Modelling and experimental validation of the viscosity of liquid phases in oxide systems relevant to fuel slags

Moderne IGCC-Kraftwerke bieten hinsichtlich der vielseitig verwendbaren Brennstoffe und Produkte die größten Vorteile. Der Prozess verbindet dabei ein konventionelles GuD-Krafwerk mit einem Vergaserreaktor. Darüber hinaus kann dieser mit einer CO2- Abscheidung und -Speicherung (CCS Carbon Capture Storage) gekoppelt werden. Diese Technologie ist ein vielversprechender Ansatz, die CO2-Emission durch fossile Energieträger zu reduzieren. Der Kern des IGCC-Kraftwerkes ist dabei der Vergaser, dieser bestimmt auch maßgeblich die Effektivität des Gesamtprozesses. Die anorganischen Bestandteile bilden auf den Reaktorwänden des Vergasers eine viskose Schlacke. Die verbleibenden anorganischen Komponenten werden in Form von Flugasche im Synthesegas mitgerissen. Die Viskosität der Schlacke spielt eine zentrale Rolle bei der Bestimmung der optimalen Betriebsbedingungen, viele Vorgänge sind direkt oder indirekt abhängig von dem Fließverhalten der Schlacke, wie die Tropfenhaftung (oder Partikelhaftung), der Schlackefluss und -abfluss, sowie die Degradierung der Refraktärmaterialien. Damit beeinflusst das Fließverhalten maßgeblich die Effizienz, Stabilität und Sicherheit des Vergasungsprozesses. Die Viskosität der Schlacke wurde ebenfalls als kritische Größe bei der Simulation durch numerische Strömungsmechanik (CFD) erkannt. Die meisten vorherigen Modelle bieten nur die Möglichkeit, die Viskosität in einem sehr eingeschränkten Bereich von Temperatur und Zusammensetzung zu beschreiben, da insbesondere eine effektive Beschreibung des Einflusses der inneren Struktur auf die Viskosität fehlte. ...