Beschreibung der gegenseitigen Beeinflussung von Flüssigkeitsschicht und Rauchgasströmung an Wänden und internen Einbauten in REA-Wäschern

Projektnummer 304

Zur Abgasreinigung in der Kraftwerkstechnik wird oft auf Nasswäscher zurückgegriffen, in denen SO2 in wässriger Lösung absorbiert wird. Hierzu wird die Waschflüssigkeit in der REA mit zahlreichen Düsen zerstäubt. Durch immer anspruchsvollere gesetzliche Grenzwerte für den Schwefeldioxidausstoß und die zunehmende Mitverbrennung in Kraftwerken geraten REA-Wäscher an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit. Optimierungspotenzial bietet der Absorptionsraum mit seinen Düsen und Einbauten.

Kenntnisse des Verhaltens der Zweiphasenströmung innerhalb eines REA-Wäschers eröffnen die Möglichkeit einer gezielten Anordnung von Düsen oder zur Einbringung ringförmiger Leitelemente an der Wäscherwand (sog. Wallrings), um die Strömung in REA-Wäschern zu lenken. Simulationen mit Hilfe von CFD-Programmen (Computional Fluid Dynamics) verbessern das Verständnis der Strömungsvorgänge erheblich.

In den vorangegangenen Forschungsprojekten „REA-Fluiddynamik“ (202), „Optimierung der Düsenanordnung in SO2-Rauchgaswäschern“ (230) und „Strömungskorrelierte Düsenanordnung in REA-Wäschern“ (263) sind grundlegende Erkenntnisse bzgl. des Strömungsverhaltens der Zweiphasenströmung und der Anwendbarkeit verschiedener Düsenanordnungen gewonnen und in ein kommerzielles CFD-Programm implementiert worden.

Ein erheblicher Anteil von bis zu 30 % der versprühten Waschsuspension bildet eine Flüssigkeitsschicht entlang der Wäscherwand, die bislang nicht in die Betrachtungen mit eingeflossen ist. Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist es daher, zusätzlich den Einfluss der Flüssigkeitsschicht in SO2-Rauchgaswäschern (REA-Wäschern) fossil befeuerter Kraftwerke zu erfassen und in eine Simulationsumgebung zu implementieren.

Auf dieser Basis kann die Beschreibung der sich einstellenden Strömung detaillierter erfolgen. Auch im Hinblick auf die Bewertung von Wäschereinbauten (z. B. Wallrings) hat die Flüssigkeitsschicht an der Wäscherwand einen erheblichen Einfluss. An den Wallrings wird nicht nur die Gasströmung von der Wäscherwand weg geleitet, sondern auch der an der Wand hinab fließende Film redispergiert. Dieses kann für die Bewertung der Wallrings hinsichtlich ihrer Wirkungsweise und des damit entstehenden Druckverlustes von Bedeutung sein. Innerhalb des Projektes sollen die Möglichkeiten zur Darstellung des Flüssigkeitsfilms an der Wäscherwand und die daraus resultierende Umsetzung in das kommerzielle CFD-Programm CFX der Firma Ansys Inc. erarbeitet werden.

Das Vorhaben wird von August 2007 bis Juli 2008 unter der Leitung von Claudia Bautsch am Lehrstuhl für Umwelttechnik der Universität Dortmund durchgeführt. Der Arbeitskreis "Abgasreinigungstechnik" begleitet die Untersuchungen.

Ansprechpartner

  • Dr. Andreas Wecker
    Telefon: +49-(0)2 01-81 28-3 16
    Fax: +49-(0)2 01-81 28-3 64
    E-mail: andreas.wecker@vgb.org

Projektergebnisse

  • Abschlussbericht