Untersuchungen zum Torrefizierungsverhalten von makroskopischen Einzelpartikeln

Die Substitution von fossilen Energieträgern durch biogene Brennstoffe zur Reduzierung anthropogener CO₂-Quellen in industriellen Feuerungen stellt aufgrund der physikalisch-chemischen Eigenschaften der Rohstoffe eine Herausforderung dar. Die Torrefizierung, ein thermisches Behandlungsverfahren in Form einer milden Pyrolyse, ist eine Möglichkeit zur Optimierung der Brennstoffeigenschaften. Auf den Betrieb industrieller Torrefizierungssysteme übertragbare Aussagen fordern definierte Prozesseinstellungen und Proben, welche die tatsächliche Beschaffenheit des Einsatzstoffes in Bezug auf Partikelgröße und -struktur abbilden. Zur Identifizierung der den Prozess der Torrefizierung dominierenden brennstoff- und prozessspezifischen Parameter wird ein Versuchskonzept auf Basis der Betrachtung einzelner makroskopischer Partikel vorgestellt. Das Messkonzept ist gekennzeichnet durch in weiten Bereichen einstellbare Reaktionsbedingungen. Der von der Verweilzeit abhängige Verlauf der Probenmasse während der Torrefizierung weist einen charakteristischen Verlauf auf, der eine zeitliche Zuordnung der durch die Trocknung und Aufheizung dominierten Phase und den Bereich der thermochemischen Umsetzung der Biomassekomponenten ermöglicht. Der Einfluss der Temperatur und Verweilzeit, der Biomasseart, der Partikelgröße, des Wassergehaltes sowie der Sauerstoffkonzentration stehen im Fokus der experimentellen Untersuchungen. Neben Biomassen aus den Kategorien Holz, Halmgut und Biomasse von Früchten werden Reinstoffe untersucht, die die Biomassehauptbestandteile Zellulose, Hemizellulose und Lignin repräsentieren. Ein etabliertes Modell wird erfolgreich für die Ermittlung von Globalkinetiken aus den experimentellen Daten eingesetzt.