Centrales Agrar-Rohstoff Marketing- und Energie-Netzwerk e.V.


Für den zentralen Teil der Vergasungsanlage, in dem das Holz in ein heizwertreiches Produktgas überführt wird, kommen einige grundsätzlich verschiedene Bauarten in Frage. Die für den betrachteten Leistungsbereich relevante Bauartengruppe stellen die sogenannten Festbettverfahren dar, bei denen die Vergasung der Biomasse innerhalb eines meist stehenden, zylindrischen Behälters in „festgelegten“ Zonen erfolgt, welche die zugeführten Hackschnitzel nacheinander durchlaufen. Die zwei wesentlichen Bauarten sind der Gegenstrom- und der Gleichstromvergaser, deren Bezeichnungen sich aus der Führung des Gasstromes im Verhältnis zur Richtung der Brennstoffzuführung ableiten.

 

Gegenstromvergaser

Gegenstrom-VergaserIn einem Festbettvergaser, der nach dem Gegenstromprinzip arbeitet, bewegt sich wie in der Abbildung ersichtlich der Luft-/Gasstrom in die dem Brennstoff entgegengesetzte Richtung. In der Regel bedeutet dies, dass der Brennstoff von oben in den Vergaser gegeben wird, während die Luft von unten zugeführt und das Produktgas oben abgezogen wird. Dies führt dazu, dass Holzgas die Pyrolyse-Zone passieren muss und dort erhebliche Mengen an langkettigen Kohlenwasserstoffen, häufig mit der Sammelbezeichnung „Teere“ beschrieben, mit sich zieht. Die Entfernung der Teere, die für Nutzung des Produktgases in einem BHKW notwendig ist, stellt nicht nur eine große technische Herausforderung dar, sondern bedeutet angesichts der Teermengen im Gas eines Gegenstromvergasers auch eine erwähnenswerte Reduktion des Wirkungsgrades der Anlage, soweit diese Reststoffe nicht wieder in die Anlage zurückgeführt werden können. Aufgrund dieser Problematik werden Gegenstromvergaser trotz möglicher Vorteile hinsichtlich der Einsatzstoffunempfindlichkeit und der internen Wärmenutzung nur sehr selten angeboten.

Gleichstromvergaser

Gleichstrom-VergaserIm Gleichstromvergaser bewegen sich Luft-/Gasstrom und Brennstoff grundsätzlich in die gleiche Richtung. Meist erfolgt die Luftzufuhr in einer verengten Oxidationszone wie in der Abbildung dargestellt. Die Verengung hat das Ziel, trotz einer seitlichen Zuführung möglichst den gesamten Vergaserquerschnitt gleichmäßig mit Luft zu versorgen und für eine homogene Brennstoffverteilung in dieser Zone zu sorgen.      
Ein Gleichstromvergaser kann deutlich teerärmeres Holzgas erzeugen als ein Gegenstromvergaser. Allerdings können die theoretisch möglichen niedrigen Teergehalte in der Praxis häufig nicht erreicht werden. Dies liegt vor allem daran, dass Holz ein inhomogener Naturstoff ist, der zudem noch in ungleichmäßig großer und feuchter Form vorliegt. Zu kleine Hackschnitzel können die gleichmäßige Verteilung von Luft behindern, zu große Hackschnitzel können sich verklemmen und mit sogenannter „Brückenbildung“ die Bewegung des Materials durch die Anlage stoppen oder zumindest Bereiche schaffen, in denen die Gase bevorzugt strömen, und damit eine gleichmäßige Umsetzung behindern. Ist das Material lokal zu feucht, können an diesen Stellen durch vergleichsweise niedrige Temperaturen größere Mengen an Teeren verbleiben. In der Praxis führt dies dazu, dass selbst bei optimaler Reaktorkonstruktion und Prozessführung Produktgas auch aus einem Gleichstromvergaser nur dann in einem Motor genutzt werden kann, wenn es nach Austritt aus dem Vergaser von Teeren gereinigt wurde.


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