Auswirkungen mechanischer Mischung auf Wärmeübertragung und auf thermochemische Prozesse in Schüttungen von Rost- und Kleinfeuerungssystemen

Projektnummer 328

Ziel dieses Projektes ist es, die Auswirkungen mechanischer Mischung auf die Wärmeübertragung und auf thermochemische Prozesse in Schüttungen experimentell und numerisch zu untersuchen.

Granulare Medien spielen in vielen, vor allem auch mittelständisch geprägten Industrien eine wichtige Rolle. Für diese Industriezweige ist es von zentralem Interesse, die Vorgänge bei der Wärmeeinwirkung auf oder bei der thermochemischen Behandlung von granularen Medien bei gleichzeitiger mechanischer Mischung zu verstehen und darüber hinaus mit Hilfe von Auslegungswerkzeugen modellgestützte Vorhersagen treffen zu können.

Der am Lehrstuhl für Energieanlagen und Energieprozesstechnik (LEAT) der Ruhr-Universität Bochum entwickelte Diskrete Elemente Methode (DEM) Code modelliert die physikalische Bewegung jedes einzelnen Partikels in Partikelsystemen. Zusätzlich können Stoff- und Wärmeübertragung und chemische Reaktionen in granularen Medien simuliert und kontinuierlich verfolgt werden. Durch eine Kopplung mit einem kommerziellen CFD-Code wird die Wechselwirkung mit einer umgebenden, fluiden Phase ebenfalls einbezogen. Mittels der gekoppelten CFD-DEM-Simulation lassen sich somit Wärmeübertragung und thermochemische Prozesse in Schüttungen auf Rostsystemen und in Kleinfeuerungen im Detail analysieren. Dabei soll die Modellierung anhand ausgewählter Simulationsfälle experimentell überprüft werden.

Für die Anwendungsbeispiele Rostfeuerung und kleinere Biomassefeuerungen ermöglichen die Arbeiten konkret, den Verbrennungsprozess gezielt in Abhängigkeit von der Geometrie und den Betriebsparametern steuern zu können, da die gemeinsame Wirkung des Brennstofftransportes, sowie die Menge und Aufteilung der Primärluft auf den Wärmeübergang sowie deren Wechselwirkung mit den im Bett ablaufenden Prozessen, im Detail erklärbar werden. Für den Anlagenbauer und Betreiber soll somit ein kostengünstiges und zeitgemäßes Werkzeug zur Vorhersage der Auswirkung veränderter Prozessparameter und Brennstoffzusammensetzung auf den Anlagenbetrieb zur Verfügung gestellt werden.

Das Projekt wird unter der Fördernummer 16147 N aus Mitteln des deutschen Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie über die AiF gefördert. Das Vorhaben wird von Juli 2009 bis Dezember 2011 am Lehrstuhl für Energieanlagen und Energieprozesstechnik der Ruhr-Universität Bochum bearbeitet. Seitens VGB wird es durch die European Working Group Biomass und den Arbeitskreis Thermische Abfallverwertung fachlich begleitet.