Verbesserte Flugstromvergaser-Modellierung auf Basis von in-situ-Untersuchungen der Partikelkonversion

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Andreas Richter
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 391987721

Die Vergasung kohlenstoffhaltiger Abfälle stellt eine Schlüsseltechnologie zur Schließung des Kohlenstoffkreislaufs und damit zur Reduzierung der CO2-Emissionen der chemischen Industrie dar und kann einen wesentlichen Beitrag zur Reduzierung des weltweit auftretenden Müllproblems leisten. Der Einsatz alternativer Brennstoffe erfordert eine Anpassung bestehender Vergasungstechnologien. Eine vielversprechende Alternative zur klassischen, zeit- und kostenintensiven Entwicklung vom Labormaßstab über Pilotanlagen bis zur Demonstrationsanlage ist die numerische Modellierung.In der Literatur sind nur wenige validierte Rechenmodelle dokumentiert, die eine zuverlässige Analyse lokaler Effekte in Hochdruck-/Hochtemperaturreaktoren ermöglichen. Zur Entwicklung dieser Modelle sollen in diesem Projekt in-situ-Partikelmessungen an einem OMB-Versuchsreaktor, betrieben an der East China University of Science and Technology, mit partikelaufgelösten numerischen Untersuchungen der heterogenen Konversionsprozesse (TU Bergakademie Freiberg) kombiniert werden. Die optischen Zugänge des OMB-Versuchsreaktors erlauben die in-situ-Analyse lokaler Konversionsprozesse, bspw. Partikelbewegung, Partikelkonversion und Partikelzerfall. Die Messungen der realen Prozesse bilden die Basis für die Entwicklung fortschrittlicher Konversionsmodelle. Der Einsatz partikelaufgelöster numerischer Untersuchungen der Kohle-/Kokskonversion unterstützt diese Modellentwicklung.Aufbauend auf den neu entwickelten, fortschrittlichen Teilmodellen erfolgt anschießend die numerische Untersuchung der Konversionsprozesse im OMB-Vergaser, sowie eine detaillierte Validierung des Reaktormodells anhand der Versuchsdaten. Im nächsten Schritt werden alternative Brennstoffe, bspw. ausgesuchte Sekundärrohstoffe untersucht. Hierfür erfolgen erneut Versuche im OMB-Vergaser, einschließlich einer detaillierten in-situ-Partikelanalyse, und eine Anpassung der Teilmodelle an die neuen Einsatzstoffe. Abschließende Reaktorrechnungen sollen den Nachweis der Zuverlässigkeit und Flexibilität der neuen Vergasermodelle liefern. Das übergeordnete Ziel ist die Entwicklung und erfolgreiche Erprobung fortschrittlicher, validierter CFD-Modelle, die zuverlässig die lokalen Konversionsprozesse unterschiedlicher Einsatzstoffe in industriellen Flugstromvergasern vorhersagen können und damit die Grundlage für die Entwicklung neuer Technologien für alternative Brennstoffe schaffen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China
• Partnerorganisation: National Natural Science Foundation of China
• Kooperationspartner: Professor Dr. Fuchen Wang
• Mitverantwortliche: Dr. Jörg Kleeberg; Dr. Sebastian Kriebitzsch; Professor Dr.-Ing. Bernd Meyer; Dr. Dmitry Safronov