Das Projekt "Teilprojekt: virtuelle Sensorik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von aixprocess Verfahrens- und Strömungstechnik Ingenieure Dr. Weng und Partner durchgeführt. Gesamtziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines neuartigen Automatisierungskonzepts für den Zementherstellungsprozess, welches bei gleichbleibender Produktqualität einen größeren Sekundärbrennstoffeinsatz und eine messbare Senkung der Umweltbelastung durch eine Erhöhung der Energieeffizienz ermöglicht. Teilziel von aixprocess ist die Entwicklung mathematischer Modelle für den Kalzinator und den Drehofen, sowie einer virtuellen Sensorik für die Gasvolumenströme. Aixprocess ist involviert in der Erstellung und Dynamisierung von CFD-Modellen für den Kalzinator und den Drehofen (AP1 und AP2), sowie in der Entwicklung einer virtuellen Sensorik für Gasvolumenströme (AP 3.2). Die Validierung der Modelle anhand Referenzdaten wird im AP 3.4 durchgeführt. Anschließend wird ein virtueller Prozess aufgebaut und getestet (AP 7). CFD-Modellreduktions-Tools können künftig als standarisierte Ingenieurs-Dienstleistung lizenziert werden. Neugründungen unter Kooperation mit IMH/IRT werden geprüft, um die entwickelte Methodik auf weitere Marktsegmente zu übertragen.
Das Projekt "Experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Optimierung der elektrischen Zuendung von erdgasbetriebenen Industriebrennern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gaswärme-Institut e.V. durchgeführt. Die Auslegung von Brennern fuer Industrieoefen unterliegt derzeit zwei Hauptkriterien. Zum einen muss die Effizienz des Verbrennungsprozesses gesteigert werden, um den auf das Endprodukt des Prozesses bezogenen CO2-Ausstoss zu minimieren, zum anderen duerfen die Schadstoffemissionen - vor allen die der Stickoxide - gesetzliche Grenzwerte nicht ueberschreiten. Neuentwicklungen von schadstoffarmen Brennern, die diesen Kriterien Rechnung tragen, setzen sich nur langsam auf dem Markt durch und die Umruestung bestehender Anlagen auf diese Brenner geht zum Teil mit hohen Investitions- und Umbaukosten einher. Ein Verbrennungsprinzip, das eine deutliche Minimierung der NOx-Emissionen verspricht und den Vorteil aufweist, dass sich bestehende Brennersysteme auf einfache Art und Weise umruesten lassen, ist die oszillierende Verbrennung. Dabei wird die Brennstoff- oder Luftzufuhr derart zeitlich variiert, dass entweder ein unter- oder ein ueberstoechiometrisches Verbrennungsgemisch dem Brennraum zugefuehrt wird. Bei beiden Umsetzungszustaenden ist bekannt, dass sie sich durch geringe NOx-Bildungsraten auszeichnen. Weil sich die unterschiedlichen Mischungszonen im weiteren Verlauf der Stroemung zu einem stoechiometrienahen Gemisch vereinigen, werden keine erhoehten Konzentrationen an Unverbrannten erwartet. Ein weiterer Vorteil der oszillierenden Verbrennung ist in der Annahme begruendet, dass sich durch die verzoegerte Mischung und Umsetzung die Ausdehnung des Flammenkoerpers und somit auch das fuer die Waermeuebertragung relevante Volumen einer Flamme vergroessert. Bisher wurden keine detaillierten Untersuchungen zur Bestaetigung und Quantifizierung der Waermeuebertragungs- und Stickoxidbildungseigenschaften der oszillierenden Verbrennung durchgefuehrt. Aufgrund oekonomischer und oekologischer Aspekte sollte durch Primaermassnahmen eine maximal moegliche NOx-Minderung und gesteigerte Prozesswirkungsgrade angestrebt werden. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es daher, zu untersuchen, ob die Ergebnisse von theoretischen Ueberlegungen und von experimentellen Vorabuntersuchungen zur oszillierenden Verbrennung hinsichtlich reduzierter Stickoxidemissionen und verbesserter Waermeuebertragungseigenschaften bestaetigt werden koennen. Grundlegende experimentelle Untersuchungen sollen zeigen, in wie weit die Modulation der Gasvolumenstroeme einen Einfluss auf die Emissionen von Unverbrannten hat und wie sich das Zuend-, Betriebs- und Teillastverhalten aendert. Dazu sind detaillierte Untersuchungen ueber die stroemungsbedingten Mischungs- und Selbstinertisierungsvorgaenge notwendig. Ein weiterer Aspekt des Forschungsvorhabens beschaeftigt sich mit der technischen Realisierung und ihrer Anwendbarkeit auf unterschiedliche Brennertypen.