Investigation of solid-phase processes during the conversion of biogenic slurry in entrained-flow gasifiers

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Festphasenprozessen während der Vergasung von biogenem Slurry im Flugstrom. Motivation hierfür war die zur Zeit der Anfertigung mangelnde Verfügbarkeit an Literatur, welche ein umfassendes Bild der auftretenden Prozesse, sowie deren Relevanz aufzeigt. Aus den beiden Proben Weichholz und Weizenstroh wurden mehrere feste und flüssige Brennstoffe, wie auch Slurry gewonnen. Standard-Brennstoffe, charakteristisch für die hohen Temperaturen der Flugstromvergasung, wurden generiert. Es wurden die Effekte, welche die Reaktivität der Brennstoffe bei hohen Temperaturen beeinflussen, untersucht. Die Entwicklung und Anwendung fortschrittlicher experimenteller Methoden zur Untersuchung zahlreicher Effekte unter hohen Temperaturen stellt einer der Schwerpunkte der vorliegenden Arbeit dar. Verschiedene Modellansätze vervollständigen dabei die experimentellen Methoden. Als Teil der Hauptergebnisse werden intrinsische sowie effektive Reaktionskinetiken für die atmosphärische Flugstromvergasung von biogenem Slurry berichtet. Weitere Untersuchungen umfassen zudem die Fest-Flüssig-Interaktionen und Formierung von Koks während der Pyrolyse, das Verdampfen von Alkalimetallen bei hoher Temperatur, die Veränderung physkalischer und chemischer Brennstoffeigenschaften während der Hochtemperatur-Pyrolyse, wie auch Diffusions-, Sorptions- und morphologische Effekte während der heterogenen Vergasung bei hohen Temperaturen. Zudem wird ein Leitfaden zur Interpretation von Messergebnissen aus Vergasungsexperimenten bei hoher Temperatur gegeben. Die Schlussfolgerungen der vorliegenden Arbeit zusammenfassend, lässt sich feststellen, dass die Vergasung von Feststoff aus biogenem Slurry im Flugstrom primär durch die Koksmorphologie bestimmt wird, welche bei den vorherrschenden Temperaturen diffusive Effekte hervorrufen kann.