Experimental Investigation of chemical-looping combustion utilizing gaseous and solid fuels

Stipendiatin/Stipendiat: Dr. Georg Ludwig Schwebel

Um dem anthropogen verursachten Klimawandel entgegen zu wirken, muss die Konzentration an Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre gesenkt werden. Die Verbrennung nach dem Chemical-Looping Prinzip, folgend als Chemical-Looping Verbrennung (CLV) bezeichnet, stellt eine vielversprechende Technologie dar, die einen Beitrag zur Minderung des CO2-Ausstoßes durch CO2-Abscheidung und Effizienzsteigerung leisten kann. Im Gegensatz zu konventionellen Verbrennungstechnologien findet bei der CLV der Sauerstofftransfer von der Luft an den Brennstoff über einen festen Sauerstoffträger, z.B. Metalloxid, statt. Der direkte Kontakt zwischen Brennstoff und Luft wird vermieden. Es entstehen einerseits ein näherungsweise aus Wasser (H2O) und CO2 bestehender sowie ein Restsauerstoff enthaltender Stickstoffstrom (N2) die beide einer energetische Nutzung zugeführt werden. Bisher wurde die CLV größtenteils für den Einsatz gasförmiger Brennstoffe untersucht. Vergleichsweise wenige Arbeiten existieren mit Bezug auf den Einsatz fester Brennstoffe. Am Lehrstuhl für Energie- und Umweltverfahrenstechnik der Universität Siegen soll ein CLV-Verfahren vorwiegend für den Einsatz fester Brennstoffe entwickelt werden. Dieses baut auf dem Anlagenkonzept des bekannten IPV®-Verfahrens auf und beinhaltet verschiedene Vorteile gegenüber bisher veröffentlichten Konzepten. Dazu gehört unter anderem ein geringerer Bedarf an Anlageneigenleistung durch die Verwendung eines Wanderbettreaktors dessen Einsatz zudem eine verbesserte Festbrennstoffumwandlung erwarten lässt. Für die Entwicklung bedarf es jedoch der experimentellen Grundlagenermittlung zum Einsatz fester Brennstoffe. In diesem Forschungsvorhaben werden dazu die Sauerstoffträger Fe2O3 und Ilmenit (FeTiO3) als Sauerstoffträger, sowie Biomasse und Steinkohle als Brennstoffe eingesetzt. Mit dem Ziel mehr über die Feststoffumwandlung bei der CLV zu erfahren, werden in aufeinander folgenden Schritten Untersuchungen mit den Sauerstoffträgern in den vorhandenen Laborreaktoren durchgeführt. Neu ist dabei die Methode, die Feststoffpyrolyse und die Reaktionen der entstehenden Pyrolysegase getrennt voneinander zu betrachten. Dadurch wird auch die Bestimmung gebildeter Koksablagerungen getrennt von den Restkoksmengen ermöglicht. Die gewonnenen Erkenntnisse werden anschließend in Versuchen überprüft, die durch den direkten Feststoffeinsatz gekennzeichnet sind. Aus der experimentellen Datenlage sollen weiterhin verschiedene Kenngrößen zur Entwicklung des CLV-Verfahrens errechnet werden. Die gewonnenen Erkenntnisse dienen ebenfalls der Erweiterung der bereits veröffentlichten Ergebnisse auf dem Gebiet des direkten Feststoffeinsatzes bei der CLV.

Förderzeitraum:
01.06.2008 - 31.05.2011

Institut:
Universität Siegen

Institut für Energietechnik

Betreuer:

E-Mail: E-Mail schreiben

URL: www.omnical.de

Grundlagenermittlung zur Chemical-Looping Verbrennung
Grundlagenermittlung zur Chemical-Looping Verbrennung