Performance evaluation of DFB gas generation based on a comparison of two research plants with 100 kW and 1 MW

Abstract

Die fatalen Folgen des Klimawandels machen deutlich, wie wichtig die Forschung nach alternativen Energiequellen ist. Biomasse, ob in Form von Holz oder Abfallstoffen, kann dabei maßgebend zur Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen beitragen. Auf der TU Wien befindet sich eine 100kW DFB Dampf Gaserzeugungsanlage, durch welche bereits unzählige Forschungsergebnisse hervorgingen. Am Forschungsstandort der BEST Bioenergy and Sustainable Technologies GmbH auf der Simmeringer Haide wurde darüber hinaus eine 1MW-Gaserzeugungsanlage mit zusätzlicher Produktgas- und Rauchgasreinigungsstrecke im Demonstrationsmaßstab fertig gestellt. Diese Arbeit befasst sich mit der Auswertung des ersten Dauerbetriebs dieser 1 MW Anlage mit Fokus auf die Performance. Für die Auswertung wurde der aufgezeichnete Temperatur- und Druckverlauf von knapp 6 Stunden Betriebszeit analysiert. Darüber hinaus wird die Leistung auf der Grundlage von leistungsindikativen Kennzahlen und der Produktgaszusammensetzung bestimmt. Beim Vergleich der Resultate zu bisher typischen Ergebnissen ergaben sich beachtliche Abweichungen, auf welche in dieser Masterarbeit eingegangen wird. Zusätzlich wird auf weitere Herausforderungen während der Inbetriebnahme, wie unterdimensionierte Schneckenförderer und Probleme mit Notspülungen hingewiesen. Um zukünftige Betriebsarten quantifizieren zu können, wird auf Richtwerte eingegangen und leistungsindikative Kennzahlen, welche bereits während des Betriebs von Nutzen sein können, werden erklärt. Die Diskrepanzen dieser Resultate mit bereits bestehenden Ergebnissen werden zusammenfassend reflektiert und Lösungsansätze für zukünftige Forschungsarbeiten am 1MW DFB Gaserzeuger erarbeitet.

The fatal consequences of climate change highlight the importance of research into alternative energy sources. Biomass, whether wood or waste materials, can make a significant contribution to independence from fossil fuels. At TU Wien there is a 100kW DFB steam gasification pilot plant which has already been operated numerous times and thus, a comprehensive set of research results are available. Additionally, at the research location of BEST Bioenergy and Sustainable Technologies GmbH at Simmeringer Haide, a 1 MW gasification plant with additional product gas and flue gas cleaning section has been completed on a demonstration scale.This work deals with the evaluation of the first continuous operation of 1 MW plant with focus on the performance. For the evaluation, the recorded temperature and pressure profile of nearly 6 hours of operation was analyzed. Additionally, performance is determined on the basis of performance indicators and product gas composition. When comparing the results to previously typical results, considerable deviations were found, which are discussed in this master thesis.In addition, further challenges during commissioning, such as undersized screw conveyors and problems with emergency flushing are discussed. In order to be able to quantify future operation modes, reference values are given and performance indicators, which can already be of benefit during operation, are explained. The discrepancies of these data with already existing results arereflected in summary and possible solutions for future research work on the 1MW DFB steam gasifier are elaborated.