur Erzeugung von ...
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8 Technologien<br />
Abb. 2.3 Übersicht Biomassevergasungsverfahren<br />
2.1.2.1 Festbettverfahren<br />
Festbettvergaser sind durch einen verhältnismäßig einfachen Reaktoraufbau<br />
gekennzeichnet. Der Brennstoff befindet sich dabei als Schüttung im Reaktorinnenraum<br />
<strong>und</strong> wird entweder <strong>von</strong> unten, oben oder <strong>von</strong> der Seite vom Vergasungsmittel durchströmt<br />
[Lettner 2007]. Aufgr<strong>und</strong> der limitierten Upscaling-Möglichkeiten (< 20 MW<br />
Feuerungswärmeleistung [Knoef 2005]) beim Einsatz <strong>von</strong> Biomasse als Brennstoff<br />
erweisen sich Festbettreaktoren im Vergleich zu anderen Reaktorbauarten allerdings in der<br />
für die Bio-SNG-Produktion ökonomisch darstellbaren Leistungsklasse (> 20 MW<br />
Brennstoffwärmeleistung) als nachteilig. Aus diesem Gr<strong>und</strong> <strong>und</strong> wegen der für die<br />
Methansynthese problematischen hohen Rohgasteerbeladungen (insbesondere in Bezug auf<br />
Gegenstromvergaser) [Vogel 2007] werden Festbettvergaser im Folgenden nicht näher<br />
betrachtet.<br />
2.1.2.2 Wirbelschichtverfahren<br />
Wirbelschichtvergaser enthalten ein auf einem Düsenboden liegendes Bett aus<br />
feinkörnigem, inerten <strong>und</strong> ggf. katalytisch wirksamen Material (z. B. Quarzsand), welches<br />
durch die Anströmung des durch die Düsen strömenden Vergasungsmittels aufgewirbelt<br />
wird. Dabei vermischt sich das Bettmaterial mit dem kontinuierlich eingetragenen<br />
Brennstoff zu einem Wirbelbett. Das Wirbelbett verhält sich ähnlich einem Fluid <strong>und</strong> ist<br />
durch eine homogene Brennstoffverteilung gekennzeichnet. Durch die gleichmäßige<br />
Vermischung <strong>von</strong> Brennstoffpartikeln <strong>und</strong> Bettmaterial können sich keine getrennten<br />
Reaktions- <strong>und</strong> Temperaturzonen ausbilden <strong>und</strong> die verschiedenen Teilreaktionen parallel<br />
bei einer gut regelbaren Temperatur zwischen 700 <strong>und</strong> 900 °C ablaufen. Verfahrensbedingt<br />
sind so im Vergleich zu Festbettverfahren bessere Wärme- <strong>und</strong> Stoffübertragungen<br />
zwischen Gas <strong>und</strong> Feststoff <strong>und</strong> damit ein verbesserter Durchsatz bei kompakten<br />
<strong>Anlagen</strong>größen erreichbar. Als nachteilig in Bezug auf den Einsatz <strong>von</strong><br />
Wirbelschichtreaktoren erweist sich der verhältnismäßig hohe Staubanteil im erzeugten<br />
Rohgas.<br />
Wirbelschichtvergaser können in stationäre <strong>und</strong> zirkulierende Wirbelschichtvergaser sowie<br />
Zweibett-Wirbelschichtvergaser eingeteilt werden [Hofbauer 2007].<br />
� Stationäre Wirbelschichtvergaser. Stationäre Wirbelschichtvergaser sind im<br />
Vergleich zu zirkulierenden Wirbelschichtvergasern durch verhältnismäßig<br />
niedrige Vergasungsmitteleinströmgeschwindigkeiten gekennzeichnet (2 bis 3 m/s).<br />
Daher bildet sich als Reaktionsraum ein klar abgegrenztes Wirbelbett aus homogen<br />
verteiltem Bettmaterial <strong>und</strong> Brennstoffpartikeln aus. Der nahezu bettmaterial- <strong>und</strong><br />
brennstoffleere Raum über dem Wirbelbett wird Freeboard genannt <strong>und</strong> bietet der<br />
austretenden Gasphase Raum für Nachreaktionen. Die Menge ausgetragener<br />
Brennstoff- <strong>und</strong> Bettmaterialpartikel ist aufgr<strong>und</strong> der niedrigen<br />
Strömungsgeschwindigkeit des Vergasungsmittels gering [Knoef 2005]. Ein
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