Das Projekt "Berechnung der Verschlackung in den Brennkammern von kohlenstaubgefeuerten Dampferzeugern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Wärme- und Brennstofftechnik durchgeführt. Mathematische Formulierung und Modellierung der Umwandlungsprozesse von Aschemineralien aus Rohkohle in der Schlacke waehrend der Verbrennungsprozesse in der Kammer. Das Forschungsprogramm ist begrenzt auf die Prozesse, die von dem Moment ablaufen, wenn Aschepartikel durch den Brenner in die Kammer hineinkommen, bis zu dem Moment, wenn Aschepartikel auf die Brennkammerwand treffen oder den Brennkammerraum verlassen. Partikelgeschwindigkeit, Rauchgas-Zusammensetzung und -temperatur sind als Randwerte gegeben.
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 "Experimentelle und theoretische Bestimmung der Geschwindigkeits- und Konzentrationsfelder unter Beruecksichtigung der Turbulenzeigenschaften bei der peripheren Einduesung gasfoermiger Reduktionsmittel in schadstoffbeladene Kanalstroemungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gaswärme-Institut e.V. durchgeführt. In technischen Verbrennungsvorgaengen entstehen die Stickstoffoxide (NO, NO2), die summarisch auch als NOx bezeichnet werden. Die Bildung der beiden Stickstoffverbindungen erfolgt ueber unterschiedliche Reaktionsmechanismen, die abhaengig sind von der Brennstoffzusammensetzung und den Randbedingungen im Brennraum. Durch verbrennungstechnische Massnahmen (Primaermassnahmen) koennen diese NOx-Emissionen oft entscheidend verringert werden. Zu diesen Primaermassnahmen zaehlt auch das Reburning (Stufenverbrennung). Da die homogenen Gasreaktionen beim Reburning in einem sehr kurzen Zeitraum ablaufen ist die Optimierung der Vermischung von Abgasstrom und eingeduestem Zusatzstoff anzustreben, d.h. die Vermischung der Komponenten muss schnell erfolgen (kleiner 1 ms), und sie muss vollstaendig sein, da ein Reaktionsmittelschlupf eine Emission dieser Reduktionsmittel zur Folge hat und somit ein Emittend gegen einen anderen ausgetauscht wird. Beide Optimierungsbedingungen sind wichtig. Im Idealfall sollen bereits nach einem kurzen Mischungsweg stoechiometrische Verhaeltnisse von Reduktionsmittel und Schadstoffmenge vorliegen. Das Forschungsziel des Vorhabens liegt in der Weiterentwicklung eines bestehenden Rechenmodells zur Ermittlung der Konzentrationsverteilung des eingeduesten Stoffes (Sekundaerbrennstoff, Ausbrandluft, rezirkuliertes Rauchgas) im Rauchgas. Die Bereitstellung dieses Rechenprogrammes eroeffnet die Moeglichkeit vorhandene Anlagen durch Parametervariationen zu untersuchen und Empfehlungen fuer eine Umruestung erarbeiten zu koennen. Zur Zeit werden mit Hilfe dieses Programmes Berechnungen einer CH4-Luft- Flamme vorgenommen, da zu diesem Problem zahlreiche Literaturstellen fuer eine Validierung der Ergebnisse existieren. Der Aufbau einer Flamelet-Library innerhalb des Mischungsgebietes durch Reaktion der Rauchgas- und Sekundaerbrennstoffkomponente ist abgeschlossen. Somit steht ein mathematisches Modell zur Verfuegung mit dem man in der Lage ist den gesamten Reburning-Prozess zu simulieren und die Einmischung zu optimieren.
Das Projekt "Mathematische Modellierung der durch Pyritoxidation induzierten Stofftransporte in gasfoermiger und fluessiger Phase und ihre Wechselwirkungen mit der Feststoffphase von Sedimenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Fakultät XVII für Geowissenschaften, Institut für Geologie, Mineralogie und Geophysik, Lehrstuhl Geologie 3 Angewandte Geologie durchgeführt. An dem Fallbeispiel pyrithaltiger Sedimente aus dem Rheinischen Braunkohlenrevier sollen die Randbedingungen der Pyritoxidation aufgeklaert und die mit ihr verbundenen und das Grundwasser belastenden Stofftransporte quantifiziert werden. Dabei ist die Erfassung der physiko-chemischen Mechanismen und die Festlegung der Randbedingungen des Gastransportes vorrangiges Ziel des Forschungsvorhabens, zumal sich daraus Moeglichkeiten ableiten lassen, die umweltschaedigenden Folgen der Pyritoxidation fuer das Grundwasser zu minimieren. Die notwendige Uebertragbarkeit der Wechselwirkungen und Mechanismen an andere Standorte mit Braunkohlenabbau soll durch eine mathematische Modellierung des Sickerwasserbereiches durchgefuehrt werden.
