View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich
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5 Modellierung und Simulation der Anlagenteilkomponenten<br />
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T .<br />
Abgas, ein<br />
- - - 900°C<br />
--800°C<br />
Brenngas:<br />
Erdgas<br />
Volllastfall<br />
S/C=2,2<br />
T. =150 °C<br />
ein<br />
2 4 6 8 10 12<br />
/(kg/h)<br />
m Ab gas<br />
Bild 5.22: Einfluss der Abgasmenge und -temperatur (halbierte Brenngasmenge).<br />
Aus den Abbildungen wird deutlich, dass bei einem reduzierten Abgasstrom der Brenngasumsatz<br />
abnimmt. Bei sehr geringen Brenngasmengen wird schließlich unabhängig von der Abgaseintrittstemperatur<br />
ein Mindestumsatz von rund 12 % erreicht. An diesem Betriebspunkt werden<br />
lediglich die im Erdgas enthaltenen höheren Kohlenwasserstoffe umgesetzt, während die<br />
Reformertemperatur zu gering für einen signifikanten Methanumsatz ist. Bei sehr kleinen Abgasmassenströrnen<br />
unter 4 kg/h machen sich zusätzlich zu der durch die Reformierung höherer<br />
Kohlenwasserstoffe bedingten Abkühlung auch zunehmend die Wärmeverluste der Komponente<br />
bemerkbar. Für einen Vorreformierungsgrad von 25 % wird eine Abgasmenge von rund<br />
7 kg/h benötigt, was bei vier im System betriebenen Reformern ungefähr 15 % des Gesamtabgasmassenstromes<br />
ausmacht. Im Teillastbetrieb mit halbierter Brenngasmenge ist ein Abgasstrom<br />
von rund 4 kg/h erforderlich.<br />
Bild 5.23 zeigt Simulationsergebnisse für den unbeheizten Reformerbetrieb, bei dem die Reformierungswärme<br />
ausschließlich durch die Abkühlung des Brenngasstromes aufgebracht wird.<br />
Die Kurvenverläufe für einen dem Nennlastfall entsprechenden Brenngasstrom liegen etwas höher<br />
als bei einem Betrieb mit halbiertem Brenngasstrom, da aufgrund des doppelt so großen<br />
Wärmekapazitätsstromes die Wärmeverluste weniger bedeutend sind. Für einen Vorreformierungsgrad<br />
von 20 %, der derzeit für den SOFC-Betrieb angestrebt wird, muss das Brenngas mit<br />
rund 700°C in den Vorreformer eintreten. Die Simulationsrechnungen basieren auf Erdgas mit<br />
der in Tabelle 5.1 genannten Zusammensetzung.<br />
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