Thermische biomassa conversie

NO_x emissie grenzen voor biomassa verbrandingsovens worden steeds strenger. Door het modeleren van een verbrandingsinstallatie kunnen verschillende methoden om aan deze regelgeving te kunnen voldoen getest worden. De rekentijd van een numerieke simulatie is te lang als gevolg van de veelomvattende kinetiek van de gasfase en de combinatie van de grootte van de verbrandingsoven en de vereiste dichtheid aan grid punten. Daarom wordt er een gereduceerd model voor Biomassa oven de chemie ontwikkeld. Het testen van dit model wordt uitgevoerd in een overkoepelende simulatie code voor een biomassa verbrandingsinstallatie. Voordat deze experimenten op ware grootte zullen worden uitgevoerd, zal het brandstofmodel, dat de verschillende lagen in het verbrandingsproces omschrijft, experimenteel getest worden aan de hand van een vast bed reactor op laboratorium schaal (zie het volgende onderzoek). Dit project wordt uitgevoerd binnen het raamwerk van het Europese OPTICOMB project, voor meer informatie zie OPTICOMB.

NO_x emissie grenzen voor biomassa verbrandingsovens worden steeds strenger. Door het modeleren van een verbrandingsinstallatie kunnen verschillende methoden om aan deze regelgeving te kunnen voldoen getest worden. Zulk model moet het vrijkomen van NO_x–voorlopers (hoofdzakelijk HCN en NH₃) vanuit de vaste brandstof en de opvolgende omzetting naar de gasfase van NO_x meenemen. Er wordt een gereduceerd model voor de chemie en een model voor het vaste brandstof bed ontwikkeld. Het testen van beide modellen zal worden uitgevoerd door ze toe te passen in een overkoepelende simulatie code voor een biomassa verbrandingsinstallatie. Voordat deze experimenten op ware grootte zullen worden uitgevoerd, zal het brandstofmodel, dat de verschillende lagen in het verbrandingsproces omschrijft, experimenteel getest worden aan de hand van een vast bed reactor op laboratorium schaal. Dit project wordt uitgevoerd binnen het raamwerk van het Europese OPTICOMB project, voor meer informatie, zie OPTICOMB.

Het gebruik van biogas in gasturbine verbranding voor elektriciteitsproductie krijgt de afgelopen jaren steeds meer aandacht. Het doel van dit onderzoekproject is het onderzoeken van de invloed van het toevoegen van biogasmengsels bij aardgas op de stabiliteit van turbulente voorgemengde vlammen. Verbranding in arme voorgemengde gasturbines vindt voornamelijk plaats in het flamelet en de dunne-reactie zones regime. Het doel van dit project is het ontwikkelen van verbeterde voorgemengde turbulente verbrandingsmodellen voor de omstandigheden waarin arm verbrand wordt gasturbines, inclusief nauwkeurige reactie kinetica en verbeterde turbulentie modellering.

De infrastructuur van steenkool gestookte energiecentrales is op dit moment niet geschikt voor het bijstoken met biomassa, omdat de steenkoolmalers de biomassa niet altijd goed kunnen verwerken. Torrefactie, een voorbehandelingsmethode voor biomassa, geeft biomassa de eigenschappen steenkool, zodat dit probleem omzeild kan worden. Dit onderzoek richt zich op de torrefactie van verscheidene bioafval stromen die gebruikt kunnen worden als potentiële grondstof voor de productie van elektriciteit en biobrandstoffen. De nadruk ligt op het mechanisme, intrinsieke kinetica, energie balans, warmte effect, en warmte- en massaoverdracht van 1-componenten stromen.

In samenwerking met HeatPower wordt aan de TU/e de Rankine Compression Gasturbine (RCG) ontwikkeld. Deze installatie is bedoeld voor toepassingen met een gevraagd vermogen van 1-10 MWe. Hierbij zijn een aantal hoofdpunten van belang:

• de snelle dynamica van het systeem.
• het hoge rendement (t.o.v. enkelvoudige gasturbine)
• simpele eenvoudig te onderhouden systeem componenten.
• ruime modulatie grenzen.

Naast deze algemene voordelen is het bovendien zo dat de RCG gebruik maakt van duobrandstof branders die op gas- en vloeibare brandstoffen getest zijn. Deze branders maken het mogelijk om de RCG op allerhande biobrandstoffen te bedrijven. Op dit moment wordt de toepasbaarheid van glycerol (een afval product van biodiesel productie) onderzocht. In het kader van een STW-Valorisation Grant werkt ir. Hans Ouwerkerk in zijn promotieonderzoek aan het ontwerp van een demonstratiemodel voor een dual-fuel RCG-systeem. Door de flexibiliteit van de ontwikkelde installatie en zijn specifieke vermogensbereik wordt de RCG op dit moment vooral uitontwikkeld voor WKK-toepassingen in de glastuinbouw. De speerpunten hierbij zijn de moduleerbaarheid en brandstof onafhankelijkheid. Hierdoor wordt het gebruik van biobrandstoffen extra aantrekkelijk.