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    Bauteil 169: Biomassevergaser
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    Bauteil169: Biomassevergaser


    Vorgaben

    Leitungsanschlüsse

    1

    Eintritt Oxidationsmittel

    2

    Rohgas-Austritt

    3

    Wasser-/Dampf-Eintritt

    4

    Kohle-Eintritt

    5

    Asche-Abzug

    6

    Öl-Eintritt

    7

    Gas-Eintritt

    8

    Wärmeauskopplung (vorzugeben)

    9

    Steuereingang (für Vorgabe des Vergasungsgrads, falls FGASN=2)

    Allgemeinesl       Vorgabewerte       Kennlinien       Verwendete Physik       Bauteilformen       Beispiel

    Allgemeines

    Diese Komponente bildet einen Kohlevergaser ab. Im Vergleich zur bestehenden Komponente 96 hat diese Komponente 169 folgende Erweiterungen:

     

    Vorgabewerte

    FSPEC

    Behandlung der Wassergas-Reaktion

    =0: Berechnung der Austrittskonzentrationen von H2, H2O, CO und CO2 aus der Wassergas-Reaktion (NASA CEA-Code wird verwendet)

    =1: Vorgabe der H2-Konzentration in XOUT, Berechnung der übrigen aus den Elementenbilanzen

    =2: Vorgabe der H2O-Konzentration in XOUT, Berechnung der übrigen aus den Elementenbilanzen

    =3: Vorgabe der CO-Konzentration in XOUT, Berechnung der übrigen aus den Elementenbilanzen

    =4: Vorgabe der CO2-Konzentration in XOUT, Berechnung der übrigen aus den Elementenbilanzen

    XOUT

    Austrittskonzentration (Massenanteil) gemäß Einstellung von FSPEC

    FOUT

    < Behandlung der Bildung von CH4, H2S, NH3 und Benzol

    =0: RCH4N, RH2SN, RNH3 und RBENZN werden als Reaktionsraten interpretiert

    =1: RCH4N, RH2SN, RNH3 und RBENZN werden als Massenanteile im Abgasinterpretiert

    =2: RCH4N, RH2SN, RNH3 und RBENZN werden als Molanteile im Abgas interpretiert

    FCH4N

    Vorgabe des CH4 zu C - Verhältnisses:

    =0: Wert RCH4N nutzen

    =1: Wert der Ausdrucks ECH4N nutzen

    RCH4N

    Verhältnis CH4 zu C - (falls FOUT=0) oder

    CH4-Konzentration im Abgas (gemäß FOUT)

    ECH4N

    Ausdruck für das Verhältnis CH4 zu C - (falls FOUT=0) oder

    CH4-Konzentration im Abgas (gemäß FOUT)

    FH2SN

    Vorgabe des Verhältnisses H2S to S:

    =0: Wert RH2SN nutzen

    =1: nutze Wert des Ausdrucks EH2SN

    RH2SN

    Verhältnis H2S zu S -  (falls FOUT=0) oder

    H2S-Konzentration im Abgas (gemäß FOUT)

    EH2SN

    Ausdruck für das Verhältnis H2S to S (falls FOUT=0) oder

    H2S-Verhältnis im Abgas (gemäß FOUT)

    FNH3N

    Vorgabe des NH3 zu N - Verhältnisses:

    =0: nutze Wert  RNH3N

    =1: nutze Wert des Ausdrucks ENH3N

    RNH3N

    NH3 to N - Verhältnis (falls FOUT=0) or

    NH3-Verhältnis im Abgas  (gemäß FOUT)

    ENH3N

    Ausdruck für das Verhältnis NH3 zu N - (falls FOUT=0) oder

    NH3-Konzentration im Abgas (gemäß  FOUT)

    FTAR1SUBST

    Substanz Tar#1 

    FTAR1VAL

    Wertauswahl für das Verhältnis Tar#1 zu C:

    =0: Wert RTAR1 nutzen

    =1: nutze Wert des Ausdrucks ETAR1

    RTAR1

    Verhältnis Tar#1 to C - (falls FOUT=0) oder

    Tar#1-Konzentration im Abgas (gemäß FOUT)

    ETAR1

    Ausdruck für das Verhältnis Tar#1 zu C (falls FOUT=0) oder

    Tar#1-Konzentration im Abgas (gemäß FOUT)

