Agglomerationsverhalten von stationären Wirbelschichten bei der Vergasung biogener Brennstoffe mit niedrigschmelzenden Aschen

• Antragsteller: Professor Dr. Jens Harting; Professor Dr.-Ing. Jürgen Karl
• Fachliche Zuordnung: Energieverfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 389368186

Kernproblem der energetischen Nutzung fester Brennstoffe in Wirbelschichten ist die Agglomeration von Bettpartikeln aufgrund niedrigschmelzender Brennstoffaschen. Bei der thermischen Vergasung unter reduzierenden Atmosphären und in Gegenwart von Restkokspartikeln wurden die zugrundeliegenden Agglomerationsmechanismen bislang noch nicht abschließend geklärt.Ziel des vorgeschlagenen Projektes ist es, die Mechanismen der Agglomerationsbildung bei der thermischen Wirbelschichtvergasung zu identifizieren. Dazu soll der Einfluss verschiedener Anlagenparameter, Ascheeigenschaften und die Auswirkungen hohen Restkoksgehalts untersucht und erklärt werden. Dazu kommen sowohl experimentelle als auch numerische Methoden zum Einsatz:Im ersten Projektteil soll zunächst der Agglomerationsbeginn in Laborwirbelschichtvergasern mit Hilfe einer hochfrequenten Drucksonde experimentell dezidiert vorhergesagt werden. Anschließend werden Experimente mit unterschiedlichen Aschen, Koksanteilen und Gasatmosphären durchgeführt.Im zweiten Projektteil werden Kollisionsereignisse und Haftprozesse mittels Lattice-Boltzmann-Simulationen zunächst an Einzelkörnern mit Schmelzfilmen und Koks-Oberflächenschichten betrachtet, um daraus Wechselwirkungspotenziale für die Agglomerationsneigung abzuleiten. Anhand eines skalierten Modells größerer Partikelkollektive wird schließlich das Wachstum und die Stabilität von Agglomeraten bei unterschiedlichen Bedingungen betrachtet. Durch den Abgleich mit den Erkenntnissen aus den Experimenten wird projektabschließend ein verifizierter Agglomerationsmechanismus für die thermische Vergasung vorgeschlagen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen