Numerische Simulation der Biomasseverbrennung in thermischen Kraftwerken

Die Verbrennung fester Energieträger ist aufgrund der ablaufenden chemischen und physikalischen Prozesse ein komplexer Vorgang, der in thermischen Kraftwerken zu Herausforderungen führt. Ein grundlegendes Phänomen ist dabei die Bildung von Verschmutzungen an den Wänden sowie Heizflächen der Dampferzeuger.

Die Verbrennung fester Bioenergieträger kann in thermischen Kraftwerken zur Bildung von Ablagerungen auf den Wärmeübertragerflächen des Dampferzeugers führen. Die Heizflächenverschmutzungen ergeben langfristig eine Reduktion des Anlagenwirkungsgrades und können häufig nur durch kostenintensive Verfahren entfernt werden. Numerische Simulationen bieten hier das Potential den Verbrennungsprozess betreffender Kraftwerke zu optimieren und Kosten zu senken. Daher wurde ein neuartiges Modellierungskonzept erarbeitet, das die numerische Simulation der Biomasseverbrennung in thermischen Kraftwerken erlaubt. Basierend auf einem Euler-Lagrange-Ansatz sind Untermodelle zur Beschreibung der thermochemischen Umwandlung des Festbrennstoffs implementiert. Da Partikelinteraktionen mittels Diskreter Elemente Methode (DEM) berücksichtigt sind, ist die numerische Simulation von Wirbelschicht- und Festbettfeuerungen möglich. Das Konzept konnte bereits an einer Biomasse-Rostfeuerungsanlage erprobt und validiert werden.

Der wesentliche Vorteil des Euler-Lagrange-Ansatzes besteht in dem Potential Partikelflugbahnen vorauszuberechnen. Zukünftig soll auf dieser Grundlage eine Modellierung der Ablagerungsbildung in thermischen Kraftwerken möglich sein.



Copyright: © Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Universität Rostock
Quelle: 10. Rostocker Bioenergieforum (Juni 2016)
Seiten: 8
Preis inkl. MwSt.: € 4,00
Autor: M. Sc. Dorian Holtz
Dr.-Ing. Jürgen Nocke
Prof. Dr.-Ing. habil. Dipl. Phys. Dr. h.c. Egon Hassel

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