Thermochemische Herstellung von Wasserstoff aus Biomasse unter ...

7 Prozessmodellierung und ‐simulation
Das Rohgas aus der Vergasung wird nach der Grobstaubabscheidung mittels Zyklon
dem Reformer zugeführt. Der Reformer ist in gleicher Weise wie beim FICFB‐
Prozess konfiguriert. Allerdings wird aufgrund der niedrigeren Rohgaseintrittstemperatur
von 650 °C selbst bei maximaler Vorwärmung des Off‐Gases und der
Verbrennungsluft für die Feuerung des Reformers im Reformer nur noch eine
Temperatur von 881 °C erreicht, was unter der nominal vorgesehenen Temperatur
von 900 °C liegt. Aus diesem Grund wurde zusätzlich eine Variante 1* mit einer
durch Zufeuerung von Rohgas konstant bei 900 °C gehaltenen Reformertemperatur
modelliert.
Die weitere Rohgasaufbereitung in Variante 1 ist weitestgehend analog zu jener
des FICFB‐Prozesses. Im Rauchgasstrang ergibt sich eine für den Gesamtprozess
weniger relevante Änderung. Für die CO‐Konvertierung wird in diesem Modell von
einem niedrigen D/CO‐Verhältnis von 2,5 ausgegangen, da höhere D/CO‐
Verhältnisse zwangsweise zu weniger chemischer Energie im Off‐Gas und damit zu
einer weiteren Verminderung der Reformertemperatur führen. Aufgrund der geringeren
Wärmeentnahme beträgt die Temperatur nach dem letzten Wärmetauscher
im Rauchgasstrang in Variante 1 noch ca. 260 °C. Diese verhältnismäßig hohe
Rauchgastemperatur wird durch Quenchen mit Wasser vor dem Rauchgasfilter
analog zum Modell der Dampfreformierung von Erdgas auf 140 °C gesenkt. Auf
diese Weise werden Rauchgasfilter und Rauchgasgebläse niedrigeren Temperaturen
ausgesetzt und der elektrische Eigenbedarf sinkt.
Die Variante 2a mit Gas/Gas‐Wärmetauscher ist beim AER‐Prozess mit den angenommenen
Randbedingungen nicht sinnvoll einsetzbar, da die Temperatur des
Rohgases nach dem Vergaser nur 650 °C beträgt. Bei der angenommenen Grädigkeit
von 100 K des Wärmetauschers und der für die Heißgasreinigung möglichen
Maximaltemperatur von 540 °C kann durch den Wärmetauscher nahezu keine
Energie übertragen werden, sodass Variante 2a für den AER‐Prozess nicht in Frage
kommt.
Für die Variante 2b wurden beim AER‐Prozess zwei verschiedene Möglichkeiten,
im folgenden 2b und 2b* genannt, der Anordnung und Nutzung der Rauchgaswärme
modelliert. In Variante 2b wurde dabei die einfache Anordnung mit drei Wärmetauschern
im Rauchgasstrang, wie auch in Variante 1, beibehalten. Variante 2b
ist in Abbildung 20 dargestellt. Die Rauchgastemperatur vor der Quenche beträgt
hier 239 °C.
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