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Teilvohaben 3: Engineering und Gaserzeugung

Das Projekt "Teilvohaben 3: Engineering und Gaserzeugung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens Fuel Gasification Technology GmbH durchgeführt. Vorhabensziel ist die Senkung der CO2-Emission bei der Roheisenerzeugung im Hochofen durch drastische Senkung des C-Verbrauchs. Das Einblasen von heißem Reduktionsgas in den Ofenschacht bewirkt die Steigerung der indirekten Reduktion des Eisenerzes und die deutliche Senkung der überproportional C-verbrauchenden direkten Reduktion von derzeit ca. 45v.H.. Mittels CFD Simulation wird die Injektion des heißen Reduktionsgases in den Hochofenschacht optimiert. Der C-Verbrauch mit Modellrechnungen und durch Betriebsversuche mit Reduktionsmittelbilanzierung im Teilstrombetrieb an einem modifizierten Betriebshochofen ermittelt. Das heiße Modellreduktionsgas wird aus Erdgas und Sauerstoff erzeugt. He-Tracerversuche sowie Messungen der radialen Gaszusammensetzung dienen der Ermittlung der Verteilung/Ausnutzung des eingeblasenen Reduktionsgases. Vergleiche mit der Vergasung flüssiger/fester Stoffe zeigen weitere Umweltentlastung. Die Ergebnisse dienen der Modifikation eines ersten Betriebshochofens. Der erreichte niedrige C-Verbrauch ist Basis für die Erarbeitung von Anwendungskonzepten zum Vorteil für die Betreiber von Hochöfen und anderer metallurgischer Reduktionsanlagen.

Teilvorhaben 1: Betriebliche Erprobung

Das Projekt "Teilvorhaben 1: Betriebliche Erprobung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von EKO Stahl GmbH durchgeführt. Vorhabensziel ist die Senkung der CO2-Emission bei der Roheisenerzeugung im Hochofen durch drastische Senkung des C-Verbrauchs. Das Einblasen von heißem Reduktionsgas in den Ofenschacht bewirkt die Steigerung der indirekten Reduktion des Eisenerzes und die deutliche Senkung der überproportional C-verbrauchenden direkten Reduktion von derzeit ca. 45 v.H.. Mittels CFD Simulation wird die Injektion des heißen Reduktionsgases in den Hochofenschacht optimiert. Der C-Verbrauch wird mit Modellrechnungen und durch Betriebsversuche mit Reduktionsmittelbilanzierung im Teilstrombetrieb an einem modifizierten Betriebshochofen ermittelt. Das heiße Modellreduktionsgas wird aus Erdgas und Sauerstoff erzeugt. He-Tracerversuche sowie Messungen der radialen Gaszusammensetzung dienen der Ermittlung der Verteilung/Ausnutzung des eingeblasenen Reduktionsgases. Vergleiche mit der Vergasung flüssiger/fester Stoffe zeigen weitere Umweltentlastung. Die Ergebnisse dienen der Modifikation eines ersten Betriebshochofens. Der erreichte niedrige C- Verbrauch ist Basis für die Erarbeitung von Anwendungskonzepten zum Vorteil für die Betreiber von Hochöfen und anderer metallurgischer Reduktionsanlagen.

Teilvorhaben 2: Verbundkoordination und wissenschaftlich-technische Begleitung

Das Projekt "Teilvorhaben 2: Verbundkoordination und wissenschaftlich-technische Begleitung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BFI Betriebsforschungsinstitut, VDEh-Institut für Angewandte Forschung GmbH durchgeführt. Vorhabensziel ist die Senkung der CO2-Emission bei der Roheisenerzeugung im Hochofen durch drastische Senkung des C-Verbrauchs. Das Einblasen von heißem Reduktionsgas in den Ofenschacht bewirkt die Steigerung der indirekten Reduktion des Eisenerzes und die deutliche Senkung der überproportional C-verbrauchenden direkten Reduktion von derzeit ca. 45 v.H.. Mittels CFD Simulation wird die Injektion des heißen Reduktionsgases in den Hochofenschacht optimiert. Der C-Verbrauch wird mit Modellrechnungen und durch Betriebsversuche mit Reduktionsmittelbilanzierung im Teilstrombetrieb an einem modifizierten Betriebshochofen ermittelt. Das heiße Modellreduktionsgas wird aus Erdgas und Sauerstoff erzeugt. He-Tracerversuche sowie Messungen der radialen Gaszusammensetzung dienen der Ermittlung der Verteilung/Ausnutzung des eingeblasenen Reduktionsgases. Vergleiche mit der Vergasung flüssiger/fester Stoffe zeigen weitere Umweltentlastung. Die Ergebnisse dienen der Modifikation eines ersten Betriebshochofens. Der erreichte niedrige C- Verbrauch ist Basis für die Erarbeitung von Anwendungskonzepten zum Vorteil für die Betreiber von Hochöfen und anderer metallurgischer Reduktionsanlagen.

