Thermische Konversion Flashcards
Wie ist die Luftzahl definiert?
lambda=mo2/mo2,min
Die Luftzahl ist das Vielfache des stöchiometrischen Luftbedarfs, der für die vollständige Verbrennung gebraucht wird.
Was sind die Hauptprodukte der Verbrennung?
Wärme, Wasser, CO2
Welches Verfahren läuft für gewöhnlich unter höheren Temperaturen ab: Vergasung oder Pyrolyse (Entgasung)?
- Pyrolyse: > 250 °C
* Vergasung: > 600 °C
Was sind die Hauptprodukte der Pyrolyse (Entgasung)?
CO, Methan
Was sind die Hauptprodukte der Vergasung?
CO, H2, CO2
Nennen Sie die Prozessparameter der Pyrolyse.
- Prozesstemperatur
- Verweilzeit
- Anlagendruck
- Eigenschaften des Eingangsstoffes
- Aufheiz-/Abkühlgeschwindigkeit
- Durchmischung
Nenne die Prozessparameter der Vergasung.
- Prozesstemperatur
- Verweilzeit
- Anlagendruck
- Zusammensetzung des Eingangsstoffes
- Vergasungsmittel
- Durchmischung
Was sind eingesetzte Vergasungsmittel bei der Vergasung?
Luft, Sauerstoff, Wasserdampf, Kohlendioxid.
Nennen Sie die Produkte der Pyrolyse.
Pyrolysekoks, Pyrolysegas inklusive nicht kondensierter Gase, Pyrölyseöl inklusive wässriger Phase.
Teilen Sie die Pyrolyse nach der Temperatur und der Geschwindigkeit ein.
Geschwindigkeit (oder auch Gasverweilzeit):
• Langsam: VWZ > 5 s
• Konventionell: VWZ: 2-5 s
• Schnell (Flash): VWZ: < 1 s, Aufheizgeschwindigkeit > 1000 K/S
Temperatur:
• Niedertemperaturpyrolyse: < 500 °C (Hauptprodukt: Holzkohle)
• Mitteltemperaturpyrolyse: 500-800 °C (Hauptprodukt: flüssige Bestandteile)
• Hochtemperaturpyrolyse: > 800 °C (Hauptprodukt: Gase)
Weshalb kann es bei der Pyrolyse von Kohle zu Blähungen kommen?
Auf Grund des während der Erhitzung zunehmenden Strebens der Gase nach außen zu diffundieren, der Abbau allerdings nicht schnell genug erfolgt, treten innere Spannungen in der Kohle auf, die zu Blähungen führen.
Was ist ein besonderes Merkmal des Halbkoks?
Das ausgeprägte Porensystem und die damit einhergehende große Oberfläche.
Nennen Sie die heterogenen Hauptreaktionen der Vergasung inklusive Formel.
- Vollständige Verbrennung: C + O2 -> CO2
- Unvollständige Verbrennung: C + 1/2O2 -> CO
- Heterogene Wassergas-Reaktion: C + H2O -> CO + H2
- Boudouard-Reaktion: C + CO2 -> 2CO
- Hydrierende Vergasung: C + 2H2 -> CH4
Lernhilfe:
in jeder Reaktion als Edukt ein C
überall CO als Produkt nur bei hydrierend nicht hydrierend mit h, deswegen H2
Nenne die homogenen Hauptreaktionen der Vergasung inklusive Formel
- Homogene Wassergasreaktion: CO + H2O -> CO2 + H2
- Methanbildung: CO + 3H2 -> CH4 + H2O
- CO-Oxidation: CO + 1/2 O2 -> CO2
- H2-Oxidation: H2 + 1/2 O2 -> H2O
Wie erfolgt die Wärmebereitstellung bei der Vergasung und welche Probleme treten dabei auf?
a) Autotherm: Der Brennstoff wird teiloxidiert, jedoch werden dabei mehr Teere gebildet.
b) Allotherm: Die Beheizung erfolgt über den Brennstoff, Dampf oder Ähnlichem, da die Beheizung über die Wand nicht ausreicht. Allerdings ist der Eintrag von Wärme in den Reaktor technisch schwierig.
Welche Reaktortypen der Vergasung kennen Sie?
a) Festbett: Gleichstromvergaser, Gegenstromvergaser
b) Wirbelschichtreaktor: Stationär, Wirbelschicht
c) Flugstromvergaser
Welche Faktoren beeinflussen die Auslegung des Reaktors für eine Vergasung?
