Bildung und Reduktion von Stickoxiden bei Braunkohlefeuerungen im Luft- und Oxyfuel-Betrieb
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| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Aachen
Shaker
2011
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| Schriftenreihe: | Berichte aus der Energietechnik
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INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG UND ZIELSTELLUNG 3
2 STAND DES WISSENS 5
2.1 DER OXYFUEL-PROZESS 5
2.2 VERBRENNUNG VON KOHLENSTAUB 7
2.2.1 PHAENOMENOLOGIE DES KOHLEVERBRENNUNGSPROZESSES 7
2.2.2 BESONDERHEIT FUER OXYFUEL-PROZESSE 9
2.3 MECHANISMEN DER NOX-BILDUNG UND -REDUKTION UNTER
OXYFUEL-BEDINGUNGEN... 11 2.3.1 THERMISCHES-NO IN OXYFUEL-FEUERUNGEN 12
2.3.2 PROMPTES-NO IN OXYFUEL-FEUERUNGEN 13
2.3.3 DER N 2O-MECHANISMUS 14
2.3.4 NO 2-BILDUNG 14
2.3.5 BRENNSTOFF-NO 16
2.3.5.1 HOMOGENE NOX-BILDUNG UND -REDUKTION IN OXYFUEL-FEUERUNGEN 16
2.3.5.2 HETEROGENE NOX-BILDUNG UND -REDUKTION 20
2.3.5.3 BILDUNG VON NO AUS N 2O 22
2.4 UEBERSICHT ZUR NO X-MODELLIERUNG 24
3 MATHEMATISCHES MODELL DER NO-BILDUNG UND -REDUKTION FUER
KOHLESTAUBFEUERUNGEN 29
3.1 VORBETRACHTUNG ZUM REAKTORVERHALTEN 29
3.2 AUFBAU DES MATHEMATISCHEN MODELLS 30
3.2.1 MASSEN- UND STOFFBILANZ DES REAKTORMODELLS 30
3.2.1.1 BILANZ DES IDEALEN STROEMUNGSROHRS 30
3.2.1.2 BILANZ DES REAKTORMODELLS 33
3.2.2 REAKTIONSKINETIK 38
3.2.3 NUMERISCHES LOESUNGSVERFAHREN 40
3.3 SCHLUSSFOLGERUNGEN AUS DEM MODELL 41
4 50 KW STAUBFEUERUNGSVERSUCHSANLAGE 44
4.1 AUFBAU UND BETRIEBSBEDINGUNGEN 45
4.2 BRENNER 46
4.3 ANALYSEN UND MESSTECHNIK 47
4.4 BRENNSTOFF 47
4.5 ANGEWANDTE MESSMETHODEN 49
4.5.1 GASENTNAHME 49
4.5.2 TEMPERATURMESSTECHNIK 50
4.5.3 MASSENSTROMMESSUNG DER ZURUECKGEFUEHRTEN ABGASE 51
1
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INHALTSVERZEICHNIS
5 MATHEMATISCHE MODELLIERUNG UND EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZU
STICKOXID-
EMISSIONEN AM BEISPIEL EINER 50 KW STAUBFEUERUNGSVERSUCHSANLAGE 52 5.1
MODELLRECHNUNGEN FUER LUFT- UND OXYFUEL-VERBRENNUNG 53
5.1.1 DIE BRENNSTOFFSTICKSTOFFZWISCHENKOMPONENTEN 53
5.1.2 HAUPTEINFLUSSGROESSEN BEI KONVENTIONELLER VERBRENNUNG MIT LUFT
(LUFTFALL) - UND OXYFUEL-VERBRENNUNG (OXYFUEL-FALL) 55
5.1.2.1 TEMPERATUR 56
5.1.2.2 VERWEILZEIT 56
5.1.2.3 STICKSTOFFGEHALT IM BRENNSTOFF 58
5.1.2.4 STOECHIOMETRIE 59
5.1.2.5 REZIRKULATIONSRATE 61
5.1.3 VERGLEICH DER OXYFUEL-PUNKTE 20, 25 UND 30 61
5.2 VERSUCHSPROGRAMM FUER LUFT- UND OXYFUEL-VERBRENNUNG 63
5.2.1 FLAMMENUNTERSUCHUNGEN 63
5.2.2 KENNFELDUNTERSUCHUNGEN 65
5.3 ERGEBNISSE DER VERSUCHE 66
5.3.1 VERGLEICH ZWISCHEN KONVENTIONELLER VERBRENNUNG MIT LUFT (LUFTFALL)
UND DEM OXYFUEL-PUNKT 20 66
5.3.2 VERGLEICH DER OXYFUEL-PUNKTE 20, 25 UND 30 70
5.3.3 ERGEBNISSE DER KENNFELDVERSUCHE 76
5.4 BEWERTUNG DER ERGEBNISSE 80
6 DISKUSSION DER ERGEBNISSE AUS DER MATHEMATISCHEN MODELLIERUNG UND DEN
EXPERIMENTELLEN UNTERSUCHUNGEN 85
6.1 SCHLUSSFOLGERUNGEN FUER DEN BETRIEB VON OXYFUEL-ANLAGEN 86
6.2 UEBERTRAGBARKEIT DER ERGEBNISSE 89
6.3 GRENZEN DER MATHEMATISCHEN MODELLIERUNG UND DER EXPERIMENTELLEN
UNTERSUCHUNGEN 90
7 ZUSAMMENFASSUNG 93
8 LITERATURVERZEICHNIS 95
SYMBOLVERZEICHNIS 103
ABBILDUNGSVERZEICHNIS 107
TABELLENVERZEICHNIS 109
ANHANG 110
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