Termisk forgasning af biomasse

Sammenfatning af aktiviteter på DTU

Research output: Book/ReportPh.D. thesis

427 Downloads (Pure)

Abstract

The title of this Ph.D. thesis is: Thermal Gasification of Biomass. Compilation of activities in the ”Biomass Gasification Group” at Technical University of Denmark (DTU). This thesis gives a presentation of selected activities in the Biomass Gasification Group at DTU. The activities are related to thermal gasification of biomass. Focus is on gasification for decentralised cogeneration of heat and power, and on related research on fundamental processes. In order to insure continuity of the presentation the other activities in the group, have also been described. The group was started in the late nineteen eighties. Originally, the main aim was to collect and transfer knowledge about gasification of straw. Very quickly it became clear, that knowledge was insufficient and the available technology, in most cases, unsuitable for converting the Danish biomass. The need for such technology was politically motivated, and therefore research and developing activities were initiated. In this thesis the research activities and development activities have been described. The combination of these two types of activities is complex and difficult, but it is concluded, that the combination of these activities has been fruitful. The two- stage gasifier was developed for gasification aiming at decentralised cogeneration of heat and power. The development ranged from lap-top scale equipment to a fully automatic plant with more than 2000 hours of operation. Compared to most other gasification processes, the two- stage process has the advantages that it is producing gas with practically no tar, and the energy efficiency is high. Work on plants based on the two-stage process, has been initiated in several locations worldwide. A number of fundamental process-related subjects have been carried out. This have been related to etc. pyrolysis, char gasification, mathematical modelling, the use of additives to improve the characteristics of the ash, gas clean up, heat transfer in char and tar decomposition. It has been found that the tar decomposition in the two-stage process is carried out in two steps, in the partial oxidation process after the pyrolysis, and in the char bed. The operation of the two-stage gasifier showed that gas from this process was an excellent engine fuel. A spin-off process, the Low Temperature Circulating Fluid Bed Gasifier (LT-CFB) process is now the object of intense research and development. The advantages of that process is, that the main parts of the inorganic species from the biomass, which are undesirable in the power plant, is deposed in the ashes in the gasifier without the use of gas cleaning equipment. Originally the purpose of the activities was to find gasification processes, which “once and for all”, solves the main problems related to gasification, namely tar in the gas and deposits and corrosion caused by the ashes. It is concluded, that this is fulfilled. The perspective of the activities that have been completed up to now is that the two- stage process will find worldwide use for decentralised cogeneration plants and that the LT-CFB gasifier will find worldwide use for gasifying “difficult” biomasses.
Original languageDanish
Place of PublicationKgs. Lyngby
PublisherTechnical University of Denmark
Number of pages134
ISBN (Print)87-7475-321-5
Publication statusPublished - 2005
SeriesMEK-ET-PhD-2004-01

