Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Methan ist ein starkes Treibhausgas, sein Erw\u00e4rmungspotential ist 20 mal st\u00e4rker als das von CO2. Aus diesem Grund ist es wichtig Methanemissionen in die Umgebung zu vermeiden. Bei vielen Emissionsquel-len sind die CH4 Konzentrationen aber so niedrig, dass sie mit konventionellen Techniken nicht mehr ge-nutzt werden k\u00f6nnen. Ein wichtiges Beispiel sind M\u00fclldeponien, die seit dem Ende der M\u00fcllablagerung Deponiegase mit sinkenden Methangehalten produzieren. Vergleichbare Gase findet man aber auch als Grubengas oder bei der Aufbereitung von Biogas als Restgas. F\u00fcr solche Anwendungen soll ein dezentrales FLOX-Brennersystem entwickelt werden, das durch eine intelligente Nutzung der Abgasw\u00e4rme m\u00f6glichst energieautark das CH4 oxidiert. Die prinzipielle Eignung des FLOX-Brenners wurde in einem Europ\u00e4ischen Forschungsprojekt nachgewiesen, nunmehr soll eine Versuchsanlage aufgebaut werden mit der Messungen durchgef\u00fchrt werden die zur Entwicklung und Validierung eines Simulationscodes durch die am IFK entwickelte Software AIOLOS genutzt werden. Damit soll das Verst\u00e4ndnis f\u00fcr die ablaufenden Prozesse verbessert und ein up- und downscaling f\u00fcr Schwachgasbrenner m\u00f6glich werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenKern des L\u00f6sungsansatzes sind die eng miteinander verzahnten Arbeitspakete 2 und 3, bei denen durch einen integrierten numerischen und experimentellen Ansatz die notwendigen Informationen f\u00fcr Entwick-lung, Auslegung, up- und downscaling sowie den Betrieb von Schwachgasfackelsystemen generiert wer-den. In AP1 wird die erforderliche Versuchsanlage konstruiert und aufgebaut. In AP4 werden dann die Er-kenntnisse aus der vorausgegangenen Entwicklungsarbeit im Feldversuch angewendet. Zus\u00e4tzlich zu der damit erfolgten Demonstration der Machbarkeit des Konzepts werden dabei nochmals Validierungsdaten f\u00fcr die Weiterentwicklung des numerischen Modells entwickelt.<\/p>\n
AP1 und 4 beziehen sich also konkret auf eine Prototyp-Anlage f\u00fcr ein FLOX-Fackelsystem und sind somit der vorwettbewerblichen Forschung zuzuordnen, w\u00e4hrend AP2 und AP3 generell nutzbare Ergebnisse erbringen und somit dem Bereich der industriellen Forschung zuzuordnen sind. Die experimentellen Arbeiten werden von der Firma e-flox GmbH durchgef\u00fchrt w\u00e4hrend die numerischen Arbeiten vom IVD an der Universit\u00e4t Stuttgart beigesteuert werden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Ergebnisse zeigen, dass der neu entwickelte Combustor-Brenner in der Lage ist, Schwachgase mit einer hohen Reaktionsdichte, also in einem kleinen Reaktionsraum, sauber umzusetzen. Als wesentliches Auslegungskriterium hat sich hierbei das Verh\u00e4ltnis der Querschnittsfl\u00e4chen von R\u00fcckstr\u00f6mzone und \u00e4u-\u00dferem Ringraum, au\u00dferhalb des Flammrohrs, respektive das Impulsverh\u00e4ltnis in diesen beiden Quer-schnitten, herausgestellt. Bei der eingesetzten Versuchsanlage waren die Ergebnisse beim gr\u00f6\u00dferen Flammrohr wesentlich besser als beim kleineren. Ein noch gr\u00f6\u00dferes Flammrohr konnte wegen der gege-benen Restriktionen nicht verwendet werden. Die Simulation zeigt aber, dass hier noch weitere Verbesse-rungen zu erwarten sind, wenn der Durchmesser weiter vergr\u00f6\u00dfert wird. Deshalb soll die Konstruktion in Zukunft entsprechend angepasst werden.
\nWeiterhin hat sich gezeigt, dass die eingesetzte Brenngasmenge ebenfalls einen Einfluss auf die Rezirku-lationsraten und damit auch, wenn auch weniger ausgepr\u00e4gt, einen Einfluss auf den Reaktionsverlauf hat. Zwar erh\u00f6ht sich die Rezirkulationsmenge etwas, die Position der Reaktionszone \u00e4ndert sich aber kaum.
\nErwartungsgem\u00e4\u00df hat die Temperatur in der Brennkammer, bzw. die Sollwerttemperatur die vom Anla-genregler eingestellt wird, einen deutlichen Einfluss auf die Reaktionsqualit\u00e4t. Der qualitative Verlauf der Reaktortemperatur \u00e4ndert sich zwar kaum, f\u00fcr geringe Emissionen ist aber eine Mindesttemperatur von 900\u00b0C erforderlich und ab 1000\u00b0C ist die Reaktion bereits sehr fr\u00fch abgeschlossen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Nach Abschluss der Arbeiten ist nun geplant, die Ergebnisse bei folgenden Konferenzen bzw. Tagungen zu pr\u00e4sentieren:
\n1)\t8 HITACG Symposium 2010 in Posen (Abstract wurde eingereicht): Die Tagung besch\u00e4ftigt sich mit der Flammlosen Verbrennung im allgemeinen.
\n2)\tBio- und Deponiegasfachtagung des DAS-IB: Die regelm\u00e4\u00dfige Veranstaltung wendet sich an Betreiber von Biogasanlagen und Deponien sowie an Anlagenproduzenten.
\nDes Weiteren soll das Ergebnis in einer einschl\u00e4gigen Fachzeitschrift publiziert werden. Hierbei ist an die VDI\/Springer Publikation Umwelt-Magazin gedacht, da sich dieses speziell an kommunale Entscheidungs-tr\u00e4ger richtet f\u00fcr die Deponiegasverwertungstechniken von Interesse sind. Eine Publikation in der Zeit-schrift M\u00fcll und Abfall (Messeausgabe zur IFAT) wird ebenfalls realisiert.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Zusammenarbeit zwischen der Firma e-flox GmbH und der Universit\u00e4t Stuttgart hat sich sehr bew\u00e4hrt. Mit Hilfe der Simulationsergebnisse konnten die zun\u00e4chst heterogenen Versuchsergebnisse in einen logi-schen Kontext gebracht werden, der das Prozessverst\u00e4ndnis deutlich vertiefte. So wurden wichtige Er-kenntnisse gewonnen, die bei der Weiterentwicklung eingesetzt werden k\u00f6nnen.
\nDas Fackelsystem so wie es hier untersucht wurde ist kommerziell noch nicht einsetzbar. Bei der Simula-tion und im Experiment hat sich gezeigt, dass die Stabilit\u00e4t des Oxidationsprozesses noch nicht ausrei-chend ist, um den in der Praxis zu erwartenden stark schwankenden Gasmengen und Gaszusammenset-zungen robust gewachsen zu sein. Deshalb soll die Weiterentwicklung sich darauf konzentrieren die Re-zirkulationsraten nochmals deutlich zu erh\u00f6hen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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