HTCW und andere Vergasungsmethoden

Vergasungsverfahren haben gegenüber der Verbrennung einen prozessimmanenten Vorteil, da sie:

1). Aus dem Einsatzmaterial Synthesegas erzeugen

2). Das Gas vor der der weiteren Nutzung reinigen

3). Es effizient verbrennen, um Elektroenergie / Dampf zu erzeugen

4). Alternativ das Gas in Diesel oder Methanol umwandeln

Die Qualität eines Vergasungsprozesses kann an seinem Synthesegas gemessen werden. Ein hochwertiges Synthesegas hat einen hohen Heizwert und ist frei von Teeren. Teere werden durch die hohen Temperaturen beseitigt sowie durch die Sicherstellung einer ausreichenden Versorgung mit Luft oder Sauerstoff, um die Vergasungsreaktionen vollständig abzuschließen.

Efficiency v Temp Graph

Ein hoher Heizwert wird jedoch nur durch eine nicht übermäßige Zugabe von Luft oder Sauerstoff erreicht, deshalb ist für einen optimalen Betrieb eine gute Kontrolle erforderlich. Dies wird beim HTCW Verfahren durch die computergestützte Sauerstoffeindüsung sichergestellt.

Es gibt verschiedenste Vergasertypen, die in solche eingeteilt werden können, die mit Sauerstoff oder angereichter Luft als Vergasungsmittel arbeiten wie HTCW, und solche die mit Luft als Vergasungsmittel arbeiten. Luft ist natürlich billiger als Sauerstoff, deshalb könnte angenommen werden, dass ein luftgestützter Vergaser billiger sei - aber ist er besser?

  • Durch den Stickstoff, der in der verwendeten Luft des luftgestüzten Vergasers enthalten ist, wird eine größere Menge an Synthesegas produziert. Infolgedessen muss ein luftgestützer Vergaser größer als ein sauerstoffgestützer Vergaser sein
  • Weiterhin schafft der enthaltene Stickstoff von typischerweise 45% Probleme für die nachgeschalteten Gasmotoren bzw. Turbinen, da sie größer ausgelegt werden müssen und ein hoher Wirkungsgrad demzufolge nur schwer erreicht werden kann
  • Auch muss zusätzlich der hohe Anteil an Stickstoff mit auf Vergasungstemperatur gebracht werden - ein Energieaufwand, der später verlorengeht, da das Gas nach Verlassen des Vergasers abgekühlt wird

Wirkungsgrad eines luftgestützten Vergasers
im Vergleich zu einem HTCW Vergaser (sauerstoffgestützt)

Das untenstehende Diagramm zeigt, dass der Wirkungsgrad eines Vergasungsprozesses mit steigender Temperastur sinkt. Gemäß einer unabhängigen Studie arbeitet der HTCW Vergaser bei 1.400°C mit demselben Wirkungsgrad wie ein luftgestützter Vergaser bei 850°C, wobei allerdings immer ein teerhaltiges Gas entsteht.

Die Industrien, die sich mit luftgestützten Vergasern beschäftigen, haben auf diese Herausforderung mit der Einführung sogenannter Plasmavergaser reagiert. Plasmaverfahren können Teere ebenso zuverlässig entfernen wie HTCW, jedoch bleibt natürlich das Problem des geringeren Wirkungs-
grades aufgrund der Notwendigkeit, den inerten Stickstoff mit aufzuheizen.

Durch einen Temperaturbereich von 1.400 - 1.600°C ergeben sich erhebliche Vorteile wie z.B.

  • Auf molekularer Ebene effektive Beseitigung giftiger Substanzen, die bei 1.000°C noch stabil sind (zum Beispiel PCB's)
  • Bildung metallischer und mineralischer Schmelzen, in denen toxische Substanzen eingebunden sind (keine Aschen)
  • Umwandlung schädlicher Stoffe (zum Beispiel Teere, Dioxine, Cr6 (Chromhexacarbonyl) in harmlose oder wesentlich weniger schädliche Zustände
  • Erhebliche Reduzierung von Reststoffen – am Ende des Prozesses verbleiben ca. 1-3% des Einsatzmaterials als zu deponierende Reststoffe, bestehend aus Salzen und Stäuben

Efficiency v Temp Graph

Quelle: I.P.S. Ltd

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