Oxy-fuel Verbrennung von Ersatzbrennstoffen (RDF) im Drehrohrofen (T01#)

• Fachliche Zuordnung: Energieverfahrenstechnik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 215035359

Das Projekt wird ein Open-Source-Simulationswerkzeug zur Vorhersage der Wärmefreisetzung, des Wärmeübergangs, der Flugbahnen der RDF-Partikel, des Brennstoffausbrands und der Klinkerzusammensetzung in Oxyfuel-Zementdrehöfen bereitstellen.Diese Aufgabe wird durch den Wissenstransfer aus dem SFB/TRR 129 "Oxyflame - Entwicklung von Modellen und Methoden zur Beschreibung der Verbrennung fester Brennstoffe in einer Oxyfuel-Atmosphäre" erfüllt, um so bestehende RDF-Umwandlungsmodelle auf Oxyfuel-Bedingungen zu erweitern. Hierfür werden experimentelle und numerische Arbeiten durchgeführt. Aus den Experimenten werden Ratengesetze für die Freisetzung von Pyrolysegasen und des Restkohlenstoffs abgeleitet. Zur Ableitung der Kinetik dieser Prozesse werden Messungen mit kleinen Partikeln zur Vermeidung von Transporteinschränkungen durchgeführt. Die neu abgeleiteten und angepassten Modelle werden in einer OpenFoam CFD-Umgebung implementiert.Das OpenFoam-Tool wird dann für Sensitivitätsstudien verwendet. Dazu wird ein generischer Aufbau definiert, der einen Drehrohrofen mit einem für Ersatzbrennstoffe geeigneten Brenner umfasst. Die Sauerstoffkonzentration, die Partikelgröße, die Primärluftverwirbelung und die physikalischen/chemischen Eigenschaften der Ersatzbrennstofffraktionen werden variiert, um die Auswirkungen auf das Strömungsfeld, die Partikeltrajektorien, die Wärmeabgabe, die Wärmeübertragung auf das Bett, den Partikelausbrand und vor allem auf die Klinkerqualität zu bewerten.

• DFG-Verfahren: Transregios (Transferprojekt)
• Teilprojekt zu: TRR 129: Oxyflame - Entwicklung von Methoden und Modellen zur Beschreibung der Reaktion fester Brennstoffe in einer Oxyfuel-Atmosphäre
• Antragstellende Institution: Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
• Unternehmen: thyssenkrupp Industrial Solutions AG (TK); Cement Process Technologies (R&D)
• Teilprojektleiter: Professor Dr.-Ing. Reinhold Kneer; Professor Dr.-Ing. Viktor Scherer