Cite this

Henriksen, U. B. (2005). Termisk forgasning af biomasse: Sammenfatning af aktiviteter på DTU. Kgs. Lyngby: Technical University of Denmark. MEK-ET-PhD-2004-01
Henriksen, Ulrik Birk. / Termisk forgasning af biomasse : Sammenfatning af aktiviteter på DTU. Kgs. Lyngby : Technical University of Denmark, 2005. 134 p. (MEK-ET-PhD-2004-01).
@phdthesis{15611a32f7134e54a278bf45101928c0,
title = "Termisk forgasning af biomasse: Sammenfatning af aktiviteter p{\aa} DTU",
abstract = "Titlen p{\aa} denne Ph.D. afhandling er: Termisk forgasning af biomasse. Sammenfatning af aktiviteter p{\aa} DTU. Afhandlingen giver en sammenfatning af aktiviteterne, under det der i dag hedder Biomasseforgasningsgruppen p{\aa} DTU. Aktiviteterne omhandler termisk forgasning af biomasse. Der er fokuseret p{\aa} forgasning sigtende p{\aa} decentral kraftvarme og p{\aa} procesunderst{\o}ttende grundl{\ae}ggende forskning. Herudover er der, for sammenh{\ae}ngens og fuldst{\ae}ndighedens skyld, givet en oversigt over de {\o}vrige aktiviteter. Gruppens aktiviteter startede sidst i firserne. I starten sigtedes der mod at indsamle og formidle viden inden for omr{\aa}det. Det viste sig dog snart, at der p{\aa} dav{\ae}rende tidspunkt ikke fandtes tilstr{\ae}kkelig viden, og slet ikke tilg{\ae}ngelig teknologi til at forgasse den danske biomasse. Da man fra politisk side {\o}nskede en s{\aa}dan teknologi tilvejebragt, startedes forsknings- og udviklingsaktiviteterne. I afhandlingen beskrives relationerne mellem de forskningsm{\ae}ssige og de udviklingsm{\ae}ssige aktiviteter som komplicerede og sammenflettede. Samtidig vurderes, at denne sammenfletning netop har givet grobund for et vellykket forl{\o}b, der har f{\o}rt frem mod de {\o}nskede teknologiske resultater. Vedr{\o}rende ”forgasning sigtende p{\aa} decentral kraftvarme” er totrinsprocessen udviklet. Udviklingsforl{\o}bet r{\ae}kker fra laboratorieopstillinger frem til en fuldautomatisk forgasser, der har k{\o}rt i over 2000 timer. Sammenlignet med de fleste andre forgasningsprocesser, har totrinsprocessen de fordele, at den producerer en praktisk talt tj{\ae}refri gas og har h{\o}j energieffektivitet. Der arbejdes nu flere steder i verden med etablering af forgassere baseret p{\aa} totrinsprocessen. Vedr{\o}rende ”generelle emner”(procesunderst{\o}ttende grundl{\ae}ggende forskning) er der gennemf{\o}rt unders{\o}gelser inden for en r{\ae}kke omr{\aa}der. Dette drejer sig bl.a. om pyrolyse, forgasning af koks, matematisk modellering, additivtils{\ae}tning til forbedring af askeegenskaberne, gasrensning, varmetransport i koks, og tj{\ae}redekomponering. Det er herunder fastlagt, at tj{\ae}redekomponeringen i totrinsforgasseren finder sted i to tempi. Dels i den partielle oxidation og dels ved gassens passage gennem koksbedden. Vedr{\o}rende ”{\o}vrige aktiviteter” er unders{\o}gelser af forgasningsgas anvendt som motorbr{\ae}ndstof beskrevet, og det er vist, at gas fra totrinsforgasseren er et velegnet motorbr{\ae}ndstof. Udviklingen af forgasningsprocesser sigtende p{\aa} tilsatsfyring i kraftv{\ae}rkskedler er beskrevet. St{\o}rst interesse er vist ”Lavtemperatur cirkulerende fluidbed” -processen (LT-CFB). Fordelen ved denne proces er, at den i stor udstr{\ae}kning tilbageholder de uorganiske bestanddele fra biomassen, som er u{\o}nsket i kraftv{\ae}rkskedler, uden brug af kompliceret gasrensningsudstyr. Der blev oprindeligt opstillet m{\aa}ls{\ae}tninger om at finde frem til forgasningsprocesser, der {\`e}n gang for alle l{\o}ste de v{\ae}sentligste problemer ved forgasning, nemlig tj{\ae}re i gassen og askens bel{\ae}gningsm{\ae}ssige og korrosive egenskaber. Det konkluderes, at dette er opn{\aa}et. Visionerne for de gennemf{\o}rte aktiviteter er, at totrinsprocessen bliver den mest udbredte forgasningsproces i verden, n{\aa}r det drejer sig om forgasningsanl{\ae}g til decentral kraft- og kraftvarmeproduktion. Videre er visionen at LT-CFB forgasseren vil blive udbredt til anvendelse ved forgasning af ”vanskelige” biomasser prim{\ae}rt sigtende p{\aa} tilsatsfyring til kraftv{\ae}rkskedler.",
author = "Henriksen, {Ulrik Birk}",
year = "2005",
language = "Dansk",
isbn = "87-7475-321-5",
publisher = "Technical University of Denmark",

}

Henriksen, UB 2005, Termisk forgasning af biomasse: Sammenfatning af aktiviteter på DTU. MEK-ET-PhD-2004-01, Technical University of Denmark, Kgs. Lyngby.

