Vergaser

Arten von Vergasern

Ein Vergaser ist eine industrielle Anlage oder Ausrüstung, die feste kohlenstoffhaltige Materialien wie Biomasse, Kohle und Siedlungsabfälle durch einen Hochtemperaturprozess namens Vergasung in Synthesegas (Syngas) umwandelt. Der Vergasungsprozess findet in Gegenwart von begrenztem Sauerstoff statt, was den Abbau organischer Materialien ohne Verbrennung ermöglicht. Das entstehende Syngas besteht hauptsächlich aus Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Methan, die wertvolle Einsatzstoffe für die chemische Produktion, die Stromerzeugung und die Kraftstoffsynthese sind.

Industrielle Vergaser werden nach dem Ort der Gas-Feststoff-Reaktion, dem Strömungsmuster, der Vorbereitung des Einsatzstoffs, der Temperatur, dem Druck und dem Verwendungszweck klassifiziert. Die folgende Tabelle fasst die Klassifizierung industrieller Vergaser zusammen:

• Nach dem Ort der Gas-Feststoff-Reaktion: Vergaser wandeln feste Brennstoffe in gasförmige Brennstoffe um, wobei sie eine von zwei Hauptkonfigurationen verwenden: Gegenstromvergaser (oder Fallstromvergaser), bei denen das Oxidationsmittel durch den Reaktor nach unten wandert, während die Pyrolysegase aufsteigen; und Gleichstromvergaser (oder Aufstromvergaser), bei denen beide Reaktanten in die gleiche Richtung fließen. Zwischenstromvergaser führen Reaktionen senkrecht zur Hauptströmungsrichtung durch.
• Nach dem Strömungsmuster: Die Strömungsrichtung des Vergasers ist relativ zur Absenkung des Einsatzstoffs. In einem Gegenstromvergaser bewegt sich das heiße Produktgas nach oben, während sich Koks und Asche nach unten bewegen, entgegengesetzt zur Richtung der Luft-/Dampf-/Sauerstoff-/O2-Zufuhr. Umgekehrt bewegen sich bei einem Gleichstromvergaser sowohl das Oxidationsmittel als auch der feste Einsatzstoff gemeinsam nach unten.
• Nach der Vorbereitung des Einsatzstoffs: Vergaser lassen sich in zwei Hauptkategorien einteilen: Festbettvergaser und Wirbelschichtvergaser. Ein Festbettvergaser enthält typischerweise ein poröses Bett aus festen Partikeln, die dazu dienen, den Brennstoff chemisch zu behandeln, bis er die Reaktionsorte innerhalb seiner Struktur erreicht hat, woraufhin diese Materialien eine ausreichende Zeit lang heiß genug gewesen sind und nur dem ausgesetzt waren, was Veränderungen bewirken kann. Ein Wirbelschichtvergaser hat eine Gassuspension, die aus Körnern (meistens Sand) gebildet wird, so dass diese Partikel sanft umhertreiben und ausgezeichnete Kanäle bilden, durch die die Brennstoffe sofort reagieren und mit Luft interagieren, was eine schnelle Verarbeitung ermöglicht, selbst wenn minderwertige Einsatzstoffe verwendet werden.
• Nach der Temperatur: Niedertemperaturvergaser arbeiten bei weniger als 800 °C und mehr als 600 °C. Hochtemperaturvergaser arbeiten bei mehr als 800 °C und weniger als 1.500 °C.
• Nach dem Druck: Niederdruckvergaser arbeiten bei Drücken unter 1 Atmosphäre. Hochdruckvergaser arbeiten bei Drücken über 1 Atmosphäre.
• Nach dem Verwendungszweck: Die Hauptaufgabe eines Kraftwerksvergasers besteht in der Herstellung von Elektrizität. Umgekehrt produziert ein chemischer Vergaser eine Vielzahl von Chemikalien für verschiedene Zwecke. Ein integrierter Gasvergasungs-Kombikraftwerk (IGKK) trägt seinen Namen, weil er die Vergasung mit zwei verschiedenen Kreisläufen kombiniert: Zuerst vergasen, dann einen Dampfkraftkreislauf verwenden, gefolgt von einem weiteren Kreislauf, der offen oder geschlossen sein kann, was ausschließlich von den Bedingungen abhängt, die von bestimmten externen Systemen festgelegt werden, die an der Implementierung dieser Methode unter bestimmten Umständen beteiligt sind; während ein Biokraftstoffvergaser flüssige Kraftstoffe aus Biomasse über einen Prozess wie Veresterung oder Umesterung herstellt, auch bekannt als Beimischung von Biodiesel zu normalem Diesel, um ihn für den Verbrauch durch die meisten Menschen weltweit geeignet zu machen, die möglicherweise nicht wussten, was "Biomasse" bedeutet, bevor sie diese Informationen hier gelesen haben.