Teilprojekt 21 - CarboMembran - Membrane zur Wasserentsalzung und zur Gasseparation

Das Projekt "Teilprojekt 21 - CarboMembran - Membrane zur Wasserentsalzung und zur Gasseparation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Aachener Verfahrenstechnik, Lehrstuhl für Chemische Verfahrenstechnik durchgeführt. Ziel ist die Untersuchung der Leistungsfähigkeit und chemischen Beständigkeit der im Projekt entwickelten Membranen für die Meerwasserentsalzung und die CO2-Abtrennung aus Rauchgasen. Des Weiteren soll ein neuartiger Membranspacer entwickelt werden, der bessere Stofftransporteigenschaften bei geringeren Druckverlusten und einer geringeren Verblockungs- und Foulingneigung aufweist. Die Leistungsfähigkeit der entwickelten Membranen werden mit gravimetrischen Messungen (Magnetschwebewaage; CO2-Permeation, chemische Stabilität) und Permeationsmessungen (Umkehrosmose) untersucht. Mit CFD-Simulationen werden neuartige Spacergeometrien untersucht und bewertet. Erste Spacermodelle werden per Rapid Prototyping-Verfahren gefertigt, die in Versuchsapparaturen zur Validierung der CFD-Rechnungen experimentell in Bezug auf Stoffübertragung, Druckverlust und Mischungsverhalten untersucht und bewertet werden. Für eine technische Umsetzung der Spacerfertigung soll eine Methode zur industriellen Produktion entwickelt werden. Aufgrund der breiten Anwendbarkeit der Spacer strebt die RWTH Aachen die Patentierung der Entwicklung an. Die technische Umsetzung zielt auf eine Unternehmensausgründung.

CFD-Simulation der instationären Strömung in Axialkolbenpumpen zur Verbesserung des Betriebsverhaltens

Das Projekt "CFD-Simulation der instationären Strömung in Axialkolbenpumpen zur Verbesserung des Betriebsverhaltens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Fluidtechnik durchgeführt. Ziele: Entwicklung einer Methodik zur Erhöhung der Drehzahlgrenze und zur Verbesserung des Saugverhaltens von Kolbenpumpen mit Hilfe der numerischen Strömungsberechnung (CFD) - Reduzierung strömungsmechanisch bedingter Verluste in den Pumpen - Rechnerunterstützte Auslegung und Visualisierung der Innenströmung - Erhöhung der Leistungsdichte der Kolbenpumpen - Erarbeitung von Verbesserungsvorschlägen für die Axialkolbenpumpen. Ergebnisse: Im Ergebnis des Forschungsvorhabens ist eine Einschätzung des Leistungspotenzials der gekoppelten Simulation für die Pumpenberechnung und -optimierung möglich.

CFD-Simulation von Wärmetauschern, Modellierung der Bildung von Aschedepositionen sowie Untersuchungen von Verschlackung und Korrosion in Biomassefeuerungen

Das Projekt "CFD-Simulation von Wärmetauschern, Modellierung der Bildung von Aschedepositionen sowie Untersuchungen von Verschlackung und Korrosion in Biomassefeuerungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Graz, Institut für Prozess- und Partikeltechnik durchgeführt. Die Auswirkungen von Verschlackungen auf die Verfügbarkeit und die Instandhaltungskosten von Feuerungsanlagen können sehr negativ sein. Ziel dieses Projektes ist es, das grundsätzliche Verständnis für die maßgeblichen Mechanismen, die zu Aschenschmelze und Depositionsbildung führen, zu verbessern. Am Ende des Projektes sollen entsprechende Auslegungs- und Prognosetools für Biomasse-befeuerte Feuerungen und Kessel zur Verfügung stehen. Als Basis soll ein CFD-Modell zur Simulation und Optimierung von Rohrbündelwärmetauschern (konvektiver Teil des Kessels) weiterentwickelt werden. Dieses Modell soll in weiterer Folge mit thermodynamischen Gleichgewichtsberechnungen kombiniert und in ein Modell implementiert werden, mit dem die Bildung von Depositionen an Feuerungs- und ebenen Kesselwänden sowie Oberflächen von Rohrbündelwärmetauschern vorhergesagt werden kann. Damit soll, unterstützt durch Testläufe, das Schmelzverhalten (Verschlackung) von Aschen im Feuerraum und im Kesselbereich genauer untersucht werden. Des weiteren wird anhand ausgewählter Fallbeispiele Korrosion in Wärmetauschern experimentell untersucht. Die Arbeiten im Rahmen dieses Projektes erfolgen primär in Form von Simulationen, die mit Messdaten validiert werden.

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