Zur Optimierung der Vergasung braucht es eine ausgezeichnete kontinuierliche Dosierung der Kohlepartikel - am besten einen Feststoffdosierer mit Schutz gegen Verklumpungen und fernsteuerbarer Einstellung der Dosiergeschwindigkeit.
LAMBDA Hi-DOSER und die Dosierung von Kohlepartikeln in der solarbetriebenen hydrothermischen Vergasung
Der Feststoffdosierer LAMBDA Hi-DOSER hat eine hervorragende Leistung zur kontinuierlichen Dosierung von Kohlepartikel (1.0–1.5 g/min) in der Machbarkeitsstudie für die solarbetriebene hydrothermische Kohlevergasung erbracht.
Die Entwicklung einer solarbetriebenen hydrothermischen Vergasung von kontinuierlich zudosierten Kohlepartikeln verspricht den Zugang zur Speicherung von Sonnenenergie (Concentrated Solar Power, CSP)) in Synthesegas und energieangereicherten Festbrennstoff.
Was steckt hinter dem Synthesegas und seiner Herstellung durch Kohlevergasung?
Das industriell aus der Kohlevergasung hergestellte Synthesegas, auch Syngas genannt, besteht hauptsächlich aus Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid (Kohlenstoffmonoxid, CO).
Synthesegas wird direkt als Brennstoff für Industrieöfen eingesetzt oder zum Antrieb von Turbinen für die Stromproduktion genutzt. Zudem wird das vielseitig erneuerbare Synthesegas in Kraftstoff wie Diesel, Methan und Methanol umgewandelt bzw. zu flüssigem Treibstoff weiterverarbeitet.
Die herkömmliche autotherme Kohlevergasung zur Herstellung von Synthesegas erfordert die Verbrennung von Kohle als Lieferanten der Prozesswärme, wodurch eine enorme Menge an Treibhausgas Kohlenstoffdioxid (CO2) emittiert.
Wie kann Treibhausgasemissionen bei der Kohlevergasung gesenkt werden?
Sonnenenergie als Wärmequelle für den Vergasungsprozess (anstelle der Kohleverbrennung wie bei der herkömmlichen autothermen Betriebsweise) senkt die Emissionen und verbessert deutlich die Klimabilanz.
Machbarkeitsstudie zur solarbetriebenen hydrothermischen Vergasung
Die Machbarkeit der hydrothermischen Kohlevergasung mit Solarbetrieb wurde von den Forschern der North China Electric Power University (NCEPU, Peking) in Zusammenarbeit mit dem Institut für Elektrotechnik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (IEE, CAS, Peking) 2022 nachgewiesen.
Für die Machbarkeitsstudie entwickelten die Forscher einen verbesserten Aufwind-Solarreaktor in Kombination mit Fallrohr und Festbett (CDFR) zur hydrothermischen Kohlevergasung.
Simulation von Sonneneinstrahlung
Um wetterunabhängig das solartechnische Verfahren experimentell zu untersuchen, diente anstelle der Sonneneinstrahlung ein Hochfluss-Solarsimulator (HFSS) als Energiequelle für die solarbetriebene Dampfvergasung von Kohlepartikeln in der Testanlage.
Welcher Feststoffdosierer eignet sich zur Dosierung von Kohlepartikeln?
Zur kontinuierlichen Dosierung der Kohlepartikel (1.0 – 1.5 g/min) für den Vergasungsprozess montierten die Forscher einen mikroprozessorgesteuerten LAMBDA Hi-DOSER Feststoffdosierer am Kopf der Versuchsanlage. Während den Untersuchungen wurde die Dosiergeschwindigkeit der Pulverzufuhr durch ein Programm in C++ Sprache angesteuert.
Die feingemahlene Kohle wurde mit Stickstoff (N2) umspült, wodurch die Kohlepartikel vor Verklebung geschützt blieben.
Die Wissenschaftler weisen in ihrer Veröffentlichung auf die gleichmässige Dosierung der Kohlepartikel während der kontinuierlichen Feststoffzufuhr hin, die einer Agglomeration der feinen Pulverteilchen vorgebeugt und so eine hervorragende Stabilität für den gesamten Vergasungsprozess zur Synthesegasproduktion bietet:
Abb. 1 - Versuchsaufbau für die solare Kohlevergasung zur Herstellung von Synthesegas (NCEPU, Peking; IEE, CAS, Peking): Solarbetrieb mit Hochfluss-Solarsimulator für den Fallrohr- und Festbettreaktor (CDFR) mit dem Feststoffdosierer LAMBDA Hi-DOSER am Kopf der Versuchsanlage.
Quelle: doi.org/10.1016/j.enconman.2022.115571 Tianle Dai, Cheng Xu, Qingmin Zhang, Xin Liu, Zheshao Chang, Yongping Yang. Experimental study of the solar-driven steam gasification of coal in an improved updraft combined drop-tube and fixed-bed reactor. Energy Conversion and Management, Volume 259, 2022, 115571, ISSN 0196-8904.
Welche Vorteile bietet ein LAMBDA Hi-DOSER Feststoffdosierer für die Kohlepartikel-Dosierung?
Der Vorteil der LAMBDA Hi-FLOW Feststoffdosierer besteht darin, dass dank der Antriebseinheit mit quarzgetriebener Elektronik (ähnlich wie bei elektronischen Uhren) der Motor genaustens angesteuert wird. Zudem ist der eingebaute Pulververteiler von einem offenen Spiraltyp, der keinen derartigen Druck auf das Dosiergut bzw. Verdichtung wie die herkömmliche Dosierschnecke ausübt.
Je nach Versuchsvolumen wird die Dosiereinheit mit einem 0.2L, 1L, 3L oder 6L Vorratsgefäss (Glas, optional beschichtet) bestückt. Für grössere Versuchsvolumen kann das Vorratsgefäss auch während der kontinuierlichen Feststoffdosierung nachgefüllt oder optional laufend mit Stickstoff gespült werden, damit das zu dosierende Pulver vor Verklumpungen geschützt wird. Das Vorratsgefäss verfügt diesbezüglich über einen Zulauf, der die Verdrängung der Luft mit Inertgas oder getrockneter Luft bereits im vorgelegten Dosiergut zulässt.
Wünschen Sie mehr Informationen zur Kohlepartikel- und Feststoffdosierung?
Weitere Informationen zur Feststoffdosierung von Kohlepartikeln finden Sie wie folgt:
- Machbarkeitsstudie für den verbesserten Aufwind-Solarreaktor in Kombination mit Fallrohr und Festbett (CDFR) für die hydrothermische Kohlevergasung:
https://doi.org/10.1016/j.enconman.2022.115571 - Montage auf Versuchsanlagen und Anschlussmöglichkeiten für die LAMBDA DOSER / Hi-DOSER Feststoffdosierer:
www.pulver-dosierer.de/faq/anschluss/ - Weitere Informationen zu Feststoffdosierern für Pulverportionierung mit Waage und für die kontinuierliche Pulverdosierung:
www.pulver-dosierer.de und www.lambda-instruments.com/de/pulverdosierer/
Schlüsselbegriffe: Synthesegas, Kohlepartikel, Feststoffdosierung, Vergasung, Treibhausgas, Solarenergie, Machbarkeitsstudie, Hochfluss-Solarsimulator, Hi-DOSER