Massen- und Speziesfreisetzung bei der Pyrolyse in Oxyfuel-Atmosphäre

Zur Eindämmung des Ausstoßes klimaschädlichen Kohlenstoffdioxids in die Atmosphäre eignet sich das so genannte Oxyfuel-Verfahren, bei dem Brennstoffe mit reinem Sauerstoff und rezykliertem Rauchgas verbrannt werden. Aus dem Rauchgas kann reines CO2 einfach abgeschieden und endgelagert werden. Der Abbrand eines einzelnen Brennstoffpartikels in einer Staubfeuerung setzt sich aus vier Phasen zusammen, von denen die Pyrolyse als zweite Phase große Teile der Masse freisetzt und Spezies formt, die die Schadstoffbildung maßgeblich beeinflussen. Während der Einfluss einer Oxyfuel-Atmosphäre auf die Wärmeübertragung in einer Staubfeuerung bekannt ist, sind die genauen Wirkungen bei der Pyrolyse und die Wechselwirkungen mit den anderen Einflussgrößen bisher jedoch nur unzureichend verstanden.

Fokus der vorliegenden Dissertation ist die Untersuchung des Einflusses hoher CO2-Konzentrationen auf die pyrolytische Zersetzung des festen Brennstoffs bei der Verbrennung unter Staubfeuerungsbedingungen. Dafür wurden Pyrolyseexperimente in einem Festbettreaktor bei geringen Aufheizraten zu moderaten Temperaturen sowie in einem Fallrohrreaktor unter realen Staubfeuerungsbedingungen durchgeführt und die Produkte der Pyrolyse untersucht.

Im Rahmen einer umfangreichen Messreihe mit verschiedenen Brennstoffen wurde auch ein Einfluss des CO2 auf die Pyrolyse festgestellt. Zwar konnte keine signifikante Änderung im Gesamtmassenverlust bei der Pyrolyse gemessen werden, dafür aber sind deutliche Unterschiede bei der Zusammensetzung der gemessenen Pyrolyseprodukte und in den Eigenschaften des Kokses sichtbar.