    FTAR2SUBST

    Substanz Tar#2 

    FTAR2VAL

    Wertauswahl für das Verhältnis Tar#2 zu C:

    =0: Wert RTAR2 nutzen

    =1: nutze Wert des Ausdrucks  ETAR2

    RTAR2

    Verhältnis Tar#2 to C (falls FOUT=0) oder

    Tar#2-Konzentration im Abgas (gemäß FOUT)

    ETAR2

    Ausdruck für das Verhältnis Tar#2 zu C (falls FOUT=0) oder

    Tar#2-Konzentration im Abgas (gemäß FOUT)

    FTAR3SUBST

    Substanz Tar#3 

    FTAR3VAL

    Wertauswahl für das Verhältnis Tar#3 zu C:

    =0: Wert RTAR3 nutzen

    =1: nutze Wert des Ausdrucks  ETAR3

    RTAR3

    Verhältnis Tar#3 to C -(falls FOUT=0) oder

    Tar#3-Konzentration im Abgas (gemäß FOUT)

    ETAR3

    Ausdruck für das Verhältnis Tar#3 zu C (falls FOUT=0) oder

    Tar#3-Konzentration im Abgas (gemäß FOUT)

    FTAR4SUBST

    Substanz Tar#4 

    FTAR4VAL

    Wertauswahl für das Verhältnis Tar#4 zu C:

    =0: Wert RTAR4 nutzen

    =1: nutze Wert des Ausdrucks  ETAR4

    RTAR4

    Verhältnis Tar#4 to C (falls FOUT=0) oder

    Tar#4-Konzentration im Abgas (gemäß FOUT)

    ETAR4

    Ausdruck für das Verhältnis Tar#4 zu C (falls FOUT=0) oder

    Tar#4-Konzentration im Abgas (gemäß FOUT)

    FTAR5SUBST

    Substanz Tar#5 

    FTAR5VAL

    Wertauswahl für das Verhältnis Tar#5 zu C:

    =0: Wert RTAR5 nutzen

    =1: nutze Wert des Ausdrucks ETAR5

    RTAR5

    Verhältnis Tar#5 to C (falls FOUT=0) oder

    Tar#5-Konzentration im Abgas (gemäß  FOUT)

    ETAR5

    Ausdruck für das Verhältnis Tar#5 to C (falls FOUT=0) oder

    Tar#5-Konzentration im Abgas (gemäß FOUT)

    FGASN

    Vorgabe für den Wert des Kohlevergasungsgrads

    =0: in RGASN vorgegebenen Wert verwenden

    =3: nutze Wert des Ausdrucks EGASN

    =2: nutze den am Anschluss 9 anstehenden Wert (Enthalpie von der dort angeschlossenen Leitung)

    RGASN

    Kohle-Vergasungsgrad (falls FGASN=0)

    EGASN

    Ausdruck für den Kohlevergasungsgrad (if FGASN=3)

    FSPECM

    Art der Massenstromvorgabe

    =1: Nur ein Massenstrom wird vorgegeben, alle andern werden berechnet

    =2: Alle eingehenden Massenströme sind vorzugeben

    M6MF

    Massenstromverhältnis Öl zu Gesamtbrennstoff

    M7MF

    Massenstromverhältnis Gas zu Gesamtbrennstoff

    FSFT

    Art der Berechnung der Wassergas-Shift-Reaktion

    =1: die Abgastemperatur T2 wird als Reaktionstemperatur genutzt

    =2: die in TREF vorgegebene Temperatur wird als Reaktionstemperatur genutzt

    =3: Angabe der Reaktionskonstante im angegebenen Wert CWGS

    (Genaueres zur Definition von CWGS ist zu finden unter "Explanations for the constant CWGS" in Component 50)

    CWGS

    Reaktionskonstanten für die Wassergas-Shift-Reaktion

    falls FSFT=3

    TFRE

    Einfriertemperatur für die Wassergas-Shift-Reaktion, falls FSFT=2

    FOCN

    Nutzungsart des Verhältnisses von Sauerstoff zu Kohlenstoff

    =0: Wert ROCN nutzen

    =1: nutze Wert des Ausdrucks EOCN

    ROCN

    Wert des Verhältnisses von Sauerstoff zu Kohlenstoff:
    Molares Verhältnis des gesamten O (einschließlich O im Brennstoff und im Dampf) zum gesamten C
    Der Wert muss zwischen 1 (CO) und 2 (CO2) liegen

