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Kompakte Feuerungsanlagen

Das Projekt "Kompakte Feuerungsanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gaswärme-Institut e.V. durchgeführt. Vorwaermung der Verbrennungsluft ist eine der etablierten Techniken, um Energie in Prozessfeuerungsanlagen zu sparen, bei denen das Abgas nicht durch andere Massnahmen bis zu einem bestimmten Grad abgekuehlt werden kann. Durch diese Waermerueckgewinnung aus dem Abgas koennen zum Teil grosse Energiemengen eingespart werden. Die Verbrennungsluftvorwaermung fuehrt jedoch zu einer Erhoehung der Flammentemperatur und zu einem Anstieg der NOx-Emission. Die NOx-Minderungsmassnahmen, wie z.B. Stufenverbrennung und interne Abgaszirkulation fuehren jedoch zu einer Ausdehnung der Flamme bzw. der Reaktionszone in den gesamten Feuerraum. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollen deshalb allgemeingueltige Technologien fuer kompakte Feuerungsanlagen entwickelt werden, mit den Zielen NOx-Minderung und Reduktion des Volumens der Feuerungsanlage und des Platzbedarfs bei Einsatz von hoher Verbrennungsluftvorwaermung. Ziel des Vorhabens ist eine Reduktion des Feuerraumvolumens von 10-30 Prozent. Weiterhin soll der Wirkungsgrad der Anlagen um 10 bis 30 Prozent gesteigert werden, ohne dass es zu einem Anstieg der NOx-Emissionen kommt. Als Verbrennungskonzepte sollen starker Drall der Verbrennungsluft, Luftstufung und flammenlose Oxidation zum Einsatz kommen. Entsprechend der NOx-Minderungskonzepte wird das Forschungsvorhaben in drei Arbeitsschwerpunkte unterteilt. Die Katholische Universitaet Leuven ist verantwortlich fuer die Untersuchungen mit Drall der Verbrennungsluft und die Koordination des Gesamtprojektes, die Universitaet Leeds leitet die Untersuchungen zur Luftstufung und das GWI ist verantwortlich fuer den Bereich flammenlose Oxidation. An dem Projekt sind insgesamt 11 Partner aus 6 Laendern beteiligt. Die Laufzeit betraegt 2 Jahre. Die Gesamtkosten betragen ca. 2,59 Mio. DM. Die Ergebnisse der Untersuchungen sollen ueberall dort zum Einsatz kommen, wo Mittel- bis Hochtemperaturprozesswaerme (300 bis 1500 Grad C) bei der direkten Erwaermung von Produkten bzw. bei der indirekten Erwaermung ueber Prozessfluiderwaermung (z.B. Thermo-Oel) benoetigt werden. Als Industriebereiche sind die chemische und die petrochemische Industrie, die Zementindustrie, die Textilindustrie und die Lebensmittelindustrie zu nennen. Die Ergebnisse koennen jedoch auch auf Kesselfeuerungen und Anlagen der Stahl- und Glasindustrie uebertragen werden.

Vergleichende Untersuchung des Zuendverhaltens und der NOx-Bildungsneigung von Kraftwerkskohlen

Das Projekt "Vergleichende Untersuchung des Zuendverhaltens und der NOx-Bildungsneigung von Kraftwerkskohlen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Energieanlagentechnik durchgeführt. In dem Projekt soll unter standardisierten Verbrennungsbedingungen der Einfluss der Brennstoffeigenschaften auf die Bildung von Stickoxiden untersucht werden. Dabei simuliert eine elektrisch beheizte Stufenbrennkammer die Temperatur- und Luftzahlverhaeltnisse bei NOx-armer Verbrennung in Kraftwerksfeuerungen. Durch Versuche mit Luft- und Brennstoffstufung soll gleichzeitig fuer jede einzelne der untersuchten Kohlequalitaeten deren Minderungspotential fuer die NOx-Bildung ermittelt werden.

Entwicklung neuartiger Holzverbrennungssysteme mit niedrigen Emissionen und hohen Wirkungsgraden

Das Projekt "Entwicklung neuartiger Holzverbrennungssysteme mit niedrigen Emissionen und hohen Wirkungsgraden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Fakultät für Energietechnik, Institut für Verfahrenstechnik und Dampfkesselwesen durchgeführt. Im Rahmen eines von der europaeischen Union gefoerderten Forschungsprojekts sollen verschiedene Massnahmen zur Senkung der Schadstoffemissionen von Holzfeuerungsanlagen bis max. 500 kW thermischer Leistung untersucht werden. Als wichtige Einflussgroessen auf die Verbrennungsguete gelten u.a. die Temperatur und Verweilzeit der brennbaren Gase in den Verbrennungszonen, die Art der Verbrennungsluftzufuhr und die Vermischung mit den brennbaren Gasen. Ziel des gesamten Projekts ist die Definition von technisch umsetzbaren Konstruktionsrichtlinien fuer schadstoffarme Holzfeuerungen, die Konstruktion und Fertigung verschiedener Prototypen sowie eines neuartigen Feuerungssystems mit Wirbelbrennkammer fuer Holzhackschnitzel zur weiteren Reduktion von Kohlenmonoxid-, Kohlenwasserstoff- und Partikelemissionen. Die Arbeiten am IVD konzentrieren sich auf Heizeinsaetze und Oefen mit einer thermischen Leistung von max. 15 kW. Zur Charakterisierung und Potimierung der oben genannten Einflussgroessen sollen innerhalb der Verbrennungszonen verschiedener Holzoefen Profile der Temperatur, der Gaszusammensetzung und der Stroemungsgeschwindigkeit aufgenommen werden.

