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Titelaufnahme

Titel
Kaltmodelluntersuchungen einer Zweibettwirbelschichtpyrolyse / von Andreas Diem
VerfasserDiem, Andreas
GutachterPfeifer, Christoph ; Tondl, Gregor
ErschienenWien, März 2016
Umfangvi, 66 Blätter : Illustrationen
HochschulschriftUniversität für Bodenkultur Wien, Univ., Masterarbeit, 2016
Anmerkung
Zusammenfassung in englischer Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (DE)Pyrolyse, Kaltmodell, Wirbelschicht, Zweibettwirbelschicht, Kunststoff
Schlagwörter (EN)pyrolysis, cold flow model, fluidzed bed, dual fluidized bed, plastic
Schlagwörter (GND)Wirbelschichtreaktor / Pyrolyse / Kunststoffabfall / Strömungsmechanik
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-22497 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
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Kaltmodelluntersuchungen einer Zweibettwirbelschichtpyrolyse [2.09 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung und fluiddynamsiche Untersuchung einer Zweibettwirbelschicht zur Erzeugung heizwertreicher Stützbrennstoffe durch Pyrolyse von Kunststoffabfällen. Dazu wurde der Verbrennungsreaktor eines vorhandenen Kaltmodells einer zirkulierenden Wirbelschicht umgebaut und um eine Pyrolyseeinheit und zwei Siphone, sowie um ein Rückspülsystem für austretendes Bettmaterial erweitert. Die neuen Komponenten wurden aus Acrylglas konstruiert und auf ihre Funktionalität geprüft. Als Bettmaterial wurde Bronze mit einem Durchmesser von 176 m verwendet. Des Weiteren wurde in Versuchen gezeigt, dass die verwendeten Faserfilter keinen signifikanten Einfluss auf die Messerergebnisse haben, jedoch das Verstopfen der Messstellen bei hohem Druck und hohen Feststoffkonzentrationen nicht verhindern. Im nächsten Schritt wurden fluiddynamsiche Untersuchungen zur Ermittlung des Betriebskennfelds durchgeführt und die Kennzahlen des Kaltmodells und einer Heißanlage eines möglichen Pyrolyseprozesses ermittelt. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass die Fluidisierung des Verbrennungsreaktors keinen Einfluss auf die Strömung in der Pyrolyseeinheit hat, und umgekehrt. Die Siphone wurden nach dem am Institut für Verfahrens- und Energietechnik erprobten Design konstruiert und erwiesen sich in den Versuchen auch bei höherem Druck als gasdicht. Das fluiddynamsiche Verhalten wurde mittels Druckprofilen für das Betriebskennfeld ausgewertet und die Kennzahlen des Kaltmodells ermittelt. Ausgehend von den Kennzahlen des Kaltmodells, wurden, am Beispiel eines Prozesses zur Pyrolyse von Kunststoffabfallen aus der Literatur, die Kennzahlen einer Heißanlage mit 5 MW thermischer Leistung ermittelt. Um eine ähnliche Fluiddynamik in der Heißanlage wie im Kaltmodell sicherzustellen, wurden die Scalingbeziehungen nach Glicksman für die Maßstabsvergrößerung herangezogen.

Zusammenfassung (Englisch)

The aim of this master thesis is the development of a cold flow reactor concept for a dual fluidized bed system for generating high caloric value product gas by pyrolysis of plastic waste. An existing cold flow model of a circulation fluidized bed reactor which was used as reactor for combustion process was reconstructed and extended by two syphons and a pyrolysis unit, as well as a flushing system to clear the bed material off the measuring points. The new components have been built out of PMMA und tested for functionality. Bronze particles with a diameter of 176 m were used as bed material. Experiments showed that the use of fiber filters has no significant influence on the measuring results. However, the filters cannot prevent blocking if pressure and particle concentration are too high. In the next step fluid dynamic studies have been conducted in order to determine the characteristic fields of operation and operation figures of the cold flow model, as well as for a showcase industrial sized pyrolysis process. Furthermore, it has been able to demonstrate, that the fluidization of the riser has no bearing on the fluid dynamic in the pyrolysis unit and vice versa. The syphons have been built according to the proven and tested design taken from the institute of chemical and energy engineering, and been proven gas tight even under higher pressure. The characteristic fields of operation and the operation figures of the cold flow model have been determined through the use of pressure profiles. Starting from the operation figures of the cold flow model and data from the literature for generating high caloric value product gas by pyrolysis of municipal plastic waste, operation figures of an industrial sized dual fluidized bed system with 5 MW thermal output have been calculated. To guarantee similar fluid dynamics in the industrial sized plant like in the cold flow model, the scale up has been done using the scaling parameters established by Glicksman.