Das Projekt "Mathematische Modellierung der hydrodynamischen Belastung von Deichen (INTBEM B)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Niedersächsischer Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz, Betriebsstelle Norden-Norderney, Forschungsstelle Küste (FSK) durchgeführt. Vorrangiges Ziel ist die integrierte Bemessung von Deichen unter gleichzeitiger Berücksichtigung der äußeren hydrodynamischen Kräfte und der Widerstandsfähigkeit der verwendeten Erdbaustoffe (Klei, Mergel) über die Formulierung deterministischer Grenzzustandsgleichungen. Ermittlung der Belastungsbandbreiten aus denen des Bemessungsseegangs und mathematische Modellierung der hydrodynamischen Einwirkungen auf Deiche (Wellenauf- und -rücklauf auf der Außenböschung, Schichtdicken auf der Deichkrone, Überlaufvolumen und -geschwindigkeiten auf der Binnenböschung; Verifikation mittels neuronaler Netzwerke; empirische Ermittlung von Druckschlagbelastungen. Überführung der Ergebnisse in die Bemessungspraxis zur Erhöhung von Sicherheit und Wirtschaftlichkeit. Weiterhin lassen sich bestehende Küstenschutzwerke hinsichtlich ihrer Sturmflutsicherheit genauer als bisher überprüfen. Hiermit ist eine verbesserte Grundlage für die Vorsorgeplanung hinsichtlich von Folgen zum globalen Klimawandel gegeben.
Das Projekt "Multiskalen-Modellierung von Boden-Pflanze-Interaktionen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Bodenforschung durchgeführt. Ziel des Projekts ist es, mathematische Methoden und Simulationen einzusetzen, um zu einem besseren Verständnis über die Mechanismen der Interaktion im System Boden-Pflanze, und insbesondere der Funktion von Mykorrhizapilzen bei der pflanzlichen Stoffaufnahme, beizutragen. Dabei liegt der Fokus auf den Auswirkungen von Rhizosphärenprozessen auf der Mikroskala auf die Stoffaufnahme eines ganzen Wurzelsystems. Mögliche Anwendungsgebiete reichen von der Pflanzenernährung bis zu der Verwendung von Pflanzen für Phytosanierung. Als Mykorrhiza werden Symbiosen zwischen Pflanzenwurzeln und Bodenpilzen bezeichnet, die im allgemeinen für beide Partner vorteilhaft ist. 80 Prozent aller Landpflanzen bilden solche Mykorrhizen aus. Die externen Pilzfäden bieten einen zusätzlichen Pfad für Nähr- und andere im Boden gelöste Stoffe in die Wurzel. Das kann sich unter anderem positiv auf die Pflanzenernährung auswirken. In diesem Projekt werden wir detaillierte mechanistische und hierarchische Modelle für Boden-Pflanze Interaktionen entwickeln, und zwar basierend auf Daten, die in der Literatur vorhanden sind, beziehungsweise auf der Expertise von Experten, die an diesem Projekt beteiligt sind. Wir berücksichtigen drei Skalenniveaus: das eines Pilzfadens im Boden, das einer Wurzel, die von einem Pilzgeflecht umgeben ist, und das einer ganzen Pflanze. Auf dem Skalenniveau des Pilzfadens beschreiben wir mit einem Modell, wie Stoffe aus dem Boden aufgenommen werden und was dann im Inneren des Pilzes damit passiert. Die meisten Literaturdaten dazu, und damit auch unsere Modellbildung, beschäftigen sich mit dem Nährstoff Phosphor und arbuskulären Mykorrhizen. Auf dem Skalenniveau einer Einzelwurzel beschäftigen wir uns mit Rhizosphärenprozessen wie Wurzelexsudation, Kohlenstoff- und Mikrobielle Dynamik in Wurzelnähe. Außerdem wird der Beitrag des Pilzmycels zur Stoffaufnahme der Wurzel berechnet. Auf dem Skalenniveau der ganzen Pflanze werden wir dazu noch die Konkurrenz zwischen mehreren mykorrhizierten Wurzeln beschreiben. Außerdem gehen wir der Frage nach, wie sich die Erhaltung eines Pilzgeflechts im Vergleich zur Exsudation von Nährstoffmobilisierenden Stoffen auswirkt. Die Informationen eines Skalenniveaus werden durch Homogenisierungsmethoden in die höheren Skalenniveaus transferiert. Literatur-Screening, Datenaufbereitung und -analyse bieten die Basis für das Quantifizieren der Modellprozesse und Parameter als auch für die Validierung. Die numerischen Berechnungen werden mit MATLAB 7.1.0 durchgeführt, die numerische Lösung partieller Differentialgleichungen mit Hilfe des Softwarepakets FEMLAB 3.2. Die Ergebnisse dieses Projekts werden zu effizienteren Pflanzenbau- und Phytosanierungsstrategien als auch zum Design neuer Experimente beitragen.
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| Bund | 6 |
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| Förderprogramm | 6 |
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| Keine | 5 |
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| Topic | Count |
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| Boden | 6 |
| Lebewesen & Lebensräume | 5 |
| Luft | 4 |
| Mensch & Umwelt | 6 |
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| Weitere | 6 |