Effizienter Einsatz von niederkalorischen Prozessgasen in Thermoprozessanlagen durch Medienvorwarmung und Sauerstoffanreicherung

摘要

Im Rahmen zweier Forschungsvorhaben wurden am BFI in Zusammenarbeit mit internationalen Partnern bestehende Feuerungen untersucht und angepasst. Es werden zwei Anwendungsfalle vorgestellt. Fur ein regeneratives Flachflammen-Brenner-System wurde eine Gichtgasvorwarmung auf 1.000°C mit reinem Sauerstoff als Oxidator untersucht. Hierzu wurde ein bestehender Erdgasbrenner umgebaut. Fur einen bestehenden Winderhitzer mit 20 MW thermischer Leistung wurde der verbaute Brenner im Downscaling Verfahren fur 500 kW gebaut, um eine Medienvorwarmung und Sauerstoffanreicherung untersuchen zu konnen. Die Brenner wurden an der Brennerversuchsanlage des BFI installiert und die Temperatur-sowie Konzentrationsprofile in der Flamme messtechnisch erfasst. Zudem wurde das Ausbrandverhalten der Brenner in ANSYS-Fluent modelliert und simuliert. Eine vollstandige Erdgassubstitution konnte fur das Flachflammen-Brenner-System erfolgreich umgesetzt werden. Durch die Erkenntnisse der Untersuchung des Winderhitzer-Brenners konnten dynamische Prozessmodelle abgeleitet werden, die eine Bestimmung des jeweils optimalen Betriebspunktes ermoglichen. Hierdurch konnen Abgasverluste gesenkt und die Effizienz erhoht werden. Die Anpassung und Modellierung der Brenner sowie die Ergebnisse aus den Versuchen und Simulationsrechnungen werden vorgestellt.