Termisk forgasning af biomasse : Sammenfatning af aktiviteter på DTU. / Henriksen, Ulrik Birk.

Kgs. Lyngby : Technical University of Denmark, 2005. 134 p. (MEK-ET-PhD-2004-01).

Research output: Book/ReportPh.D. thesis

TY - BOOK

T1 - Termisk forgasning af biomasse

T2 - Sammenfatning af aktiviteter på DTU

AU - Henriksen, Ulrik Birk

PY - 2005

Y1 - 2005

N2 - Titlen på denne Ph.D. afhandling er: Termisk forgasning af biomasse. Sammenfatning af aktiviteter på DTU. Afhandlingen giver en sammenfatning af aktiviteterne, under det der i dag hedder Biomasseforgasningsgruppen på DTU. Aktiviteterne omhandler termisk forgasning af biomasse. Der er fokuseret på forgasning sigtende på decentral kraftvarme og på procesunderstøttende grundlæggende forskning. Herudover er der, for sammenhængens og fuldstændighedens skyld, givet en oversigt over de øvrige aktiviteter. Gruppens aktiviteter startede sidst i firserne. I starten sigtedes der mod at indsamle og formidle viden inden for området. Det viste sig dog snart, at der på daværende tidspunkt ikke fandtes tilstrækkelig viden, og slet ikke tilgængelig teknologi til at forgasse den danske biomasse. Da man fra politisk side ønskede en sådan teknologi tilvejebragt, startedes forsknings- og udviklingsaktiviteterne. I afhandlingen beskrives relationerne mellem de forskningsmæssige og de udviklingsmæssige aktiviteter som komplicerede og sammenflettede. Samtidig vurderes, at denne sammenfletning netop har givet grobund for et vellykket forløb, der har ført frem mod de ønskede teknologiske resultater. Vedrørende ”forgasning sigtende på decentral kraftvarme” er totrinsprocessen udviklet. Udviklingsforløbet rækker fra laboratorieopstillinger frem til en fuldautomatisk forgasser, der har kørt i over 2000 timer. Sammenlignet med de fleste andre forgasningsprocesser, har totrinsprocessen de fordele, at den producerer en praktisk talt tjærefri gas og har høj energieffektivitet. Der arbejdes nu flere steder i verden med etablering af forgassere baseret på totrinsprocessen. Vedrørende ”generelle emner”(procesunderstøttende grundlæggende forskning) er der gennemført undersøgelser inden for en række områder. Dette drejer sig bl.a. om pyrolyse, forgasning af koks, matematisk modellering, additivtilsætning til forbedring af askeegenskaberne, gasrensning, varmetransport i koks, og tjæredekomponering. Det er herunder fastlagt, at tjæredekomponeringen i totrinsforgasseren finder sted i to tempi. Dels i den partielle oxidation og dels ved gassens passage gennem koksbedden. Vedrørende ”øvrige aktiviteter” er undersøgelser af forgasningsgas anvendt som motorbrændstof beskrevet, og det er vist, at gas fra totrinsforgasseren er et velegnet motorbrændstof. Udviklingen af forgasningsprocesser sigtende på tilsatsfyring i kraftværkskedler er beskrevet. Størst interesse er vist ”Lavtemperatur cirkulerende fluidbed” -processen (LT-CFB). Fordelen ved denne proces er, at den i stor udstrækning tilbageholder de uorganiske bestanddele fra biomassen, som er uønsket i kraftværkskedler, uden brug af kompliceret gasrensningsudstyr. Der blev oprindeligt opstillet målsætninger om at finde frem til forgasningsprocesser, der èn gang for alle løste de væsentligste problemer ved forgasning, nemlig tjære i gassen og askens belægningsmæssige og korrosive egenskaber. Det konkluderes, at dette er opnået. Visionerne for de gennemførte aktiviteter er, at totrinsprocessen bliver den mest udbredte forgasningsproces i verden, når det drejer sig om forgasningsanlæg til decentral kraft- og kraftvarmeproduktion. Videre er visionen at LT-CFB forgasseren vil blive udbredt til anvendelse ved forgasning af ”vanskelige” biomasser primært sigtende på tilsatsfyring til kraftværkskedler.

