Evaluation of gas impurity reduction of different feedstocks over the gas cleaning process of a 1 MW demonstration-scale dual fluidized bed gasification plant

Abstract

Um dem steigenden Interesse an Treibstoffen aus Biomasse und abfallbasierten Brennstoffen nachzukommen, wurde das bereits etablierte Prozesssystem der Dampf-Gaserzeugung mittels des Zweibettwirbelschichtverfahrens (DFB) an der TU Wien weiterentwickelt. Im Jahr 2022 wurde die neue Generation der Technologie mit adaptiertem Reaktordesign in einer 1 MW Demonstrationsanlage am Forschungsstandort (Syngas Platform Vienna) der Firma BEST Bioenergy and Sustainable Technologies GmbH das erste Mal in diesem Maßstab demonstriert. Die Abscheidung von im Gas vorhandenen Verunreinigungen passiert bis zu einem gewissen Grad in einem an den Gaserzeugungsreaktor anschließenden neuen konzipierten Gasreinigungssystem bestehend aus Strahlungskühler, Zyklon, Heißgasfilter, Wasserquench und RME-Wäsche. Seit der Inbetriebnahme wurden bereits fünf Versuchskampagnen mit unterschiedlichen Brennstoffen und verschiedenen Probenahmen und Messungen durchgeführt. Im Zuge dieser Masterarbeit wurden die Versuche an der Anlage praktisch begleitet und die Analysenergebnisse der Gasreinigung der ersten vier Versuchskampagnen hinsichtlich Wasser-, Partikel-, Teer-, Ammoniak und Schwefelwasserstoffgehalt ausgewertet. Ein Vergleich der Ergebnisse für unterschiedliche Brennstoffe über die einzelnen Reinigungsstufen wurde durchgeführt. Darüber hinaus wurden die aktuelle Datenlage mit bereits publizierten Ergebnissen aus Anlagen, welche das konventionelle Reaktordesign verwenden, vergleichen. Die Resultate zeigen eine vergleichbare oder verbesserte Abscheidung von Verunreinigungen der neuen gegenüber der bisher etablierten Gasreinigung.

In order to meet the increasing interest in fuels from biomass and waste-based fuels, the already established process system of steam gasification using the dual-bed fluidized bed (DFB) process was further developed at TU Wien. In 2022, the improved technology using an adapted reactor design was demonstrated for the first time in a scaled-up 1 MW demonstration plant at the research site (Syngas Platform Vienna) of BEST Bioenergy and Sustainable Technologies GmbH. The separation of impurities present in the product gas takes place - up to a certain level - in a newly designed gas cleaning system connected to the gasification reactor, consisting of a radiant cooler, cyclone, hot gas filter, water quench and RME scrubber. Since commissioning, five experimental campaigns have already been carried out with different fuels and various sampling and measurements. In the course of this master's thesis, the tests at the plant were practically accompanied and the analysis results of the gas cleaning of the first four experimental campaigns were evaluated with regard to water, particle, tar, ammonia and hydrogen sulfide content. A comparison of the results for different fuels across the cleaning stages was undertaken and compared with data from plants using the conventional reactor design of the DFB system. The results show a comparable or improved separation of impurities in the new system compared to the previously used system.