Spezifikationen und Wartung von Vergasern

Die Spezifikationen eines zum Verkauf stehenden Vergasers variieren hauptsächlich in Abhängigkeit von Modell und Marke. Die auf dem Markt verfügbaren Typen haben unterschiedliche Kapazitäten. Kleine und mittlere Vergaser können 1 bis 50 kW Vergaserenergie erzeugen. Dies reicht aus, um kleine Unternehmen mit Strom zu versorgen. Große Vergaser hingegen sind an Kraftwerke oder größere Produktionsbetriebe angeschlossen. Sie können über 200 kW Vergaserenergie erzeugen.

Was den Einsatzstoff betrifft, so sind einige Vergaser für die Vergasung von Holzbiomasse gebaut, während andere für die Vergasung von landwirtschaftlichen Reststoffen gebaut sind. Grundsätzlich sind Biomasse-Vergaser so konzipiert, dass sie organische Materialien durch einen Prozess namens Vergasung in brennbare Gase umwandeln. Landwirtschaftliche Vergaser hingegen sind für die Verarbeitung bestimmter Arten von Einsatzstoffen wie Stroh, Maiskolben oder Reishülsen ausgelegt. Daher können sie einzigartige Merkmale beinhalten, um die Vergasung dieser Materialien zu optimieren. Beispielsweise können landwirtschaftliche Vergaser modifizierte Reaktoren oderנתי Einstellbarkeit haben, um die unterschiedlichen Eigenschaften verschiedener landwirtschaftlicher Reststoffe zu berücksichtigen.

Typischerweise ist eine Vergasermaschine für den Einsatz in einer sauerstoffarmen Umgebung gebaut. Das bedeutet, dass der Vergaser unter den meisten Umständen ohne Luftzufuhr gut funktioniert. Der Vergaser erzeugt so Holzkohle oder Biokohle und Gas (Generatorgas). Vergaser, die unter oxidierenden Bedingungen arbeiten, können hingegen Syngas produzieren, eine Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid, und dann als chemische Anlage fungieren.

Obwohl die Spezifikationen von Vergasern je nach Modell und Marke unterschiedlich sind, müssen alle einer regelmäßigen Wartung unterzogen werden, um einen optimalen Wirkungsgrad und eine sichere Funktion zu gewährleisten. Die Benutzer müssen den Wartungsplan und die Anweisungen des Herstellers sorgfältig befolgen. Im Allgemeinen ist es ratsam, den Vergaser täglich zu kontrollieren und sicherzustellen, dass alle Teile ordnungsgemäß funktionieren. Täglich sollte der Bediener das Zuführsystem, die Brennkammer und das Gasreinigungssystem überprüfen. Wöchentlich sollte der Vergaserbenutzer den Gebläse, den Wäscher und den Filter überprüfen und warten. Einige Komponenten müssen monatlich ausgetauscht werden, z. B. die Dichtung und die Dichtung. Andere Komponenten wie der Ventilator und die Pumpe müssen vierteljährlich gewartet werden, andere hingegen jährlich. Einige Komponenten wie die Vergaserstruktur und die Isolierung müssen nur alle drei Jahre überprüft werden.

Einsatzszenarien von Vergasern

Vergassersysteme werden in Branchen wie der Fertigung, der Landwirtschaft und der Lebensmittelproduktion immer beliebter. Ein weit verbreiteter Einsatz von Vergasern findet im Fertigungssektor statt, wo sie als Brennstoffquelle für Kessel und Öfen verwendet werden. Dies gilt insbesondere für die Keramik-, Metall- und Glasindustrie. Biomasse-Vergaser sind in der Landwirtschaft sehr beliebt geworden, wo sie zur Abfallwirtschaft eingesetzt werden. Landwirtschaftliche Vergassersysteme wandeln Pflanzenreste, Tierabfälle und andere landwirtschaftliche Nebenprodukte in wertvolle Energie um. Vergaser werden auch zur Herstellung von Wasserstoff für industrielle Anwendungen wie Ammoniaksynthese, Erdölraffination und chemische Produktion eingesetzt. Darüber hinaus spielen Vergaser eine bedeutende Rolle bei der Reduzierung des CO2-Fußabdrucks der Lebensmittelproduktion. Sie werden häufig zur Verarbeitung von Biomasse-Energie zum Kochen und Trocknen von Lebensmitteln eingesetzt.