Brennstoffleistung, Anpassungsfähigkeit des Maßstabs, Teer-/Staubbelastung.
Nennen Sie die Ihnen bekannten Reaktionsträger (Radikale) einer Verbrennung.
- O
- OH
- H
- N
- Cl
Welche Vorteile einer Rostfeuerung kennen Sie
\+ geringe Aufbereitungsanforderung \+ übersichtlicher Aufbau \+ einfacher Betrieb \+ hohe Verfügbarkeit \+ geringer Eigenkraftbedarf
Welche Nachteile einer Rostfeuerung kennen Sie?
- hohe Feuerungsverluste (2-4 %)
- hohe Abgastemperaturen
- ungeeignet für feinkörnige Brennstoffe
Welche Vorteile weist die zirkulierende Wirbelschicht gegenüber der stationären Wirbelschicht auf?
+ besserer Ausbrand
+ geringerer Bedarf an Kalk zur Schwefeleinbindung
+ günstige Emissionswerte
+ bessere Leistungsregelung
+ Fehlen erosionsgefährdeter Tauchheizflächen (in Bett integrierte Wärmeübertrager)
Nennen Sie zwei Ihnen bekannte Flammentypen und jeweils zwei Bespiele (laminar und turbulent).
- Diffusionsflamme: Kohlenstaubfeuerung, Flugzeugturbine, Dieselmotor (alle turbulent), Kerze, Holzfeuer (beide laminar)
- Vormischflamme: Otto-Motor (turbulent), Bunsen-Flamme (laminar)
Wie erfolgt die Wärmebereitstellung während der Pyrolyse?
- Indirekte Beheizung über die Reaktorwand
* Direkte Eingabe eines heißen Wärmeträgers
Welche Reaktortypen sind für die Flashpyrolyse geeignet?
- Stationäre Wirbelschicht
- Zirkulierende Wirbelschicht
- Doppelschneckenreaktor
- Vakuumreaktor
- Ablative Reaktoren
Welche Nebenprodukte entstehen bei der Vergasung?
- Koks
- Gasförmige Kohlenwasserstoffe
- CO2, H2O, N2
- Teere und Staub
Welchen Einfluss hat die Luftzahl auf die Temperatur und Gaszusammensetzung?
Vgl. Abbildung
Welcher Vergasungsreaktortyp erzeugt die höchste Teerfracht?
Gegenstromvergaser (Luft)
Welcher Vergasungsreaktortyp erzeugt die höchste Staubfracht?
Wirbelschichtvergaser (Luft)
Welcher Vergasungsreaktortyp erzeugt den höchsten Heizwert?
Wirbelschichtreaktor (Dampf)
Welche Bestandteile beinhalten Teere?
PAK, Benzol, Naphtalin, weitere Monoaromaten
Definieren Sie die Begriffe Flammpunkt und Zündtemperatur.
• Flammpunkt:
Niedrigste Temperatur, bei der so viel Brennstoff verdunstet, dass sich mit Luft durch Fremdzündung entflammbare Gemische bilden können.
• Zündtemperatur: Temperatur, bei der sich das entflammbare Gemisch ohne äußeren Zündfunken von selbst entzündet.
Was beschreibt die adiabate Verbrennungstemperatur?
Die maximale oder adiabate Flammentemperatur ist definiert als die Temperatur, die erreicht wird, wenn bei vollständiger Verbrennung keine Wärmeabfuhr an die Umgebung stattfindet.
Wozu dient die Verbrennungsrechnung?
- Berechnung des Abgasstroms und der Abgaszusammensetzung
- Bilanzierung des In- und Outputs
- Voraussetzung für die Anlagenplanung
Was ist die Grundlage der Verbrennungsrechnung?
- C,H,O,S (N,Cl)
- Feuchtigkeitsgehalt
- Aschegehalt
Nennen Sie die Probenzustände bei der Brennstoffcharakterisierung.
Vgl. Abbildung
Nennen Sie die Probenzustände bei der Brennstoffcharakterisierung.
- Gleichstrom
- Mittelstrom
- Gegenstrom
Welche Störungen können während der Verbrennung auftreten?
- Anbackungen
- Chlorkorrosion der Überhitzerheizflächen
- Kalte Zonen durch zu geringe oder deutlich zu hohe Luftzahl
- Verschlackungen
- Hot Spots wegen Lambda = 1
