Flugstromreaktor

Der Flugstromreaktor wird für grundlegende Verbrennungsuntersuchungen von festen Brennstoffen unter genau definierten Bedingungen eingesetzt. Dies wird durch elektrische Heizelemente erreicht, die das Verbrennungsrohr bis auf eine Temperatur von 1600 °C aufheizen können. An den Probenstutzen können die Vorgänge im Verbrennungsrohr mit Hilfe von Sonden und optischer Methoden analysiert werden.

Die Brennstoffe werden untersucht bezüglich:

• Verbrennungsablauf
• Schadstoffbildung
• Verschmutzung/Verschlackung
• Korrosion

Der Reaktor dient der Untersuchung von Verbrennungsvorgängen bei Temperaturen oberhalb von 1300 °C und der Entwicklung von geeigneten Verfahrenskonzepten. Als Brennstoffe sollen vor allem landwirtschaftliche Reststoffe, Stroh, Energiepflanzen und aufbereitete Biomassen aus der Torrefizierung und hydrothermalen Karbonisierung (Grasschnitt, Landschaftspflegematerial) untersucht werden. Diese Brennstoffe bereiten zum Teil erhebliche Probleme bei der Verfeuerung oder Vergasung in herkömmlichen Anlagenkonzepten. Bei Temperaturen oberhalb der Ascheerweichung und geringem Luftüberschuss erzeugt man in Abhängigkeit des Gehaltes an Alkalien (ins. K, Ca, Mg) gezielt eine fließfähige Schlackenschicht. Diese schützt im Brennraum vor Korrosion und bindet Partikel und Alkalien ein. Durch die hohe Verbrennungstemperatur erfolgt ein sehr guter Ausbrand mit geringen zu erwartenden CO-, Teer- und C_xH_y-Emissionen. Die Gefahr der überhöhten Stickoxid-Bildung aufgrund von thermischen NO_x und Brennstoff-N muss soweit möglich über eine Luftstufung entgegen gewirkt werden. Durch die Luftstufung und möglichst geringe Primärluft wird die Bildung von NO vermieden. Aufwendiger ist die Gestaltung des Brennraums und eines Wärmeübertragers. Dazu kann für Abgase mit ca. 1200 °C ein metallisches oder keramisches Wärmeübertragersystem eingesetzt werden, wobei metallische Systeme bevorzugt werden. Die Verstromung bei der Verbrennung ist mittels komprimierter Prozessluft in Heißluftturbinen möglich. Mittlerweile stehen dazu ausgereifte Mikrogasturbinen im Leistungsbereich von 60–200 kW zur Verfügung.  Grundsätzlich kann mit diesen Techniken eine bestehende Lücke bei kleinen dezentralen Biomass-Verstromungsanlagen im Leistungsbereich von < 500 kW geschlossen werden. Optimierungen durch eine weitere nachgeschaltete Verstromung mittels ORC sind möglich. Die Temperatur der Verbrennung soll zwischen 950 und 1400 °C betragen.