Modellering af strømningsforhold og kanaldannelse i fixed koksbed

Institut for Energiteknik

Formålet med dette projekt har været at opbygge modeller til beskrivelse gasstrømningen i koksbedden på en fixed-bed medstrømsforgasser, samt -med disse modeller- at undersøge under hvilke driftsforhold koksbedden kan risikere at være ustabil og der derfor vil være risiko for kanaldannelse.

Projektbeskrivelse
Formålet med dette projekt er at opbygge strømningsmodeller af gasstrømningen i fixed koksbed reaktorer under forgasning af biomasse. Dette skal resultere i en væsentlig forbedring af modelgrundlaget for fixed bed koksforgassere. Disse modeller vil kunne finde driftforhold, der leder til kanaldannelse og anden ustabil drift, således at dette kan forhindres ved driften af fixed bed forgassere. Modellerne skal anvendes til optimering af reaktordesign og til forudsigelse af opskaleringspotentialet for forskellige fixed bed baserede forgassere. Det er i dag klart, at der er behov for disse modeller som værktøj til design og dimensionering ved opskalering af forgassere
Resultater

Desuden undersøges omsætningseffektiviteten under forskellige driftsforhold. Det gøres ved anvendelse af CFD modeller og med strømningsmæssigt mere simple modeller. Vha. tyndfilmsmodeller er det blevet undersøgt hvordan inhomogeniteter i bedden, som forskellig porøsitet eller partikelstørrelse forskellige steder i bedden, vil påvirke koksomsætningen. Modellerne viste at hvis bedden er inhomogen er der risiko for kanaldannelse,hvis den indfyrede koksmængde tilføres jævnt over bedden. Hvis der sker en vis udjævning af den indfyrede koks, vil systemet være stabilt. Der er også opbygget 2-D strømningsmodeller af koksreaktoren. Disse er baseret på masse- og energibevarelse. Som reference er modelleret en situation hvor gassen tages ud under koksbedden. Når arealet hvorigennem gassen udtages er 15% af tværsnitsarealet vil reduktionen af gasproduktion falde med ca. 12%. Dvs. at en reduktion af udgangsarealet på 85% kun resulterer i en omsætningsreduktion på 12%. I projektet er der udviklet en CFD model til beskrivelse af strømningsforholdene. I sin nuværende form indeholder modellen kun elementer, der er inkluderet i den simple 2-D model. Det har vist sig, at det var muligt -men besværligt - at inkludere forskellige fysiske fænomener i CFD modellen. Det har derfor kunnet konstateres at de udviklede 2-D strømningsmodeller er at foretrække, til modellering af forholdene i koksbedden

Key figures

Periode:
2000 - 2003
Bevillingsår:
2000
Egen finansiering:
0,10 mio.
Støttebeløb:
1,82 mio.
Støtteprocent:
95 %
Projektbudget:
1,92 mio.

Kategori

Oprindelig title
Modellering af strømningsforhold og kanaldannelse i fixed koksbed
Program
EFP
Fælles overordnet teknologiområde
Bio og affald
Projekttype
Forskning
Journalnummer
1373/00-0031

Deltagere

Danmarks Tekniske Universitet (DTU) (Main Responsible)
Partner og Økonomi
Partner Tilskud Eget bidrag
COWI A/S

Kontakt

Kontakperson
Henriksen, Ulrik ; Projektleder: Qvale, Bjørn
Adresse
Danmarks Tekniske Universitet. Institut for Energiteknik
Bygning 403
DK-2800 Lyngby, Denmark
Henriksen, Ulrik ; Projektleder: Qvale, Bjørn (professor), 45254172, uh@et.dtu.dk
Øvr. Partnere: