Abkühlverhalten von Alkalien bei der Kohlevergasung:
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| Published: |
München
Hut
2012
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| Series: | Forschungsschriften des Lehrstuhls für Energiesysteme
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I N HA ITSVERZEICH N IS
ABBILDUNGSVERZEICHNIS IX
TABELLENVERZEICHNIS XIII
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS XV
1 EINLEITUNG 1
1.1 ENERGIEPOLITISCHE AUSGANGSSITUATION 1
1.2 TECHNOLOGIEOPTIONEN FUER EINE EFFIZIENTE STROMERZEUGUNG AUS KOHLE 2
1.3 GLIEDERUNG DER ARBEIT 5
2 STAND DES WISSENS 7
2.1 KOMBIKRAFTWERK MIT INTEGRIERTER KOHLEVERGASUNG (IGCC) 7
2.1.1 PROZESSUEBERBLICK 8
2.1.2 VERGASUNG 11
2.1.3 ROHGASKUEHLUNG 13
2.1.4 GASREINIGUNG 16
2.1.5 ALKALIPROBLEMATIK 19
2.2 ANSAETZE ZUR EXPERIMENTELLEN UNTERSUCHUNG DES ALKALI-ABKUEHLVERHALTENS
. . 25 2.2.1 DEPOSITIONSSONDEN IN VERSUCHSANLAGEN 25
2.2.2 DEPOSITIONSUNTERSUCHUNGEN IN FESTBETTSCHUETTUNGEN 28
2.2.3 DEPOSITIONSANALYSE MIT EINEM WAEGESYSTEM 29
2.2.4 WEITERE VERSUCHSKONZEPTE IM LABORMASSSTAB 31
2.2.5 DEPOSITIONSANALYSE IM INDUSTRIELLEN PROZESS 33
2.2.6 UEBERBLICK UEBER VERSCHIEDENE VERSUCHSSTRATEGIEN 35
2.3 MESSVERFAHREN ZUR BESTIMMUNG KONDENSIERTER UND GASFOERMIGER ALKALIEN
. . 35 2.3.1 DEPOSITIONSANALYSE NACH PROBENLEACHING 37
2.3.2 DEPOSITIONSANALYSE OHNE PROBENLEACHING 41
2.3.3 EXTRAKTIVE VERFAHREN ZUR ANALYSE GASFOERMIGER ALKALIEN 45
2.3.4 IN SITU VERFAHREN ZUR ANALYSE GASFOERMIGER ALKALIEN 48
2.3.5 UEBERBLICK UEBER DIE ALKALI-MESSVERFAHREN 54
2.4 MODELLIERUNG DER SPURENSTOFFDEPOSITION IM KRAFTWERKSPROZESS 56 2.4.1
THERMOCHEMISCHE GLEICHGEWICHTSMODELLE 56
2.4.2 AEROSOLMODELLE 60
V
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IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
3 AUFGABENSTELLUNG UND VORGEHENSWEISE 6 3
3.1 AUFGABENSTELLUNG 63
3.2 VORGEHENSWEISE 64
4 ENTWICKLUNG EINER DRUCKBETRIEBENEN ABKUEHL- UND KONDENSATIONSSTRECKE 67
4.1 KONZEPT DER VERSUCHSANLAGE 67
4.2 ABKUEHL- UND KONDENSATIONSZONE 68
4.2.1 FUNKTIONSPRINZIP 68
4.2.2 DEPOSITIONSSONDE MIT INNENLIEGENDEM STUFENTHERMOELEMENT 69 4.2.3
OPTISCHE PORTS MIT JUSTIERVORRICHTUNG 70
4.2.4 GASENTNAHME- UND QUENCHPORTS 72
4.3 ANLAGENVARIANTE MIT KOPPLUNG AN SPURSTOFFVERDAMPFER 73