AB - Titlen på denne Ph.D. afhandling er: Termisk forgasning af biomasse. Sammenfatning af aktiviteter på DTU. Afhandlingen giver en sammenfatning af aktiviteterne, under det der i dag hedder Biomasseforgasningsgruppen på DTU. Aktiviteterne omhandler termisk forgasning af biomasse. Der er fokuseret på forgasning sigtende på decentral kraftvarme og på procesunderstøttende grundlæggende forskning. Herudover er der, for sammenhængens og fuldstændighedens skyld, givet en oversigt over de øvrige aktiviteter. Gruppens aktiviteter startede sidst i firserne. I starten sigtedes der mod at indsamle og formidle viden inden for området. Det viste sig dog snart, at der på daværende tidspunkt ikke fandtes tilstrækkelig viden, og slet ikke tilgængelig teknologi til at forgasse den danske biomasse. Da man fra politisk side ønskede en sådan teknologi tilvejebragt, startedes forsknings- og udviklingsaktiviteterne. I afhandlingen beskrives relationerne mellem de forskningsmæssige og de udviklingsmæssige aktiviteter som komplicerede og sammenflettede. Samtidig vurderes, at denne sammenfletning netop har givet grobund for et vellykket forløb, der har ført frem mod de ønskede teknologiske resultater. Vedrørende ”forgasning sigtende på decentral kraftvarme” er totrinsprocessen udviklet. Udviklingsforløbet rækker fra laboratorieopstillinger frem til en fuldautomatisk forgasser, der har kørt i over 2000 timer. Sammenlignet med de fleste andre forgasningsprocesser, har totrinsprocessen de fordele, at den producerer en praktisk talt tjærefri gas og har høj energieffektivitet. Der arbejdes nu flere steder i verden med etablering af forgassere baseret på totrinsprocessen. Vedrørende ”generelle emner”(procesunderstøttende grundlæggende forskning) er der gennemført undersøgelser inden for en række områder. Dette drejer sig bl.a. om pyrolyse, forgasning af koks, matematisk modellering, additivtilsætning til forbedring af askeegenskaberne, gasrensning, varmetransport i koks, og tjæredekomponering. Det er herunder fastlagt, at tjæredekomponeringen i totrinsforgasseren finder sted i to tempi. Dels i den partielle oxidation og dels ved gassens passage gennem koksbedden. Vedrørende ”øvrige aktiviteter” er undersøgelser af forgasningsgas anvendt som motorbrændstof beskrevet, og det er vist, at gas fra totrinsforgasseren er et velegnet motorbrændstof. Udviklingen af forgasningsprocesser sigtende på tilsatsfyring i kraftværkskedler er beskrevet. Størst interesse er vist ”Lavtemperatur cirkulerende fluidbed” -processen (LT-CFB). Fordelen ved denne proces er, at den i stor udstrækning tilbageholder de uorganiske bestanddele fra biomassen, som er uønsket i kraftværkskedler, uden brug af kompliceret gasrensningsudstyr. Der blev oprindeligt opstillet målsætninger om at finde frem til forgasningsprocesser, der èn gang for alle løste de væsentligste problemer ved forgasning, nemlig tjære i gassen og askens belægningsmæssige og korrosive egenskaber. Det konkluderes, at dette er opnået. Visionerne for de gennemførte aktiviteter er, at totrinsprocessen bliver den mest udbredte forgasningsproces i verden, når det drejer sig om forgasningsanlæg til decentral kraft- og kraftvarmeproduktion. Videre er visionen at LT-CFB forgasseren vil blive udbredt til anvendelse ved forgasning af ”vanskelige” biomasser primært sigtende på tilsatsfyring til kraftværkskedler.

M3 - Ph.d.-afhandling

SN - 87-7475-321-5

BT - Termisk forgasning af biomasse

PB - Technical University of Denmark

CY - Kgs. Lyngby

ER -

Henriksen UB. Termisk forgasning af biomasse: Sammenfatning af aktiviteter på DTU. Kgs. Lyngby: Technical University of Denmark, 2005. 134 p. (MEK-ET-PhD-2004-01).