Allotherme Vergasung von Biomasse in indirekt beheizten Wirbelschichten:
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| Format: | Hochschulschrift/Dissertation Buch |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
2007
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| Schriftenreihe: | Fortschritt-Berichte VDI
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1 Einführung 1
2 Allotherme Vergasung Stand der Technik 7
2.1 Steam Reforming Prozess 7
2.2 Beheizung des Vergasers mittels gasförmigem Wärmeträger 9
2.2.1 Wärmeträger Rauchgas 9
2.2.2 Wärmeträger Helium 10
2.3 Beheizung des Vergasers mittels festem Wärmeträger 11
2.3.1 Wärmeträger Wirbelschicht Bettmaterial (Sand) 11
2.3.2 Stahl /Keramikkugeln als Wärmeträger 13
3 Vergaserbeheizung durch einen Wärmeträger mit
Phasenübergang Wärmerohre 14
3.1 Funktionsweise des Wärmerohres 14
3.2 Funktionsprinzip des Heatpipe Reformer 15
3.3 Heatpipe Reformer Anlagenkonzepte 16
3.3.1 Konzept mit Gasturbine 16
3.3.2 Konzept mit Brennstoffzelle (SOFC) 17
4 Grundauslegung des Heatpipe Reformers 19
4.1 Anordnung der Hauptkomponenten 19
V
4.2 Auslegungsparameter 21
5 Wärmebedarf für die allotherme Vergasung 24
5.1 Theoretische Betrachtung 25
5.1.1 Wärmetönung 25
5.1.2 Latente Wärme 30
5.1.3 Fühlbare Wärme 31
5.1.4 Abwärmeverlust 33
5.1.5 Gesamter Wärmebedarf 34
5.2 Experimentelle Untersuchung 36
5.2.1 Versuchsaufbau 36
5.2.2 Versuchsbeschreibung 39
5.2.3 Messdatenerfassung 40
5.2.4 Gasanalyse 41
5.2.5 Auswertung der Messdaten und Bilanzierung 45
5.3 Messergebnisse 48
5.3.1 Gasqualität 48
5.3.2 Wärmebedarf 52
5.4 Diskussion 59
5.4.1 Verweilzeit 59
5.4.2 Chemisches Gleichgewicht 60
5.4.3 Kohlenstoffumsatz 69
5.4.4 Kaltgaswirkungsgrad 72
5.4.5 Schlussfolgerung 76
6 Wärmeübertragung in der Wirbelschicht 78
6.1 Theoretische Betrachtung 79
6.1.1 Minimierung der erforderlichen Wärmeübertragungsfläche 79
6.1.2 Wärmeübergang zwischen Wärmerohr und Wirbelschicht 81
6.2 Experimentelle Untersuchung des Wärmeübergangs 83
6.2.1 Wärmeübergang an glatten Wärmeübertragungsflächen 83
6.2.2 Wärmeübergang an berippten Wärmeübertragungsflächen 84
6.3 Diskussion 87
6.3.1 Einfluss der Rippengeometrie auf den Wärmeübergang 87
6.3.2 Wärmeübertragung unter Vergasungsbedingungen 9°
/i
7 Wärme und Stofftransport im Wärmerohr 94
7.1 Theoretische Grundlagen 94
7.1.1 Wahl des Wärmeträger Fluides 94
7.1.2 Leistungsgrenzen des Wärmerohres 95
7.1.3 Auslegung der Kapillarstruktur 98
7.1.4 Anwesenheit nichtkondensierbarer Gase 101
7.2 Experimentelle Untersuchung 106
7.2.1 Versuchsaufbau 106
7.2.2 Versuchsbeschreibung 107
7.3 Messergebnisse 107
7.3.1 Aufwärmphase 107
7.3.2 Vergasungsbeginn 110
7.3.3 Wasserstoffdiffusion 112
7.3.4 Länge der aktiven Kondensationszone 114
7.4 Diskussion 115
8 Zusammenfassung 117
8.1 Wärmebedarf für die Vergasung 117
8.2 Wärmeübergang in der Wirbelschicht 118
8.3 Wärme und Stofftransport im Wärmerohr 119
8.4 Ausblick 120
9 Anhang Tabellen 122
10 Literaturverzeichnis 126
VII
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