Page 83 - HTW_25_Jahre_Forschung

Numerische Berechnungen von Feuerungssys- Gasphasenreaktionen im Verbrennungsraum
temen mit fossilen Brennstoffen sind in den abbildet. Ausgehend von einem Wärmefrei-
letzten Jahren zahlreich durchgeführt worden, setzungsprofil, individuellen Betriebsdaten
so dass diese Stand der Technik sind. Proble- und normierten Umwandlungsraten für C, H, O
me bereiten diese auf homogenem Brennstoff und N des Brennstoffes zu CO, CO , CH , H O,
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basierenden Ansätze für die heterogene Phase, O , N , NO, NH und HCN, können Temperatur-,
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wie bei Reststoffen und Biomassebrennstoffen, Energie-, Masse- und Speziesverteilung entlang
da die chemischen und physikalischen Vorgän- dem Brennstoffbett mittels einer integralen
ge, die auf dem Rost ablaufen, sehr komplex Bilanzierung näherungsweise bestimmt werden.
sind. Das umgesetzte Rostmodell stellt ein Diese Profile dienen als Randbedingung für die
vereinfachtes, dreidimensionales Modell dar, angeschlossene Gasphasensimulation und das
das die Verbrennung auf dem Rost und die Strahlungsmodell (ANSYS Workbench V14.0
(Fluent)). Sie zeigen bei einer Gegenüberstel-
lung mit diversen Mess- und Simulationsdaten
von Pilotanlagen unserer Partner eine richtige
Abbildung.

Numerische Simulation des
Feststoffausbrandes

Das verfahrens- und regelungstechnische
Modell (in Matlab-Simulink) unterteilt das
Brennstoffbett mittels integraler Bilanzierung
in Sektoren und ermittelt in mehreren ange-
koppelten Berechnungsphasen die Freisetzung
der Brennstoffkomponenten und Rauchgas-
zusammensetzungen. Die in jedem einzelnen
Sektor ablaufenden Prozesse von Trocknung,
Vergasung bis Brennstoffausbrand werden
sowohl einheitlich als auch ortsabhängig über
empirische Normprofile betrachtet. Die daraus
resultierenden Energie- und Massenströme
werden durch entsprechende Bilanzgleichun-
gen abgebildet. Die komplexen Vorgänge der
Verbrennung werden so vereinfacht und können
mit vergleichsweise wenig Rechenaufwand die
Abb. 1: Simulation des Gasausbrandes und des Strömungs- Eingangsgrößen zur CFD-Simulation liefern.
verhaltens bei der Verbrennung fester Biomasse
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