Grundlagen der Umwandlung fester Brennstoffe bei hohen Temperaturen und Druecken Schlussbericht

Zur Untersuchung der Kohlenstaubverbrennung unter erhoehter Temperatur und erhoehtem Druck wurde ein Versuchsprogramm im Labormassstab begonnen mit dem Ziel einerseits Messdaten zu liefern, um die numerische Simulation von grosstechnischen Kohlenstaubdruckverbrennungsanlagen zu ermoeglichen und andererseits das Verstaendnis elementarer Reaktionen unter den Bedingungen der Hochtemperatur-Hochdruck-Verbrennung zu verbessern. An einem neu entwickelten Fallrohrreaktor wurden Verbrennungsversuche bei Temperaturen bis zu 1500 C und Druecken bis zu 20 bar durchgefuehrt. Neue Methoden der in-situ Partikelbeobachtung basierend auf Phasen-Doppler-Anemometrie (PDA) und bildverstaerkten hochaufloesenden CCD-Kameras wurden weiterentwickelt und zur Bestimmung der Geschwindigkeitsverteilung und Oberflaechentemperaturen brennender Kohlepartikel eingesetzt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Geschwindigkeit und das Ausmass der Verbrennung bei erhoehten Druecken deutlich reduziert werden. Mit Hilfe einer geeigneten Thermowaage wurde die Kinetik des Ascheverdampfens und der Freisetzung von Alkalimetallverbindungen an einem mit Kochsalz beladenen Tonmineral als Modellsubstanz unter verschiedenen Atmosphaeren im Temperaturbereich von 200 bis 1550 C untersucht. Aus den Ergebnissen geht hervor, dass die Verdampfungsvorgaenge und Reaktionen stark durch die Anwesenheit von gasfoermigen Sauerstoffspezies beeinflusst werden. (orig.)A program of investigation into coal particle combustion at elevated temperatures and pressures in a laboratory scale drop tube reactor was begun. It is the aim of this work, both, to produce data for the mathematical modelling and simulation of full scale pressurised combustors and to improve the understanding of the elementary reactions involved in pulverised coal combustion at such conditions. Drop tube investigations were done at temperatures up to 1500 C and pressures up to 20 bar. New methods of in-situ particle observation like PDA and HR-CCD monitoring were developed for the determination of velocity distributions and surface temperatures of burning particles. Velocity and extent of devolatilisation are strongly reduced at high pressures. The apparent reaction rate coefficients showed significant pressure dependence. Using a suitable thermobalance kinetic parameters of the primary steps of the evaporation process of alkali compounds from coal ashes during combustion were determined. The volatilization and reaction of a NaCl loaded clay mineral as a model compound were investigated under different atmospheres in the temperature range of 200 to 1550 C. Results revealed that the evaporation and reaction processes are strongly influenced by oxygen species in the gas phase. The behavior can be interpreted by desorption and chemical reaction processes of the mineral matter. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: F97B2359+a / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie, Bonn (Germany)DEGerman