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Title
Modelling of the fast fluidized combustion reactor of a dual fluidized bed biomass gasification system / Priyanka Kaushal
AuthorKaushal, Priyanka
CensorHofbauer, Hermann
Published2006
DescriptionII, 137 Bl. : graph. Darst.
Institutional NoteWien, Techn. Univ., Diss., 2006
Annotation
Zsfassung in dt. Sprache
LanguageEnglish
Bibl. ReferenceOeBB
Document typeDissertation (PhD)
Keywords (DE)Modellierung, schnell fluidisiertes Bett, Verbrennungsreaktors, Biomasse-Koks
Keywords (EN)Modelling, fast fluidized bed, combustion reactor, biomass char
Keywords (GND)Biomasse / Vergasung / Koks / Verbrennung / Zirkulierende Wirbelschicht / Chemischer Reaktor / Modellierung
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-21711 Persistent Identifier (URN)
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Modelling of the fast fluidized combustion reactor of a dual fluidized bed biomass gasification system [1.73 mb]
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Abstract (German)

Die Arbeit fokussiert auf die Modellierung und Simulation des Vergasungsreaktors des 8 MWth Biomassekraftwerks Güssing/Österreich.

Neben der Restkoksverbrennung dient der Riser als Senke für kleine Mengen teerreicher Lösungsmittel und für durch Teer kontaminiertes Kondensat, welches in der Anlage anfällt. Das Modell ermöglicht die Beeschreibung von hochflüchtigen Brennstoffen und Wasser. Der Biomassekoks wird als homogene Matrix aus C, H und O betrachtet. In der vorliegenden Arbeit kann die Nettomenge an Kohle vom Vergaser zum Verbrennungsreaktor, sowie die Zusammensetzung (C, H, O) dieses Nettokoksflusses bestimmt werden. Die tatsächliche Koksmenge, die vom Vergaser zum Verbrennungsreaktor und teilweise, aufgrund des ebenfalls unvollständigen Umsatzes im Verbrennungsreaktor, zurück in den Vergaser gelangt. Im Bezug auf die Fluiddynamik ist der Riser in zwei Zonen unterteilt: eine dichte Zone und eine stark expandierte Transportzone.

Die dichte Zone wird als blasenbildendes Bett modelliert, mit Annahme einer modifizierten Zweiphasentheorie, die Transportzone hingegen wird durch einen Kern-Ring-Ansatz beschrieben. Weiters kann die Transportzone in zwei Unterzonen unterteilt werden: die mittlere und die obere Zone.

In der mittleren Zone erfolgt die Verdampfung und Entgasung der sekundär zugeführten Brennstoffe sowie des Wassers. In der oberen Zone treten heterogene Gas-Feststoffreaktionen und homogene Gasphasenreaktionen auf.

Für die Kinetik der Koksverbrennung und Koksvergasung werden Literaturwerte verwendet. Die Kokspartikel während der Umsetzung werden durch Verringerung der Größe bei konstanter Zusammensetzung beschrieben.

Für die Gase wird eine ideale Pfropfenströmung und für die Feststoffe eine ideale Durchmischung innerhalb jeder Zone angenommen. Aus diesem Grund werden die Massen- und Energiebilanz nicht in jeder Zelle, sondern global für jede Zone.

Abstract (English)

This work focuses on the modelling and simulation of the combustion reactor at the 8 MW fuel power DFB plant Guessing/Austria.

Apart from residual char combustion, the riser serves as a sink for the small amounts of rich tar solvent and tar contaminated water occurring in the plant. The model is able to deal with highly volatile fuels and liquid water. The biomass char is considered to consist of C, H, and O.

Within previous work, the net amount of char from gasifier to the combustion reactor could be determined as well as the composition (C, H and O) of this net char flux. The present work approaches the actual char that is transported from gasifier to combustion reactor and possibly partly returns to the gasifier due to incomplete conversion in the combustion reactor. With respect to the hydrodynamics, the riser is divided into two zones: dense zone and transport zone. The dense zone is modelled as bubbling bed assuming modified two phase theory, while the transport zone is modelled by a core-annulus approach. The transport zone is further divided into two sub zones: middle zone and upper zone.

In middle zone evaporation and degasification of introduced secondary fuels occur, and in the upper zone heterogeneous gas-solid and homogeneous gas phase reactions take place. Gases are considered in perfect plug flow and the solids are assumed to be ideally mixed within each zone. Therefore, the solids mass balance and the energy balance are formulated not in every cell, but globally for each zone.

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