Vergasermaschinen werden häufig in Stromerzeugungsanwendungen eingesetzt. Vergaser werden mit Gasmotoren, Turbinen oder Brennstoffzellen gekoppelt, um aus Generatorgas Strom zu erzeugen. Dies geschieht vor allem in abgelegenen Gebieten, in denen der Zugang zum öffentlichen Stromnetz begrenzt ist. Vergaser werden auch in Kraft-Wärme-Kopplungssystemen (KWK) eingesetzt, die sowohl Strom als auch nutzbare Wärme erzeugen. Die erzeugte Wärme wird häufig für industrielle Prozesse, Raumheizung oder Trocknungsvorgänge verwendet. In solchen Fällen ist ein Biomasse-Vergaser vorzuziehen, da er eine erneuerbare Energiequelle ist. Vergaser sind auch in erneuerbare Energiesysteme wie Solar- oder Windenergie integriert, um eine stabile Stromversorgung zu gewährleisten.

Auch im Verkehrssektor werden Vergaser in verschiedenen Anwendungen eingesetzt. Vergaser werden zur Herstellung von Biokraftstoffen wie Ethanol und Benzin aus Biomasse-Einsatzstoffen verwendet. Die Biokraftstoffe werden dann verwendet, um fossile Brennstoffe in Fahrzeugen zu ersetzen, um die Auswirkungen des Klimawandels zu reduzieren. Darüber hinaus werden Vergaser zur Herstellung von Syngas verwendet, das anschließend durch Gas-zu-Flüssig- (GTL-) oder Gas-zu-Chemie-Prozesse in flüssige Brennstoffe oder Chemikalien umgewandelt wird.

Vergaser werden auch in der chemischen Industrie zur Herstellung verschiedener Chemikalien eingesetzt. Zu den hergestellten Chemikalien gehören Methanol, Ammoniak und Dimethylether, um die steigende Nachfrage nach Chemikalien zu decken. Die Abfallwirtschaft ist ein weiterer Bereich, in dem Vergaser eingesetzt werden. Vergaser werden zur Behandlung von Siedlungsabfällen, Kunststoffabfällen und gefährlichen Abfällen eingesetzt. Der Prozess reduziert das Volumen des Mülls, das auf Deponien gelangt, und gewinnt Energie aus Abfallmaterialien.

Auswahl des richtigen Vergasers

Bei der Auswahl eines Vergasers müssen Käufer eine Reihe von Faktoren berücksichtigen, um einen Holzvergaser zu finden, der zu ihrer Anwendung passt. Zunächst müssen sie ihre Brennstoffverfügbarkeit und ihren bevorzugten Typ ermitteln. Dann müssen die Käufer ihren Leistungsbedarf mit dem Potenzial des Vergasers abgleichen. Die technologische Reife ist ein weiterer Aspekt, der zu berücksichtigen ist. Die Käufer sollten auch die Systemintegration und die Infrastruktur berücksichtigen. Schließlich zählt auch die wirtschaftliche und ökologische Nachhaltigkeit des Vergasers.

• Brennstoffart und -verfügbarkeit: Unterschiedliche Vergaser sind für die Verwendung mit bestimmten Biomassebrennstoffen ausgelegt. Beispielsweise eignen sich Festbettvergaser für Klumpenholz, während Wirbelschichtvergaser ideal für Holzpellets sind. Die Käufer müssen ihren verfügbaren Biomassebrennstoff berücksichtigen und einen Vergaser auswählen, der dazu passt.
• Abgleich von Vergaserausgabe und Anwendung: Die Leistung eines Vergasers kann je nach Konstruktion und Größe variieren. Vergaser eignen sich auch für unterschiedliche Anwendungen. Die Käufer müssen sicherstellen, dass die Leistung ihres gewählten Vergasers ihren Energiebedarf oder andere Bedürfnisse wie die Energieerzeugung vor Ort, die Wärmeversorgung oder die chemische Einsatzstoffversorgung deckt.
• Technologische Reife: Wie oben erwähnt, stehen verschiedene Vergasertechnologien für Biomasse zur Verfügung, wie z. B. Aufstrom-, Fallstrom- und Wirbelschichtvergasung. Jede von ihnen hat ihre Vor- und Nachteile in Bezug auf Wirkungsgrad, Teergehalt und technologische Reife. Die Käufer müssen den Markt recherchieren und einen Vergaser mit einer ausgereiften, zuverlässigen Technologie auswählen.
• Systemintegration: Ein Vergaser funktioniert möglicherweise nicht unabhängig. Systemintegration bedeutet die Kompatibilität und Kopplung des Vergasers mit anderen Komponenten, wie z. B. Einsatzstoffvorbehandlungseinheiten, Gasreinigungssystemen, nachgelagerten Energieumwandlungstechnologien usw. Die Käufer müssen sicherstellen, dass der von ihnen gewählte Vergaser gut in andere notwendige Systeme integriert werden kann, um einen reibungslosen Betrieb und eine optimale Leistung zu gewährleisten.
• Wirtschaftliche und ökologische Nachhaltigkeit: Die Käufer müssen ihren gewählten Vergaser wirtschaftlich und ökologisch bewerten. Beispielsweise müssen sie die Investitionskosten und die Betriebskosten ihres gewählten Vergasers beurteilen. Darüber hinaus sollten die Käufer die Umweltperformance des gewählten Vergasers, wie z. B. die Treibhausgasemissionen, bewerten, um sicherzustellen, dass er ihnen helfen kann, nachhaltige Entwicklungsziele zu erreichen.

