Experimentelle Untersuchung des zeitlichen Verbrennungsverhaltens von Partikeln aus Biomasse und Abfall

摘要

Das verstarkte Interesse am Einsatz von Brennstoffen aus Biomasse und Abfallen sowie Uberlegungen zur Einsparung fossiler Energietrager und einer CO_2-Reduzierung erfordern detaillierte Informationen uber das zeitliche Verbrennungsverhalten dieser stark unterschiedlichen Stoffe. Von Bedeutung sind in diesem Zusammenhang insbesondere die Dauer der Fluchtigenfreisetzung, die Ausbranddauer sowie der Einfluss der geometrischen Form und der physikalischen Struktur auf diese Grossen. Zur Charakterisierung der thermochemischen Umwandlung ist ein System zur zeitaufgelosten Messung des Verbrennungsverhaltens von Partikeln im Bereich von 3 mm bis 25 mm entwickelt worden. Dieser Grossenmassstab umfasst ein Partikelspektrum, das typisch fur die Nutzung von Biomassen in technischen Feuerungen ist. Die Fluchtigenzundung und der Koksausbrand sind durch die Umwandlung von Sauerstoff gekennzeichnet. Die Messung der Sauerstoffkonzentration stellt die Grundlage der Messmethodik der Versuchsanlage dar. Dazu wird ein in weiten Bereichen einstellbarer Heissgasvolumenstrom verwendet, der eine gezielte Variation der Temperatur, der Sauerstoffkonzentration sowie der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Partikel und dem Gasstrom ermoglicht. Die Sauerstoffkonzentration wird mit einem zeitlich hoch auflosenden in-situ Lasersystem gemessen. Die Messung ermoglicht eine zeitliche Analyse der durch den Pyrolyseprozess dominierten Phase und der Koksausbrandphase. Zur Gewahrleistung hoher, mit realen Verbrennungsprozessen vergleichbaren, Aufheizraten des Partikels wird dieses schlagartig in den Heissgasstrom eingebracht.