Thermochemische Herstellung von Wasserstoff aus Biomasse unter ...

4.3 Grundlagen der Vergasung
belschicht. Bei zirkulierenden Wirbelschichten wird das Bettmaterial durch die
hohen Strömungsgeschwindigkeiten nach oben ausgetragen und über einen Zyklon
zurückgeführt. Zusätzlich wurden Wirbelschichtvergaser entwickelt, die aus zwei
kombinierten Wirbelschichten bestehen.
Wirbelschichtvergaser können mit allen bekannten Vergasungsmitteln und mit
zusätzlichem Anlagenaufwand druckaufgeladen betrieben werden. Vorteile der
Wirbelschicht liegen in der im Verhältnis zum Durchsatz geringen Baugrößen und
der guten Regelbarkeit. Außerdem ist die Feuerungswärmeleistung von Wirbelschichten
nach oben kaum limitiert und kann weit über 100 MW th betragen [35].
Bisher ausgeführte Anlagen liegen allerdings meist im Bereich einiger MW th [2].
Nachteilig sind der erhöhte anlagentechnische Aufwand im Vergleich zu Festbettvergasern
und der durch die hohen Gasgeschwindigkeiten erhöhte Staubaustrag
mit dem Rohgas. Wirbelschichtvergaser sind aufgrund ihres zuverlässigen Betriebs
und der bei Einsatz von Dampf, Sauerstoff oder Dampf/Sauerstoff‐Gemischen vorteilhaften
Gaszusammensetzung für die Wasserstoffherstellung im Bereich einiger
MW th Feuerungswärmeleistung gut geeignet. Aus diesem Grund basiert der Großteil
der in dieser Arbeit betrachteten Verfahren auf der Wirbelschichtvergasung.
Beim Flugstromvergaser wird der Brennstoff zusammen mit dem Vergasungsmittel
eingeblasen. Die Vergasung erfolgt während des pneumatischen Transportes durch
den Reaktor. Um fein verteilt eingeblasen werden zu können und entsprechend
kurze Reaktionszeiten zu erreichen, muss der Brennstoff in feiner Körnung oder
als Slurry vorliegen. Im Falle der Biomassevergasung wird die Biomasse bei den
bisher ausgeführten Anlagen stets in einer ersten thermochemischen Stufe, beispielsweise
durch Pyrolyse, vorbehandelt [51]. Flugstromvergaser werden im Vergleich
zu Wirbelschicht‐ und Festbettvergasern bei wesentlich höheren Temperaturen
von 1.200 bis 2.000 °C oft mit Sauerstoff als Vergasungsmittel betrieben [35].
Die Asche wird flüssig als Schlacke abgezogen. Aufgrund der hohen Temperaturen
enthält das Rohgas nahezu keine Teere und nur sehr geringe Mengen an kurzkettigen
Kohlenwasserstoffen wie Methan. Flugstromvergaser sind gut für einen druckaufgeladenen
Betrieb geeignet. Ein Nachteil ist der relativ hohe technische Aufwand
und die damit verbundenen hohen Investitionskosten zur Beherrschung der
hohen Temperaturen und zur Konditionierung des Brennstoffs. Aufgrund dessen
werden Flugstromvergaser bisher bevorzugt in großen Anlagen mit Feuerungswärmeleistungen
von einigen 100 MW th zur Kohlevergasung eingesetzt [52]. Aufgrund
der guten Rohgasqualität eignen sich Flugstromvergaser aus technischer
Sicht gut für die Wasserstoffherstellung.
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