Vergaser Q&A

F1: Was sind die neuesten Trends in der Vergasertechnologie?

A1: Mehrere neue Trends in der Vergasertechnologie verändern, wie die Industrie diese Geräte einsetzt. Ein Trend ist die Verbesserung der Funktionsweise von Vergasern durch den Einsatz von Hochtemperaturvergasern. Diese liefern einen höheren Ertrag, indem sie Materialien wie Keramik verwenden, die sehr hohen Temperaturen standhalten können. Ein weiterer Trend ist die Reinigung des Einsatzstoffs für den Vergaser. Die Industrie setzt nun vermehrt reinere Materialien ein - wie wissenschaftlich behandelte Biomasse -, was die Effizienz und die Qualität des Ertrags des Vergasers erhöht. Außerdem werden viele Vergaser mit anderen grünen Technologien wie der CO2-Abscheidungstechnologie und Vergasern verbunden. Dies trägt dem Klimawandel entgegen, indem die CO2-Emissionen von Vergasern reduziert werden. Schließlich gibt es jetzt eine verstärkte Fernüberwachung und -steuerung von Vergasern. Benutzer können den Status ihrer Vergaser aus der Ferne überprüfen und verwalten, was die Betriebskontrolle verbessert.

F2: Wie sieht die Zukunft der Vergasertechnologie in einer CO2-armen Wirtschaft aus?

A2: Die Zukunft der Vergasertechnologie sieht in einer CO2-armen Wirtschaft rosig aus. Vergaser wandeln Biomasse, Kohle und Abfallmaterialien in saubere Energie um. Dies passt gut zum CO2-armen Ziel, weniger fossile Brennstoffe zu verwenden. Vergaser werden eine Schlüsselrolle bei der Produktion von grünem Wasserstoffkraftstoff spielen, einer wichtigen CO2-armen Energiequelle. Außerdem wird ihre Fähigkeit, Treibhausgasemissionen abzuscheiden und zu reduzieren, den strengen Klimaschutzbestimmungen entsprechen. Mit den zunehmenden Investitionen wird sich die Vergasertechnologie weiter verbessern. Es werden fortschrittliche Vergasertypen auftauchen, die der Industrie mehr saubere Energieoptionen bieten. Vergaser werden bei der Umstellung auf eine CO2-arme Wirtschaft weiterhin eine wichtige Rolle spielen und damit zu einer nachhaltigen Zukunft beitragen.

F3: Welche Herausforderungen gibt es bei Vergasern?

A3: Vergaser stehen vor einigen wichtigen Herausforderungen. Die Beschaffung und Vorbereitung des Einsatzstoffs ist die erste Herausforderung. Nicht alle Unternehmen haben einen einfachen und konstanten Zugang zu Biomasse oder Abfallmaterialien. Außerdem müssen viele Einsatzstoffe sorgfältig vorverarbeitet werden, damit sie im Vergaser besser funktionieren. Zweitens sind die Betreiber von Vergasern besorgt über die Betriebs- und Wartungskosten. Diese Geräte sind komplex und erfordern hohe technische Fähigkeiten, um sie über einen längeren Zeitraum hinweg zu verwalten und zu pflegen. Drittens ist es eine große Aufgabe, die Einhaltung der strengen Umweltvorschriften für den Vergaser zu gewährleisten. Die durch Vergaser behandelten Emissionen müssen die gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerte einhalten. Viertens sind Vergaser im Vergleich zu herkömmlichen fossilen Brennstoffsystemen immer noch nicht weit verbreitet. Viele Anwender sind besorgt über die Risiken der Technologie und akzeptieren sie nur langsam.