    EOCN

    Ausdruck für das Verhältnis von Sauerstoff zu Kohlenstoff
    Molares Verhältnis des gesamten O (einschließlich O im Brennstoff und im Dampf) zum gesamten C
    Der Wert muss zwischen 1 (CO) und 2 (CO2) liegen

    FWM4N

    Nutzungsart des Verhältnisses von Wasser/Dampf zu Brennstoff

    =0: Wert RWM4N nutzen

    =1: nutze Wert des Ausdrucks EWM4N

    RWM4N

    Wert des Verhältnisses von Wasser/Dampf zu Brennstoff

    Massenverhältnis von Dampfmasseneintritt am Anschluss 3 zur Summe der Brennstoffmassenströme der Eintritte 4, 6 und 7

    EWM4N

    Ausdruck für das Verhältnis von Wasser/Dampf zu Brennstoff

    Massenverhältnis von Dampfmasseneintritt am Anschluss 3 zur Summe der Brennstoffmassenströme der Eintritte 4, 6 und 7

    FFLAS

    Vorgabe des Flugasche-Verhältnisses: Verteilung des Ascheaustritts auf die Austritte 2 und 5

    Dies ist der Prozentsatz der Asche, die am Rohgas-Austritt das Bauteil verlässt    

    =0: Wert RFLAS nutzen

    =1: nutze Wert des Ausdrucks EFLAS

    RFLAS

    Wert des Flugasche-Verhältnisses                          

    EFLAS

    Ausdruck für das Flugasche-Verhältnis        

    FCFA

    Vorgabe der Verteilung des nicht vergasten Kohlenstoffs auf die Anschlüsse 2 und 5

    Dies ist der Prozentsatz des Kohlenstoffs, der am Anschluss 2 austritt (Gas)

    =0: Wert RCFA nutzen

    =1: nutze Wert des Ausdrucks ECFA

    RCFA

    Wert der Verteilung des nicht vergasten Kohlenstoffs         

    ECFA

    Ausdruck für die Verteilung des nicht vergasten Kohlenstoffs

    FQLOSS

    Ar der Wärmeverlust-Vorgaben

    =0: nutze den Wert QLOSS als absoluten Wärmeverlust

    =1: nutze den Wert QLOSS als relativen Wärmeverlust - bezogen auf die eingebrachte Brennstoffwärme (Massenstrom * Heizwert)

    =2: nutze Wert des Ausdrucks EQLOSS als absoluten Wärmeverlust

    =3: nutze Wert des Ausdrucks  EQLOSS als relativen Wärmeverlust - bezogen auf die eingebrachte Brennstoffwärme (Massenstrom * Heizwert)

    QLOSS

    Wert des Wärmeverlustes (gemäß FQLOSS)

    EQLOSS

    Ausdruck für den Wärmeverlust

    DP12N

    Absoluter Druckabfall (nominal)

    TASHE

    Slag temperature (line 5)

    FMODE

    Berechnungsmodus

    =0: global (wie im Modell festgesetzt)

    =1: lokale Teillast (immer Teillast, auch wenn im Modell der Berechnungsmodus "Design" aktiv ist)

    M1N

    Massenfluss des Oxidationsmittels am Anschluss 1 (nominal)

    Die blau markierten Parameter sind Referenzgrößen für den Auslegungsmodus. Die tatsächlichen Auslegungswerte beziehen sich in den verwendeten Gleichungen auf diese Größen.

    Im Allgemeinen sind alle Eingaben, die sichtbar sind, erforderlich. Häufig sind jedoch Standardwerte vorgesehen.

