Höftberger, E. (2005). In-situ CO2-adsorption in a dual fluidised bed biomass steam gasifier to produce a hydrogen rich gas [Dissertation, Technische Universität Wien]. reposiTUm. http://hdl.handle.net/20.500.12708/177712
Zum Erreichen der Kyoto Ziele ist die Substitution fossiler Brennstoffe durch erneuerbare Energien (z.B.: Biomasse) ein viel versprechender Ansatz. Eine Möglichkeit um aus Biomasse Energie zu erzeugen, ist die Kraft Wärme Kopplung (KWK) mittels Biomassevergasung in der Wirbelschicht. Ein weiterer Ansatz zur Reduktion der Treibhausgase ist die Substitution von Verbrennungskraftmaschinen durch Brennstoffzellen, die mit Wasserstoff und Sauerstoff betrieben werden, wobei als Abgas nur Wasser entsteht. In dieser Arbeit werden diese beiden Ansätze kombiniert. So kann aus Biomasse direkt Wasserstoff hergestellt werden. Weitere Verwendungsmöglichkeiten für diesen Wasserstoff sind die chemische Synthese, die Eisenerzreduktion oder auch die Verbrennung in Gasmotoren zur Energieerzeugung. Dolomit und Kalzit werden zu diesem Zweck in einem Vergaser mit Zweizonenwirbelschicht mit einer thermischen Brennstoffleistung von 100 kW/h als Bettmaterialien getestet. Diese Bettmaterialien zeigen im untersuchten Vergasungstemperaturbereich von 600 °C - 700 °C adsorptive Eigenschaften gegenüber CO2. Dadurch kann der Wasserstoffgehalt in situ erhöht werden. Dass Bettmaterials wird bei 850 °C - 900 °C im Verbrennungsraum des Reaktors neuerlich kalziniert. Aufgrund der niedrigen Vergasungstemperaturen ist ein hoher Teergehalt zu erwarten. Zur Reduktion dieser werden Bettmaterialgemische aus adsorptiven und katalytisch aktiven Materialien getestet. Zur Ermittlung der Effizienz des Prozesses wird aufgrund der Versuchsergebnisse mit Hilfe von IPSEpro® eine Massen- und Energiebilanz erstellt. Mit diesen Ergebnissen wird dann ein theoretischer Scale Up zu einer Anlage mit einer Leistung von 8 MW Brennstoffeintrag simuliert. Abschließend werden diese Ergebnisse einer ökonomischen Betrachtung unterzogen und mit einer bestehenden Vergasungstechnologie verglichen. Das im Rahmen dieser Arbeit erarbeitete Wissen kann als Basis für die weitere Entwicklung des Adsorption Enhanced Reforming (AER) -Prozesses verwendet werden.
To reach the ambitious Kyoto goals the reduction of green house gases by the substitution of fossil fuels by renewable fuels like biomass is a promising way. One possibility to generate energy from biomass is the combined heat and power (CHP) generation, by gasification in a fluidised bed. Another focus for the reduction of green house gases is the substitution of conventional combustion engines by fuel cells operated with hydrogen and oxygen. Hence the only flue gas would be water. This work is the approach to combine these two attempts. So it is possible to create hydrogen form biomass. This hydrogen also could be used in other applications like chemical synthesis, iron ore reduction or in a conventional combustion engine. By this way also fossil fuels would be substituted by biomass. Within this work new bed materials are tested in a dual fluidised bed steam gasifier with a thermal input of 100 kW/h. The new bed materials show adsorption capacity towards CO2. So it is possible to increase the hydrogen content in a single step inside the gasification reactor at temperature range of 600 °C - 700 °C. The bed materials will be dolomites and calcites.The bed materials are re-calcined at temperatures of 850 - 900 °C in the combustion zone. Due to the low gasification temperature the expected tar concentration is high. Hence the effect of bed material mixtures of adsorptive and catalytic active bed materials is tested. To estimate the efficiency of the process the results of the test runs are used to establish mass and energy balances with IPSEpro®. With these results a theoretical scale up to an 8 MWFuel Input gasification plant is simulated. Finally the results are assessed economically and compared with the existing technology at the demonstration plant in Güssing. The knowledge obtained from this work can be used as basis for the further development of the Adsorption Enhanced Reforming (AER) Process.