Teilvorhaben 3: experimentelle Unterstützung

Das Projekt "Teilvorhaben 3: experimentelle Unterstützung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von POLZENITH GmbH & Co. KG durchgeführt. Anhand einer umgerüsteten Holzhackschnitzelfeuerung sollen neuartige Primärmaßnahmen zur Emissionsverbesserung untersucht und entsprechende Regelungskonzepte entwickelt werden. Bei den neuartigen Maßnahmen handelt es sich um eine Vorwärmung der Verbrennungsluft, eine optimierte Zufuhr und Verteilung der Primär- und Sekundärluft, sowie um eine nachrüstbare Stufe auf dem Verbrennungsrost. Die zu entwickelnden Regelungskonzepte sollen brennstoffspezifisch ausgelegt werden. Der Anwender soll im Anschluss an das Forschungsvorhaben durch Vorwahl eines Regelungskonzepts (Brennstoff nass / trocken, aschereich / aschearm usw.) die gesamte Feuerung auf den zu erwartenden Brennstoff besser einstellen. Durch die Kombination der genannten Maßnahmen versprechen sich die Antragsteller eine sichere Einhaltung der novellierten 1. BImschV im Bereich der Holzhackschnitzelfeuerungen, auch bei heterogenen und suboptimalen Brennstoffen. Polzenith trägt vor allem durch die Umrüstung einer Feuerungsanlage und Unterstützung beim experimentellen Betrieb zum Projektfortschritt bei. In Arbeitspaket (AP) 2 werden zunächst Daten (Geometrien, Betriebsparameter) für den Projektpartner RUB-LEAT bereitgestellt. In AP 3 erfolgt die Umrüstung der Feuerungsanlage hinsichtlich Luftvorwärmung, Schürung und Luftverteilung. Zusätzlich werden weitere Messeinrichtungen installiert. In AP 4 wird Polzenith UMSICHT bei der Auswertung von Versuchsergebnissen unterstützen. In AP 5 erfolgen die Verbrennungsversuche und in AP 6 leiten alle Projektpartner gemeinsam Regelungskonzepte aus den erzielten Ergebnissen ab.

Teilvorhaben 2: Entwicklung effizienter Primärmaßnahmen zur Emissionsminderung von Holzhackschnitzelfeuerungen - theoretische Unterstützung

Das Projekt "Teilvorhaben 2: Entwicklung effizienter Primärmaßnahmen zur Emissionsminderung von Holzhackschnitzelfeuerungen - theoretische Unterstützung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Energieanlagen und Energieprozesstechnik (LEAT) durchgeführt. Anhand einer umgerüsteten Holzhackschnitzelfeuerung sollen neuartige Primärmaßnahmen zur Emissionsverbesserung untersucht und entsprechende Regelungskonzepte entwickelt werden. Bei den neuartigen Maßnahmen handelt es sich um eine Vorwärmung der Verbrennungsluft, eine optimierte Zufuhr und Verteilung der Primär- und Sekundärluft, sowie um eine nachrüstbare Stufe auf dem Verbrennungsrost. Die zu entwickelnden Regelungskonzepte sollen brennstoffspezifisch ausgelegt werden. Der Anwender soll im Anschluss an das Forschungsvorhaben durch Vorwahl eines Regelungskonzepts (Brennstoff nass / trocken, aschereich / aschearm usw.) die gesamte Feuerung auf den zu erwartenden Brennstoff besser einstellen. Durch die Kombination der genannten Maßnahmen versprechen sich die Antragsteller eine sichere Einhaltung der novellierten 1. BImschV im Bereich der Holzhackschnitzelfeuerungen, auch bei heterogenen und suboptimalen Brennstoffen. Auf Basis der von Fraunhofer UMSICHT in AP 4 und AP 5 ermittelten Daten wird vom LEAT in AP 2 eine vorhandene DEM/CFD-Simulationsmethodik zur Simulation des Verbrennungsrosts der betrachteten Holzhackschnitzelfeuerung überprüft und angepasst. Dies erfolgt in zwei Schritten. Zunächst werden in AP 2.1 anhand eines DEM-Modells des betrachteten Rostsystems Parameter hinsichtlich der Wärmeleitung in der Schüttung, des Druckverlustes und der Trocknung evaluiert. Danach erfolgt in AP 2.2 eine umfassende Betrachtung der Anlage inkl. Feuerraum mit dem Fokus auf der Ermittlung der optimalen Parameter zur Sekundärluftzufuhr. Dabei werden verschiedene Varianten hinsichtlich Sekundärluftdüsenanordnung, Durchmesser und Lufttemperatur sowie dem Verhältnis zwischen Primär- und Sekundärluft betrachtet. Aufgrund einer detaillierten Analyse der erzielten Ergebnisse wird begleitend in den Arbeitspaketen von Fraunhofer Umsicht eine anlagentechnische Optimierung vorgenommen.

Optimierung des Verbrennungsprozesses in Muellverbrennungsanlagen mittels einer kameragefuehrten Feuerleistungsregelung

Das Projekt "Optimierung des Verbrennungsprozesses in Muellverbrennungsanlagen mittels einer kameragefuehrten Feuerleistungsregelung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Physikalisch-Chemisches Institut durchgeführt. Durch Einsatz empfindlicher Infrarotkamerasysteme koennen momentane Temperaturverteilungen fuer den gesamten Feuerraumquerschnitt (Rostflaeche) einer Muellverbrennungsanlage ermittelt und zur optimalen Regelung der Verbrennungsluftfuehrung eingesetzt werden. Die Vergleichmaessigung des Verbrennungsablaufes ermoeglicht eine wesentliche Reduktion der primaer gebildeten Schadstoffmengen.

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