Biobrennstoffdesign mit Mischungen aus landwirtdschaftlichen Reststoffen unter Berücksichtigung der Austauschbarkeit der Brennstoffkomponenten nach regionalem Aufkommen und der endnutzung in kleinen Anlagen

Das Teilprojekt Konversionsanalyse gliederte sich in die Teilgebiete Brennstoffanalyse und Konversionsanalyse. Im Teilgebiet Brennstoffanalyse wurden allgemeine Brennstoffanalysen durchgeführt. Die Ergebnisse bildeten die Grundlagen für die Auswahl der Brennstoffe und die Wahl der Zusammensetzung der Brennstoffmischungen. Die Untersuchungen zur Zusammensetzung wurden ergänzt durch die Bestimmung des Ascheerweichungsverhaltens mittels Ascheschmelzpunktmikroskops. Im Teilgebiet Konversionsanalyse wurde zur Durchführung der experimentellen Untersuchungen eine Versuchsanlage im Labormaßstab aufgebaut. Als zentrale Feuerungseinheit diente ein Wirbelschichtreaktor, zur in-situ-Analyse des Umsatzverhaltens der Brennstoffe kam eine gaspotentiometrische Sauerstoff-Festlektrolytsonde (GOP) zum Einsatz. Die GOP, im Eigenbau erstellt und dabei den apparativen sowie experimentellen Eigenheiten der Untersuchungen angepasst, detektierte die Abgaskomponenten oberhalb der Wirbelschicht bei der Verbrennung und Vergasung. Über ein Verbrauchsmodell des Konversionsmittels (O2 oder CO2) konnte dann mittels Bilanzierung der gemessenen Gaskomponenten die effektive Reaktionsgeschwindigkeitskonstante keff bestimmt werden. Diese Konstante verbindet die chemische Reaktionskonstante mit den hydrodynamischen Zuständen des Apparates und den Brennstoffeigenschaften (wie Körnung und BET-Ao) zu einer effektiven Reaktionsgeschwindigkeitskonstante. Die Modell- und Auswertealgortithmen wurden in eine Softwareroutine implementiert, so dass nach erfolgtem Umsatz des Brennstoffes die Ergebnisse unmittelbar zur Verfügung standen. Die Bestimmung von keff ist jeweils getrennt für die Oxydation und die Reduktion des Brennstoffes vorzunehmen. Deren Kombination ermöglicht durch Anwendung eines neu entwickelten Reaktormodells die Ableitung von keff-Werten für einzelne Betriebspunkte bei der Luftvergasung.