    Weitere Informationen zur Farbe der Eingabefelder und deren Beschreibung finden Sie unter Edit Component\Specification values

    Weitere Informationen zu Auslegung, Teillast und Nominalwerten finden sie unter General\Accept Nominal values

    Ergebniswerte

    ROC

    Verhältnis Sauerstoff zu Kohlenstoff

    RWM4

    Verhältnis Dampf zu Kohle

    RCWGS

    Wassergas-Shift-Konstante

    RGAS

    Kohlenstoff-Vergasungsgrad

    RCCH4

    CH4-Bildung (C in CH4 / Gesamt-C)

    RSH2S

    H2S-Bildung (S in H2S / Gesamt-S)

    NCVCG

    Rohgas-Heizwert bei  0°C

    NCVFUEL

    Unterer Heizwert des Brennstoffs bei 0°C (Mittelwert)

    RQCGC

    Kaltgas-Wirkungsgrad (Latente Wärme am Eingang / Latente Wärme am Ausgang)

    RTEQ

    Berechnete Gleichgewichtstemperatur

    RQLOSS

    Berechneter Wärmeverlust

    TR1

    Gleichgewichtstemperatur für CO+H2O=CO2+H2

    RFA

    Verhältnis Brennstoffmenge / Luftmenge

    RFAST

    Stöchiometrie-Verhältnis Brennstoffmenge / Luftmenge (Verhältnis bei vollständiger Verbrennung)

    EQRAT

    Äquivalenzverhältnis = RFA / RFAST   (nach https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/equivalence-ratio).

    Ein Äquivalenzverhältnis EQRAT größer als 1 deutet immer auf einen Brennstoffüberschuss im Brennstoff-Oxidationsmittel-Gemisch hin, d. h. auf mehr Brennstoff als für eine vollständige Verbrennung (stöchiometrische Reaktion) erforderlich, unabhängig davon, welcher Brennstoff und welches Oxidationsmittel verwendet werden, während Verhältnisse kleiner als 1 auf einen Brennstoffmangel oder einen äquivalenten Oxidationsmittelüberschuss im Gemisch hinweisen.

    Bitte beachten Sie, dass sich das Äquivalenzverhältnis wie folgt auf die Luftzahl λ bezieht:    λ= 1 / EQRAT.


    Kennlinien

    Kennlinie 1
    Name: CCSL
    Titel: Vergasungsgrad bzw. C-Vergasung
    Beschreibung:  Der Vergasungsgrad hängt ab von der Menge der zugeführten Luft M1 am Anschluss 1. Zusätzlich wird
    • M1 bezogen auf die Luftmenge im Nennlastfall M1N und
    • RGAS auf den Vergasungsgrad im Nennlastfall RGASN

    RGAS / RGASN = f (M1/M1N)     bzw.   RGAS = RGASN * f (M1/M1N)   
    X-Achse: M1/M1N
    Y-Achse: RGAS/RGASN

     

    Kennlinie 2
    Name: CCH4
    Titel:  CH4-Umwandlungs-Kennlinie bzw. CH4-Produktion
    Beschreibung:  Der Anteil des zugeführten Kohlenstoffs am Anschluss 4, der zur Methanerzeugung (RCH4) genutzt wird, hängt ab von der Menge der zugeführten Luft M1 am Anschluss 1. Zusätzlich wird

    • M1 bezogen auf die Luftmenge im Nennlastfall M1N und 
    • RCH4 auf den im Nennlastfall zugeführten Kohlenstoffanteil zur Methanerzeugung RCH4N
    RCH4 / RCH4N = f (M1/M1N)
    X-Achse: M1/M1N
    Y-Achse: RCH4/RCH4N

     

    Kennlinie 3
    Name: CH2S
    Titel: H2S-Umwandlungs-Kennlinie bzw. H2S Produktion
    Beschreibung:  Der Anteil des zugeführten Schwefels am Anschluss 4, der zur Schwefelwasserstoff-Erzeugung (RH2S) genutzt wird, hängt ab von der Menge der zugeführten Luft M1 am Anschluss 1. Zusätzlich wird

    • M1 bezogen auf die Luftmenge im Nennlastfall M1N und 
    • RH2S auf den im Nennlastfall zugeführten Schwefelanteil zur Schwefelwasserstoff-Erzeugung RH2SN

