DFG-Projekt: KoksAgglomeration

DFG-Projekt: KoksAgglomeration – Agglomerationsverhalten von stationären Wirbelschichten bei der Vergasung biogener Brennstoffe mit niedrigschmelzenden Aschen

Untersuchung und Identifikation von Agglomerationsmechanismen während der Wirbelschichtvergasung bei erhöhtem Restkoksgehalt und Entwicklung neuer Methoden zur on-line Detektion

Projektnummer: 389368186

Laufzeit: 12.2017 – 02.2022

Die Untersuchung von Ascheschmelzverhaltens in Wirbelschichtfeuerungen ist seit einigen Jahren Forschungsschwerpunkt am EVT.

Auf dem Bild befindet sich ein Anlageaufbau mit einem Wirbelschichtreaktor im Labormaßstab zur Untersuchung von Agglomerationsvorgängen.
Abb. 1: Wirbelschichtversuchsreaktor zur Agglomerationsdetektion

 

Das DFG-geförderte Projekt „KoksAgglomeration“ beschäftigt sich mit der Agglomerationsneigung biogener Brennstoffe bzw. deren Aschen in Wirbelschichtvergasern. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem Restkoks, der sich während des Betriebs in der Brennkammer anreichert.

 

Bild a zeigt ein Sandkorn, welches durch eine gehärtete Flüssigkeitsbrücke aus Asche mit einem anderen Sandkorn verbunden ist. Bild b zeigt die Oberfläche eines Sandkornes mit gehärteter Flüssigkeitsbrücke, bei der das andere Sandkorn weggebrochen ist.
Abb. 2: • REM Analyse von Agglomeration: Flüssigkeitsbrücken und Sinterstrukturen

 

Die Arbeiten zielen darauf ab,

  • die Zuverlässigkeit der Erkennung des Agglomerationsbeginns durch eine hochfrequente Auswertung von Druckschwankungen zu erhöhen und damit die veränderte Agglomerationsneigung von Wirbelschichten bei der Vergasung (im Vergleich zum Verbrennung) mit hohen Koksanteilen experimentell zu untersuchen;
  • die Entstehung von Agglomeraten einzelner mit flüssigen Schmelzfilmen und Kokspartikeln bedeckter Bettmaterialpartikel bei Kollisionsereignissen mittels der Lattice-Boltzmann Methode zu simulieren, um daraus temperaturabhängig Kriterien für die Agglomerationsneigung auf Einzelkornskala abzuleiten.

Schließlich sollen die experimentellen Erkenntnisse und das Simulationsmodell dazu dienen, die tatsächlich zugrundeliegenden Mechanismen der Agglomerationsbildung, insbesondere des Kokseinflusses bei der thermischen Wirbelschichtvergasung zu identifizieren. Durch Simulationen großer Partikelkollektive sollen die in den Simulationen gewonnenen Agglomerationskriterien überprüft und mit dem realen Verhalten im Vergasungswirbelschichten abgeglichen werden.

 

Ansprechpartner:

Steffen Leimbach, M. Sc.

Department Chemie- und Bioingenieurwesen (CBI)
Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik

Dr.-Ing. Dominik Müller

Department Chemie- und Bioingenieurwesen (CBI)
Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik