2005 - CFD-Simulation einer Brennkammer für ballenförmige Biomasse


In Zusammenarbeit mit Greenpower, Herz und gefördert durch die EU wurde eine innovative Verbrennungskammer für ballenförmige Biomasse durch die Unterstützung von CFD (Compuational Fluid Dynamics) entwickelt. Wegen der Komplexität des neuen Verbrennungskonzeptes wurden zahlreiche, vortgeschrittene Ansätze zur Beschreibung des heterogenen Biomasseverbrennungsprozesses angewandt (Trocknung, Verflüchtigung/Vergasung, Koksabbrand, homogene Gasreaktionen, Turbulenz und Emission gasförmiger Spezien, besonders CO und NOx). Um die oben genannten Ziele zu erfüllen, wurde die Funktionalität des komerziellen CFD-Solvers FLUENT durch UDFs (user defined functions) erweitert. Die Auswahl und Parametriesierung der Berechnungsmodelle wurde durch experimentelle Daten der Pilotanlage mit einer Leistung von 2MW (thermisch) begleitet.

Die Ergebnisse der CFD-Simulation wurden für Verbesserungen im Design verwendet, um den thermischen Wirkungsgrad sowie das Betriebsverhalten zu verbessern und um die Emissionen von Kohlenmonoxid, Stickoxiden und Staub zu verringern. Weiters wurden wertvolle Informationen für die Auswahl des passenden Stahls für die Wände der Verbrennungskammer gewonnen und überhitzdende Stellen ausfindig gemacht, an denen Verschlackungen, Alterungen und Hochtemperaturkorrosion erwartet werden können. Einige Ergebnisse sind exemplarisch in den folgenden Abbilungen (Abb.1 und 2) dargestellt.


Abb. 1: Gasgeschwindigkeiten (0 bis 40 m/s) in der Symmetrieebene der Brennkammer und in Ebenen normal dazu

 

Abb. 2: Wandtemperaturen der Brennkammer (300 bis 1100 K) der Aussenhuelle und im Kern

 

top