    RH2S / RH2SN = f (M1 / M1N)
    X-Achse: M1/M1N
    Y-Achse: RH2S/RH2SN

    Kennlinie 4
    Name: CNH3
    Titel: NH3-Umwandlungs-Kennlinie bzw. NH3 Produktion
    Beschreibung:  Der Anteil des zugeführten Stickstoffs am Anschluss 4, der zur Ammoniak-Erzeugung (RH2S) genutzt wird, hängt ab von der Menge der zugeführten Luft M1 am Anschluss 1. Zusätzlich wird

    • M1 bezogen auf die Luftmenge im Nennlastfall M1N und 
    • RH2S auf den im Nennlastfall zugeführten Stickstoffanteil zur Ammoniak-Erzeugung RH2SN

    RNH3 / RNH3N = f (M1 / M1N)
    X-Achse: M1/M1N
    Y-Achse: RNH3/RNH3N

    Kennlinie 5
    Name: CBENZ
    Titel: Benzol-Umwandlungs-Kennlinie bzw.  Benzol Produktion
    Beschreibung:  Der Anteil des zugeführten Kohlenstoffs am Anschluss 4, der zur Benzol-Erzeugung (RBENZ) genutzt wird, hängt ab von der Menge der zugeführten Luft M1 am Anschluss 1. Zusätzlich wird

    • M1 bezogen auf die Luftmenge im Nennlastfall M1N und 
    • RH2S auf den im Nennlastfall zugeführten Kohlenstoffanteil zur Benzol-Erzeugung RBENZN

    RBENZ / RBENZN = f (M1 / M1N)
    X-Achse: M1/M1N
    Y-Achse: RBENZ/RBENZN

     

    Kennlinien 6 bis 10
    Name: CTARn (n = 1, 2, 3, 4, 5)
    Titel: Umwandlungs-Kennlinien für die 5 Teersubstanzen TARn
    Beschreibung:  In Teillast wird für jede Substanz FTARnSUBST

    • mit "FTARnVAL = 0 = Wert RTARn verwenden" der Wert RTARn bzw.
    • mit "FTARnVAL = 1 = Ausdruck ETARn verwenden" der Wert aus ETARn

    mit dem y-Wert der Kennlinie CTARn bei y = M1/M1N multipliziert.

    TARn / (RTARn bzw. ETARn) = f (M1 / M1N)
    X-Achse: M1/M1N
    Y-Achse: TARn / (RTARn bzw. ETARn)


    Verwendete Physik

    Gleichungen

    Alle Betriebsfälle

    Massenströme

    --------------------

    M1MF aus Vergasungsbilanz

    M2MF aus Vergasungsbilanz

    M3MF aus Vergasungsbilanz

    M4MF = 1 - M6MF - M7MF (Vorgabewerte)

    M5MF aus Vergasungsbilanz

    Wenn FSPECM = 1:

    M4 - M4MF/M1MF * M1 = 0

    M6 - M6MF/M1MF * M1 = 0

    M7 - M7MF/M1MF * M1 = 0

    M2 - M2MF*M4 - M2MF*M6 - M2MF*M7 = 0

    M3 - M3MF*M4 - M3MF*M6 - M3MF*M7 = 0

    M5 - M5MF*M4 - M5MF*M6 - M5MF*M7 = 0

    Wenn FSPECM = 2:

    M5 - M5MF*M4 - M5MF*M6 - M5MF*M7 = 0

    M1 - M2 + M3 + M4 - M5 + M6 + M7

    Drücke

    ----------

    Auslegung: P1 - P2 = DP12N

    Teillast: M1R = M1/M1N

    P1 - P2 = DP12N * M1R * M1R

    P4 - P5 = 0

    P6 - P5 = 0

    P7 - P5 = 0

    P1 - P4 = 0

    P1 - P3 = 0

    Enthalpien

    --------------

    T5 = TASHE

    H5 = f(P5,T5)

    If FQLOSS = 1:

    QL = QLOSS

    If FQLOSS = 2:

    QL = QLOSS*(M4*NCV4+M6*NCV6+M7*NCV7)

    M2*H2 - M1*H1 - M3*H3 - M4*H4 + M5*H5

    - M6*H6 - M7*H7 + M8*H8 =

    M4*NCV4-M2*NCV2-M5*NCV5+M6*NCV6

    +M7*NCV7-QL


    Bauteilform

    Form 1

    Beispiel

    Klicken Sie hier >> Bauteil 169 Demo << um ein Beispielmodell zu laden.