Erstellung und Validierung eines mathematischen Modells für die heterogene Verbrennung auf dem Müllrost und dessen Anwendung bei CFD-Simulationen hinsichtlich einer optimierten Feuerungstechnik

Dateibereich 11899

43,06 MB in 2 Dateien, zuletzt geändert am 09.04.2004

Dateiliste / Details

DateiDateien geändert amGröße
Abstract.pdf11.12.2003 11:06:168,8 KB
Diss_Thomas_Klasen.pdf11.12.2003 11:06:1643,05 MB

Dateibereich 11900

23,65 MB in 18 Dateien, zuletzt geändert am 09.04.2004

Dateiliste / Details

DateiDateien geändert amGröße
Abstract.doc11.12.2003 11:09:3227,5 KB
Kap0.doc11.12.2003 11:09:3338 KB
Kap1.doc11.12.2003 11:09:3447,5 KB
Kap10.doc11.12.2003 11:09:3471 KB
Kap2.doc11.12.2003 11:09:362,84 MB
Kap3.doc11.12.2003 11:09:41410,5 KB
Kap4.doc11.12.2003 11:09:43687 KB
Kap5.doc11.12.2003 11:09:442,19 MB
Kap6.doc11.12.2003 11:09:502,43 MB
Kap7_1.doc11.12.2003 11:09:563,93 MB
Kap7_2.doc11.12.2003 11:10:041,32 MB
Kap7_3_a.doc11.12.2003 11:10:072,63 MB
Kap7_3_b.doc11.12.2003 11:10:131,86 MB
Kap7_4.doc11.12.2003 11:10:181,20 MB
Kap8.doc11.12.2003 11:10:21118,5 KB
Kap9.doc11.12.2003 11:10:2241,5 KB
Kap_Anhang.doc11.12.2003 11:10:233,81 MB
Titel.doc11.12.2003 11:10:3432 KB
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein mathematisches Modell für die heterogene Verbrennung auf dem Müllrost entwickelt, mit dem es möglich wurde, Müllverbrennungsanlagen mit Hilfe von CFD-Berechnungen zu simulieren sowie zu optimieren. Zunächst wurde die Approximationsgüte des entwickelten Modells anhand von Mess- und Literaturwerten analysiert. Anschließend erfolgten auf Basis dieser Modelle teils praxisnahe, teils theoretische Untersuchungen hinsichtlich einer optimierten Feuerung. Numerische Berechnungen von Feuerungssystemen mit fossilen Brennstoffen sind in den letzten Jahrzehnten zahlreich durchgeführt worden, sodass sie Stand der Technik sind. Probleme bereiten diese Ansätze für die heterogene Phase, nämlich das Müllbett, da die chemischen und physikalischen Vorgänge, die auf dem Müllrost ablaufen, sehr komplex sind. Das entwickelte Rostmodell stellt ein vereinfachtes, eindimensionales Modell dar, das die Verbrennung auf dem Rost mit den homogenen Gasphasenreaktionen im Müllkessel auf indirektem Wege koppelt. Ausgehend von einem Wärmefreisetzungsprofil, individuellen Betriebsdaten und einer Verteilungsannahme für C und H des Mülls zu CO, CO2, H2O, O2 und CH4, können Temperatur-, Geschwindigkeits- und Speziesverteilungen entlang der Müllbahnoberfläche mittels einer integralen Bilanzierung näherungsweise bestimmt werden. Diese Profile dienen als Randbedingung für eine Gasphasensimulation und zeigten bei einer Gegenüberstellung mit diversen Mess- und Simulationsdaten eine tendenziell richtige Abbildung. Das Hauptaugenmerk der theoretischen Studien lag auf allgemein gültige Aussagen zur Anlagenoptimierung hinsichtlich Feuerfestmaterial, Feuerraumgeometrie (Gleich-, Mittel- oder Gegenstrom), gefährdete Gebiete (Korrosions- und Verschlackungsneigung) sowie Art der Sekundärluftzuführung (z.B. mit Verdrängungskörper oder tangentiale Eindüsung). Aus den Simulationsergebnissen lässt sich allgemein folgern, dass die Mittelstromfeuerung im Vergleich zur Gleich- sowie Gegenstrombetriebsweise homogenere Verteilungen zur Folge hat, was u.a. eine geringere Korrosions- und Verschlackungsgefahr bedeutet. Dies liegt vor allem an der etwas günstigeren Strömungsführung. Bei der Gleichstromfeuerung ist die Umströmung der Umlenknase häufig problematisch, bei der Gegenstromfeuerraumgeometrie kann die Anströmung des 1. Zuges gelegentlich ebenfalls ungleichmäßig werden. Die konventionelle Art der Sekundärluftzuführung reicht im Hinblick auf optimale Verbrennungsbedingungen nur noch bedingt aus. Wesentliche Verbesserungen wurden mit neuen Sekundärluftzuführungskonzepten erzielt. Beim Düsenbalken wird der Strömungsquerschnitt zu Beginn des 1. Zuges verengt, sodass die Sekundärluftstrahlen im Vergleich zum klassischen Konzept den gesamten Querschnitt völlig abdecken. Drehströmungen besitzen gegenüber dem klassischen Konzept den Vorteil, dass die Mischwirkung auf Grund der induzierten Wirbel erheblich gesteigert wird. Grundsätzlich ist festzuhalten, dass alle Feuerraum- sowie Sekundärlufteindüsungskonzepte sowohl Vor- als auch Nachteile aufweisen. Eine geeignete Kombination kann allerdings zu einer Optimierung führen. Außerdem sollte jede Anlage individuell betrachtet werden, weil beispielsweise auch der Querschnitt der Anlage eine wichtige Rolle bei der Auswahl der Konzepte spielt.
Lesezeichen:
Permalink | Teilen/Speichern
Dokumententyp:
Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Fakultät / Institut:
Fakultät für Ingenieurwissenschaften
Fakultät für Ingenieurwissenschaften » Maschinenbau und Verfahrenstechnik » Institut für Energie- und Umweltverfahrenstechnik
Dewey Dezimal-Klassifikation:
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 620 Ingenieurwissenschaften
Stichwörter:
Mathematische Modellierung, Simulation, numerische Berechnung, Müllverbrennung, Rostverbrennung
Sprache:
Deutsch
Kollektion / Status:
Dissertationen / Dokument veröffentlicht
Datum der Promotion:
22.07.2003
Dokument erstellt am:
22.07.2003
Promotionsantrag am:
10.12.2003
Dateien geändert am:
22.07.2003
Medientyp:
Text