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DFG project G:(GEPRIS)215035359

TRR 129: Oxyflame - Entwicklung von Methoden und Modellen zur Beschreibung der Reaktion fester Brennstoffe in einer Oxyfuel-Atmosphäre

CoordinatorProfessor Dr.-Ing. Reinhold Kneer
Grant period2013 - 2025
Funding bodyDeutsche Forschungsgemeinschaft
 DFG
IdentifierG:(GEPRIS)215035359

Note: Der SFB/TRR 129 (RWTH Aachen University, Ruhr-Universität Bochum, Technische Universität Darmstadt) untersucht die Grundlagen der Verbrennung von pulverisierter fester Biomasse in Oxy-Fuel-Atmosphäre, d.h. einer gasförmigen Atmosphäre, die hauptsächlich CO2, H2O und O2 enthält. Das Ersetzen des Stickstoffanteils der Luft durch die bei hohen Temperaturen am Brennstoffpartikel sehr aktiven und strahlungswirksamen Komponenten CO2 und H2O hat ein völlig neues Verbrennungsverhalten zur Folge, das zu veränderten chemischen Umsatzraten, aber auch zu Instabilitäten sowie zu örtlichen Zünd- und Löscherscheinungen führen kann. Biomasse als fester Brennstoff beeinflusst alle diese Prozesse aufgrund ihrer spezifischen Zusammensetzung und Struktur sowie durch die damit verbundenen unregelmäßigen Partikelformen. Zur Identifizierung der dominierenden Mechanismen der auftretenden Transportprozesse wird ein multiskaliger Ansatz sowohl bei den Experimenten, als auch bei den zugehörigen Modellierungsansätzen und Simulationen verfolgt. Beispielsweise werden Modellierungsansätze unterschiedlicher Genauigkeit berücksichtigt, die von Molekulardynamiksimulationen über Ansätze, die die Turbulenz teilweise oder sogar vollständig auflösen, bis hin zu einer Multiphysik und Multiskalenbeschreibung der System-Skala mit Large-Eddy-Simulation (LES) reichen.Die übergeordneten wissenschaftlichen Ziele des SFB/TRR sind:•Skalenübergreifendes Verständnis der Mechanismen der Verbrennung fester, staubförmiger Brennstoffe in einer Gasatmosphäre, die im Wesentlichen aus CO2, H2O und O2 besteht,•Herleitung von validierten und generalisierten Modellen (Verbrennung und Transportvorgänge) für diese Bedingungen, die die erforderlichen Details auf den jeweiligen Skalen berück-sichtigen,•Entwicklung effizienter und grundlagenbasierter Simulationsmethoden zur Prozessauslegung mit bekannter Fehlerabschätzung, damit diese Prozesse technisch beherrscht und optimiert werden können.Der SFB/Transregio ist in drei Projektbereiche eingeteilt. Im Projektbereich A (6 Teilprojekte) wird im Wesentlichen die Modellentwicklung zur Reaktionskinetik bei Feststoffpartikeln erarbeitet. Dies wird im Projektbereich B (7 TP) durch theoretische und experimentelle Untersuchungen zu den aerodynamischen Vorgängen im Partikelschwarm wie auch zu den Auswirkungen der geänderten Atmosphäre auf die Verbrennung ergänzt. Die Berücksichtigung von Phänomenen auf System-ebene wird im Projektbereich C (5 Projekte) durchgeführt. Dort werden die Erkenntnisse aus der Analyse der Biomasse-Oxy-Fuel-Verbrennung unter Berücksichtigung von Strahlungsprozessen mit den in den Bereichen A und B entwickelten Modellen kombiniert und in einen umfassenden Modellierungsrahmen, OxySim-129, integriert. Die Konsolidierung, Optimierung und fachliche Pflege dieses OxySim-129-Rahmens wird durch ein Dienstleistungsprojekt gewährleistet.
   

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Experimental Radiation Investigations
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Radiation Modelling
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Pilot Scale Pulverised Solid Fuel Combustion Experiments
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Modelling Ignition, Combustion, and Pollutant Emissions
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Modelling and Analysis of Fluid-Particle Interactions
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Sensitivity Analysis and Uncertainty Quantification of a Single Combusting Particle
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Kinetic Modelling of Thermochemical Conversion of Solid Fuels
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Gas-Phase Chemistry of Solid-Fuel Particle Combustion
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Char Conversion Kinetics
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Pyrolysis Products and Kinetics
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 Record created 2023-01-20, last modified 2025-01-10
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