Performance of a NiO-based oxygen carrier for chemical looping combustion and reforming in a 120 kW unit

AbstractIn this study the performance of two different Ni-based oxygen carriers in a 120kW chemical looping pilot rig at Vienna University of Technology is presented. A dual circulating fluidized bed (DCFB) system has been designed with the important characteristics of high solid circulation, very low residence times and a high power to solid inventory ratio. For all presented results the pilot rig is fueled with methane at 140kW fuel power. For both oxygen carriers high CH4 conversion and CO2 yield is achieved. Air to fuel ratio and temperature are varied. CH4 conversion at higher air to fuel ratio as well as at higher temperature seems to decrease. This phenomenon is linked to the Ni/NiO ratio of the particle which determines the catalytic activity and thus influences the CH4 conversion and the CO2 yield

Techno-economic assessment on the gasification of biomass on the large scale for heat and power production

Zsfassung in dt. SpracheDie Vergasung von Biomasse bietet die Möglichkeit Strom und Wärme mit einem hohen Gesamtwirkungsgrad zu erzeugen. Dennoch befinden sich bis heute fast keine kommerziellen Anlagen in Betrieb. Ausgehend davon ist es notwendig, bereits bestehende Demonstrationsanlagen zu analysieren und damit das verfügbare Know-how zusammenzutragen, sowie entsprechende Schlussfolgerungen für zukünftige Weiterentwicklungen abzuleiten.Die Umwandlung von Biomasse mittels Vergasung zu Strom und Wärme erfolgt in drei Prozessschritten, der Gaserzeugung, der Gasreinigung und der Gasnutzung. Für jeden dieser Bereiche wurde eine umfangreiche Hersteller- und Marktbetrachtung durchgeführt, um den Stand der Technik zu erheben. Weiters wurden 17 Anlagen zur thermochemischen Umwandlung von Biomasse analysiert, wozu objektive Bewertungskriterien aufgestellt wurden, die einen Vergleich der unterschiedlichen Anlagen zulassen. Die gewonnen Erfahrungen sowie die Ergebnisse der Anlagenbewertung wurden verwendet, um vielversprechende Systemkomponenten zu identifiziert und übergeordnete Systemaspekte abzuleiten. Daraus wurden Anlagenkonzepte abgeleitet werden, welche sich für eine technisch machbare und ökonomisch darstellbare thermo-chemische Umwandlung von Biomasse eignen. Zur technischen Bewertung der identifizierten Konzepte wurden die Massen- und Energiebilanzen dieser Konzepte mittels eines Prozesssimulationstools berechnet und energetisch sowie exergetisch analysiert. Abschließend wurde durch eine wirtschaftliche Bewertung bereits bestehender Anlagen auf Vergasungsbasis, wie auch auf Verbrennungsbasis untersucht, wie sich die Vergasung ökonomisch zu anderen Konversionstechnologien darstellen lässt. Abschließend wird durch die Einführung so genannter "learning curves" ein Ausblick in die zukünftige ökonomische Entwicklung dieser Technologien gegeben.Gasification of biomass offers the possibility to produce heat and power at high overall efficiencies. However until today nearly no commercial gasification plant is in operation. Therefore it is necessary to analyse existing biomass gasification plants.The conversion of biomass by gasification for heat and power production can be divided into three essential steps, gasification, gas cleaning and gas utilisation. For each of these process steps a detailed technology and market analysis is carried out.17 biomass gasification plants were analysed. For the objective evaluation criteria were set up, which allow a comparison of different technology concepts. Through these criteria system components could be identified.The results obtained from the "technology & market analysis" and from the "evaluation of the gasification plants" were used to identify promising system components to deduce guidelines for the design of new concepts.By these results new concepts can be designed which are technically and economically feasible options for future gasification concepts. For the technical evaluation of these concepts mass and energy balances were calculated using a process simulation tool, which allows energetic and exergetic analysis. Moreover, it was investigated how already existing gasification plants can compete on an economical basis with combustion based ones. Finally so called "learning curves" were introduced to provide an outlook to the economic competitiveness of gasification in the future.29