Das Projekt "Europaeisches F+E Projekt fuer neue Industrieoefen mit hoeherem thermischen Wirkungsgrad durch Intensivierung des Waermeuebergangs von Flammen (EURONITE)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gaswärme-Institut e.V. durchgeführt. Eine Erhoehung des Wirkungsgrads von Feuerungsanlagen ist eine der wirksamsten Massnahmen zur Verringerung des Energieverbrauchs und damit gleichzeitig zur Reduktion der CO2-Emission. Eine Steigerung des Wirkungsgrads kann durch Waermerueckgewinnung aus dem Abgas z.B. zur Vorwaermung der Verbrennungsluft, durch eine Verringerung der Waermeverluste durch die Waende von Feuerungsanlagen z.B. durch kompaktere Anlagen mit geringeren Oberflaechen und durch eine Verbesserung der Waermeuebertragung im Ofenraum z.B. durch eine Erhoehung der Waermeabgabe der Flamme bzw. der Feuerraumgase erzielt werden. Im Rahmen dieses europaeischen Forschungsvorhabens soll versucht werden, die Waermeabgabe aus dem Feuerraum an das Waermgut (oder Waermetauscher) durch eine Erhoehung der Waermeuebertragung durch Konvektion und Strahlung zu erhoehen. Die Untersuchungen sollen fuer low-NOx Brenner mit hoher Verbrennungsluftvorwaermung (FLOX hoch TM und Stufenverbrennung) und fuer oxy-fuel Brenner durchgefuehrt werden. Eine Moeglichkeit zur Erhoehung des Strahlungsanteils der Flamme ist z.B. eine partielle Russbildung in der Flammenzone. Die Untersuchungen werden beispielhaft fuer Brenner, die an Glasschmelzwannen mit rekuperativer Luftvorwaermung eingesetzt werden koennen, durchgefuehrt. Glasschmelzoefen wurden deshalb ausgewaehlt, weil hier neben der Optimierung der Waermeuebertragung auch das NOx-Problem noch zu loesen ist. Die Ergebnisse der Untersuchungen koennen jedoch auch auf andere Feuerungsanlagen uebertragen werden. Neben experimentellen Untersuchungen wird auch eine mathematische Modellierung der Waermeuebertragung und der NOx-Bildung etc durchgefuehrt, um eine moeglichst schnelle Uebertragung der Forschungsergebnisse auf unterschiedliche Industrieanlagen zu ermoeglichen. Aus diesem Grund wurden die auf dem Gebiet der mathematischen Modellierung von Feuerungsanlagen fuehrenden Hochschulen mit in das Projekt eingebunden. Der Beitrag des GWI zum Gesamtprojekt kann in die folgenden Arbeitsschritte eingeteilt werden: 1) Untersuchung der Mischungs- und Reaktionsvorgaenge in low-NOx Flammen; 2) Ermittlung der Waermeuebertragungseigenschaften von Flammen; 2.1 Standardbrenner; 2.2 Low-NOx Brenner; 3) Optimierung der Waermeuebertragungseigenschaften von low-NOx Flammen; 4) Anpassung der spektralen Strahlungseigenschaften von low-NOx Flammen an das Absorptionsspektrum von Glasschmelzen; 5) Ermittlung der Waermeuebertragungseigenschaften von low-NOx oxy-fuel Flammen; 6) Vergleich der Waermeuebertragungseigenschaften von Erdgas-Luft- und Erdgas-Sauerstoff-Flammen. Mit den Arbeiten wurde am 1.1.98 begonnen.
Das Projekt "Stroemungstechnische Optimierung eines Low-NOx-Brennerkopfes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Strömungsmechanik durchgeführt. Zur Absenkung der NOx-Bildung bei Low-NOx-Brennern wird das Prinzip der internen Abgasrueckfuehrung angewendet. Es wurden Untersuchungen zur Optimierung der rueckgefuehrten Abgasmenge an einem kalten Modell eines Brenners durchgefuehrt, und die Moeglichkeit zur Umrechnung der Ergebnisse auf den Betriebszustand aufgezeigt.
Das Projekt "Untersuchungen zur Minimierung der Stickoxidbildung bei der Kohlenstaubverbrennung unter hohen Temperaturen und Druecken durch Nutzung neuartiger Technologien der Hochtemperaturgasverbrennung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Energieanlagentechnik durchgeführt. Im Bereich der industriellen Hochtemperaturgasanwendung ist es gelungen, mittels brennrauminterner Abgasrezirkulation durch Inertisierung des Brenngases und der Verbrennungsluft bei Luftvorwaermung auf 1000 Grad Celsius und Brennkammertemperaturen von 1500 Grad Celsius die NOx-Emissionen auf unter 200 mg/m3 abzusenken. Das Prinzip der Absenkung der thermischen NOx-Bildung besteht hier im wesentlichen in der raeumlichen und zeitlichen Temperaturvergleichmaessigung und der Verminderung des Sauerstoffpartialdruckes. Im Grundsatz soll es moeglich sein, diese Erkenntnisse auch auf die Hochtemperaturverbrennung von Kohlenstaub mit schmelzfluessigem Ascheabzug zu uebertragen, da dort ein wesentlicher Teil des gebildeten NO thermischer Natur ist. Darueber hinaus ist zu erwarten, dass die NO-Bildung aus Brennstoffstickstoff bei diesem Verbrennungssystem ebenfalls sehr niedrig gehalten werden kann. Die Erkenntnisse der geplanten Untersuchungen werden bei der Entwicklung von NOx-armen Brennern fuer die Kohlenstaubdruckverbrennung unter hohen Temperaturen und Druecken bei neuen Verfahren zur Kohleverstromung benoetigt. Desweiteren koennten die Erkenntnisse zur Entwicklung NOx-armer Verbrennungssysteme an atmosphaerischen Schmelzkammerfeuerungen eingesetzt werden, wo heute immer noch mit hohen NOx-Brennkammeremissionen gearbeitet wird. Eine entsprechende Absenkung wuerde eine erhebliche Verminderung der Betriebskosten fuer die katalytische Abgasreinigung zur Folge haben.
Das Projekt "Neue industrielle Feuerungen mit hoeherer thermischer Effektivitaet durch Intensivierung der Waermeuebertragung aus dem Flammenbereich" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Energieanlagentechnik durchgeführt. Das im Rahmen des gemeinschaftlichen europaeischen EURONITE-Projektes gesteckte Ziel ist die Intensivierung des Waermeuebergangs in Hochtemperaturfeuerungen. Als typisches Einsatzgebiet wurde der Glasherstellungsprozess bzw die Erschmelzung von Glas im industriellen Massstab gewaehlt. Besonderes Augenmerk soll auf die Interaktion zwischen der Beladung eines Ofenraums und der eingestellten Flamme (Form, Ausdehnung, Temperatur etc) gelegt werden, um durch Optimierung der Verbrennung und des Waermetransports eine Reduzierung des Bauvolumens und der Waermeverluste zu erreichen, wobei die Emissionen, insbesondere Stickoxide und Kohlendioxid, und die einzusetzende Primaerenergie gesenkt werden sollen. Es werden experimentelle Untersuchungen und numerische Simulationen durchgefuehrt. Die Messergebnisse dienen zur Validierung der mathematischen Modelle, die nachfolgend fuer Parameterstudien herangezogen werden, um die einzelnen Einfluesse herauszuarbeiten und die angestrebte Optimierung zu realisieren. Die zu betrachtenden Brennertechnologien sind im wesentlichen Low-NOx-Brenner mit gestufter Verbrennung, die flammenlose Oxidation (FLOX) und Oxy-Fuel-Brenner.