4.3.1 FUNKTIONSPRINZIP 73
4.3.2 VERSCHIEBBARE VERDAMPFERSONDE MIT TEMPERATURUEBERWACHUNG . . . 76
4.4 ANLAGENVARIANTE MIT KOPPLUNG AN DRUCK-FLUGSTROMREAKTOR 77
4.4.1 FUNKTIONSPRINZIP 77
4.4.2 AUFBAU DES DRUCK-FLUGSTROMREAKTOIS 79
4.4.3 UEBERSTROEMBEREICH ZUR AKS 80
5 UNTERSUCHUNG D E R GASPHASENKONZENTRATION MITTELS ELIF-SPEKTROSKOPIE 8
3 5.1 VERSUCHSAUFBAU 83
5.2 ABBILDUNG INSTATIONAERER BETRIEBSZUSTAENDE 86
5.3 NACHWEIS STATIONAERER ANLAGENBETRIEB 87
5.4 FREISETZUNG VON ALKALIEN AUS TRESTER- UND ASCHERUECKSTAENDEN 89
5.5 QUANTITATIVE BESTIMMUNG DER ALKALIKONZENTRATION 92
6 UNTERSUCHUNG DER ALKALIABSCHEIDUNG MIT EINER DEPOSITIONSSONDE 9 5
6.1 VERSUCHSAUFBAU 95
6.2 BESTIMMUNG DER ALKALI-GASPHASENKONZENTRATION 96
6.3 BESTIMMUNG DER ABKUEHLGRADIENTEN 98
6.4 MAKROSKOPISCHE BETRACHTUNG DER DEPOSITIONSSONDEN 102
6.5 SEMI-QUANTITATIVE UNTERSUCHUNG DER ALKALIDEPOSITION MIT REM-EDX . .
. 105 6.5.1 ANALYSE UND AUSWERTUNG VON DEPOSITIONSSEGMENTEN 105
6.5.2 VERSUCHSMATRIX 107
6.5.3 REPRODUZIERBARKEIT VON EDX-MESSUNGEN 108
6.5.4 FEHLERDISKUSSION 108
6.6 UNTERSUCHUNG DER ALKALIDEPOSITION MIT AAS 110
6.6.1 ANALYSE UND AUSWERTUNG VON DEPOSITIONSSEGMENTEN 110
6.6.2 VERSUCHSMATRIX 111
6.6.3 REPRODUZIERBARKEIT DER DEPOSITIONSVERSUCHE 112
6.6.4 DEPOSITIONSVERSUCHE MIT VARIIERENDEN ABSOLUTDRUECKEN 118
VI
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS
6.6.5 DEPOSITIONSVERSUCHE MIT VARIIERENDEN PARTIALDRUECKEN 122
6.6.6 DEPOSITIONSVERSUCH MIT VARIIERENDEN ABKUEHLGRADIENTEN 124 6.6.7
FEHLERDISKUSSION 128
7 MODELLIERUNG DER ALKALI-DEPOSITION 1 3 1
7.1 THERMOCHEMISCHES GLEICHGEWICHTSMODELL 131
7.1.1 AUFBAU DES MODELLS 131
7.1.2 VERGLEICH DES THERMOCHEMISCHEN MODELLS MIT EXPERIMENTELLEN DATEN
134 7.1.3 ABWEICHUNGEN VOM THERMOCHEMISCHEN GLEICHGEWICHT 135 7.2
1-DIMENSIONALES PLUGFLOW-MODELL 139
7.2.1 AUFBAU DES MODELLS 140
7.2.2 VERGLEICH VON MODELLIERTEN UND EXPERIMENTELLEN ABSCHEIDERATEN . .
141 7.3 3-DIMENSIONALES CFD-MODELL 144
7.3.1 AUFBAU DES MODELLS 145
7.3.2 VERGLEICH VON MODELLIERTEN UND EXPERIMENTELLEN ABSCHEIDERATEN . .
146
8 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 1 5 1
8.1 ZUSAMMENFASSUNG 151
8.2 BEWERTUNG UND AUSBLICK 153
LITERATURVERZEICHNIS 155
VII
|
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