Das Projekt "Mathematische Modellierung der NOx-Reduktion durch Sekundaerbrennstoffzugabe an Glasschmelzwannen mit regenerativer Luftvorwaermung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gaswärme-Institut e.V. durchgeführt. An Glasschmelzwannen treten bedingt durch die hohen Prozesstemperaturen und die notwendige Vorwaermung der Verbrennungsluft sehr hohe NOx-Emissionen auf. Einsatz von Kali oder Natronsalpeter zur Laeuterung bei der Herstellung von Spezialglaesern fuehrt zu einer zusaetzlichen NOx-Bildung. Zukuenftig darf jedoch an derartigen Anlagen eine NOx-Emission von 500 mg/m3 nicht ueberschritten werden. Dieses Ziel wird an Glasschmelzwannen mit regenerativer Luftvorwaermung durch Primaermassnahmen in naher Zukunft wohl kaum zu erreichen sein. Deshalb kommt der Abgasreinigung eine groessere Bedeutung zu. Die zur Zeit in der Erprobungsphase befindliche SCR-Technik ist jedoch mit hohen Investitions- und Betriebskosten verbunden. Ausserdem gibt es teilweise noch erhebliche Probleme mit der Standzeit der Katalysatoren. Das von der Firma Pilkington und der Flachglas AG entwickelte 3R-Verfahren (Reaction und Reduction in Regenerators) ist eine interessante und kostenguenstige Variante zur nachtraeglichen Abgasreinigung. Bei diesem Verfahren wird dem Abgas ueber die Brennstofflanzen Sekundaerbrennstoff zugegeben (reburning). Die NOx-Reduktion findet innerhalb der Regeneratoren statt. Die Nachverbrennung erfolgt zum Teil innerhalb der Regeneratoren und zum Teil in dem sich anschliessenden Abgassystem. Wie aus grundlegenden Untersuchungen bekannt ist, kommt der Einmischung des Reburning-Brennstoffes eine zentrale Bedeutung zu im Hinblick auf einen maximalen Wirkungsgrad des Verfahrens. Deshalb soll im Rahmen dieses Projektes die Einmischung von Erdgas und die sich anschliessende NOx-Reduktion mit einem mathematischen Modell beschrieben und anschliessend durch Parameterstudien optimiert werden. Ziel dabei ist die Minimierung des Sekundaerbrennstoffeinsatzes bei moeglichst hohen NOx-Reduktionsraten. Ein weiteres Forschungsziel ist die gesamtenergetische Optimierung des Verfahrens. D.h., die durch den Sekundaerbrennstoff zugefuehrte Energie soll moeglichst wieder dem Prozess zugefuehrt werden. Ausserdem soll die mathematische Modellierung eine Uebertragung dieses NOx-Minderungskonzeptes auf unterschiedliche Wannenkonzepte (z.B. Hohlglaswannen, Flachglaswannen, Spezialwannen, etc.) erleichtern. Bei der Einduesung von Sekundaerbrennstoff zu NOx-Reduktion kommt es neben der Temperatur und der Verweilzeit in der Reduktionszone auf eine moeglichst intensive Vermischung des Reduktionsmittels mit dem Abgas an, um mit minimalem Brennstoffeinsatz eine maximale Reduktionsrate zu erzielen. Deshalb soll im Rahmen dieses Projektes die Brenngaseinduesung und die sich anschliessende NOx-Reduktion im Sammelraum und im Gitterwerk des Regenerators mit einem mathematischen Modell beschrieben und im Anschluss daran optimiert werden.
Das Projekt "Entwicklung und Optimierung drallstabilisierter, keramischer Flachflammenrekuperatorbrenner zur dezentralen Waermerueckgewinnung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gaswärme-Institut e.V. durchgeführt. Die Waermerueckgewinnung aus dem Abgas von Waermebehandlungsprozessen ist aufgrund der Bestrebungen zur Senkung der CO2-Emission durch gesteigerte Prozesswirkungsgrade von entscheidender Bedeutung. In der industriellen Praxis sind zahlreiche technische Loesungen zur Rueckfuehrung der Abgaswaerme in den Prozess verwirklicht. Die Vorwaermung der Verbrennungsluft durch dezentrale Rekuperation bietet dabei anlagen- und prozesstechnische Vorteile. Fuer Prozesse mit Ofenraumtemperaturen oberhalb von 1100 Grad Celsius und bei Verfahren mit korrosiven Bestandteilen im Abgas werden keramische Rekuperatorbrenner eingesetzt, wobei die Brenner in der Regel als Impulsbrenner ausgefuehrt sind. Bei zahlreichen Ofenanlagen, wie z.B. Waerme- und Waermebehandlungsoefen, Roehrenspaltoefen und Schnellbrandoefen, bieten drallstabilisierte Flachflammenbrenner verfahrenstechnische Vorteile. Flachflammenbrenner werden entweder ohne Luftvorwaermung oder mit Luftvorwaermung mittels Zentralrekuperator betrieben. In einem am GWI durchgefuehrten Forschungsvorhaben wurde jedoch gezeigt, dass bei drallstabilisierten Flachflammenbrennern das Abgas auch zentral durch den Brenner abgesaugt werden kann. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung und Optimierung drallstabilisierter Flachflammenrekuperatorbrenner fuer Anwendungsbereiche, bei denen die Abgaswaerme nicht zur Waermgutvorwaermung genutzt werden kann oder eine zentrale Rekuperation zu kostenintensiv oder nicht anwendbar ist. Aufbauend auf den Ergebnissen aus bisherigen Forschungsvorhaben sollen fuer den Loesungsweg sowohl theoretische als auch experimentelle Untersuchungen durchgefuehrt werden. Entsprechend der Vorabberechnung soll ein Flachflammenrekuperatorbrenner fuer eine Brennerleistung von 50 bis 100 kW aus Silizium infiltriertem Siliziumkarbid gefertigt und getestet werden. Bei der experimentellen Bestimmung des Waermetauscherwirkungsgrades werden Standardtemperaturmesstechniken eingesetzt. Ueber eventuelle Kurzschlusseffekte zwischen der austretenden und der abgesaugten Stroemung sollen spektroskopische Messverfahren (UV-Kamera) und Emissionsmesstechniken Aufschluss geben. Zusaetzlich ist vorgesehen, die Steigerung des Strahlungswaermeflusses aufgrund der hoeheren Luftvorwaerm- und Verbrennungstemperaturen der keramischen Brennerausfuehrung mit Radiometersonden zu detektieren. Durch die Entwicklung dieses Brennertyps koennen die Vorteile der dezentralen Luftvorwaermung und der speziellen Waermeuebertragungseigenschaften der Flachflammenbrenner auf das Waermgut den Betreibern von Anlagen mit Prozesstemperaturen bis 1400 Grad Celsius zur Verfuegung gestellt werden. Dabei befindet sich die Regeleinrichtung des Brenners auf der kalten Seite, um eine einfache Prozesssteuerung sowie eine gleichmaessige Waermeuebertragung zu realisieren. In Verbindung mit dem keramischen Flachflammenrekuperatorbrenner koennen neue, kompakte und wirtschaftliche Ofenanlagen konzipiert werden.