Extending the range of feedstock of the dual fluidized bed gasification process towards residues and waste

Abstract

Biomasse kann in Zweibett-Wirbelschichtvergasungsanlagen (DFB) mit hohem Wirkungsgrad zu Wasserstoff, Kohlenmonoxid und anderen brennbaren Gasen umgesetzt werden. Dieses Produktgas ist nicht nur zur Strom- und Wärmeerzeugung geeignet, sondern auch für chemische Synthesen von gasförmigen und flüssigen Treibstoffen und anderen Chemikalien. In dieser Dissertation wird nun die Erweiterung der Brennstoffpalette dieses Verfahrens auf Abfall- und Reststoff untersucht. In einer 100 kW DFB Technikumsanlage wurden verschiedene Arten von Altholz, Sägespäne, Autoshredder-Kunststoffe, Produktionsrückstände aus der Kunststofferzeugung sowie Regranulat getestet. Der Einfluss verschiedenen Brennstoffeigenschaften auf die Vergasung wird detailliert behandelt. Abfall- und Reststoffe sind zumeist inhomogen und von stark unterschiedlicher Qualität und stellen daher Herausforderungen für den Betrieb der Vergasungsanlage dar. Drei unterschiedliche Eigenschaften werden ausführlich beschrieben: i) Brennstoffe mit hohem Stickstoff-, Schwefel- und Chlorgehalt, ii) Brennstoff mit einem hohen Feinanteil und iii) Brennstoffe mit sehr hohem Flüchtigengehalt. Des Weiteren wird der Einfluss des Brennstoffeintrags in die Wirbelschicht untersucht.

The dual fluidized bed (DFB) gasifier is a proven technology for steam gasification of woody biomass. In this process, high quality product gas is generated that is rich in H2, CO and other combustible gases. This thesis aims for extending the range of feedstock for the DFB gasification process towards residues and waste. Therefore, different kinds of waste wood, sawdust, SLF-plastics and plastics from municipal solid waste, polymer production residues as well as PE regrind were tested in a 100 kW pilot plant. A focus is set on the influence of specific waste fuel properties on the gasification process, because residues and waste are mostly inhomogeneous, have varying quality and are most commonly challenging fuels for gasification plants. Three aspects are discussed thoroughly: i) fuels with high concentration of nitrogen, sulfur and chlorine, ii) fuels with an increased concentration of fine particles and iii) fuels with extremely high concentration of volatiles. In addition to that, the influence of the fuel feeding position is also evaluated.