Browsing by Author "Baumbach, Günter (apl. Prof. Dr.-Ing. habil.)"
Now showing 1 - 4 of 4
- Results Per Page
- Sort Options
Item Open Access Ambient air pollution from wood burning of domestic heating(2020) Zheng, Jiexia; Baumbach, Günter (apl. Prof. Dr.-Ing. habil.)Item Open Access Entwicklung eines Brenners mit Luft- und Brennstoffstufung zur emissionsarmen Biomasseverbrennung in Kleinfeuerungsanlagen(2018) Barth, Fritz; Baumbach, Günter (apl. Prof. Dr.-Ing. habil.)Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein neuartiges feuerungstechnisches Konzept zur emissionsarmen Verbrennung von festen Biomassebrennstoffen entwickelt und erprobt. Das feuerungstechnische Konzept grenzt sich gegenüber dem Stand der Wissenschaft und Technik in den folgenden Punkten ab: 1. Kombination von Luft- und Brennstoffstufung durch die räumliche Trennung der Entgasung, der vollständigen Verbrennung des Gas-Luftgemisches und des Abbrands des Entgasungsrückstandes (Primärkoks), 2. Gewinnung eines Reduktionsgases aus der Umsetzung des Primärkokses und Einsatz dieses Reduktionsgases als Stufenbrennstoff (kein Einsatz eines separaten Sekundärbrennstoffs notwendig) sowie 3. Anwendung des Blaubrennerkonzepts auf ein mit Biomasse befeuertes Brennersystem, d.h. Umstellung von Diffusions- auf Vormischflamme. Zur Evaluierung des entwickelten Feuerungskonzepts wurde ein Brennersystem gebaut und untersucht. Gemäß diesem Konzept wird die Verbrennungsluft dreifach gestuft im Bereich der Entgasung, des Primärkoksabbrandes sowie der Verbrennung des Gasgemisches zugeführt. Als Brennstoffe wurden Pellets aus Stroh- und Getreidereststoffen sowie aus Holz eingesetzt. Für die NOx-Konzentration zeigte sich eine starke Abhängigkeit sowohl von der Gesamtluftzahl als auch von den Teilluftzahlen. Die besten Ergebnisse wurden bei sehr geringem Luftüberschuss erzielt. Die NOx-Konzentration konnte bei Senkung der Gesamtluftzahl von 1,6 auf 1,1 um über 40 % reduziert werden. Bis zu einer Gesamtluftzahl von 1,2 wurden stabil niedrige CO-Emissionen von ca. 40 mg/m³ i.N. (13 Vol.-% O2) ermittelt. Die Partikelkonzentration konnte - verglichen mit den Ergebnissen aus Messungen, die bei anderen Feuerungsanlagen unter Verwendung ähnlicher Brennstoffe durchgeführt wurden - um 50 % reduziert werden. Durch Zugabe des Reduktionsgases kann ebenfalls eine Senkung der NOx-Konzentration erzielt werden. Bei Vorliegen optimaler Bedingungen (Temperatur > 700 °C im Reduktionsbereich, geringer Oxidationsgrad des Primärkokses) konnte die NOx-Konzentration um über 40 % verringert werden. Die Reduktionswirkung des Reduktionsgases war brennstoffübergreifend nachweisbar. Die Möglichkeit der Anwendung des Blaubrennerkonzepts auf den Versuchsbrenner konnte grundsätzlich bestätigt werden. Die Hauptschwierigkeit in der Umsetzung des Vormischflammenbetriebs lag in der hohen Strömungsgeschwindigkeit des Pyrolysegas-Luftgemisches in der Mischzone. Zu Beginn der Versuche kam es häufig zum Abreißen der Flamme. Die Häufigkeit der Flammenabrisse konnte nach Einführung eines Flammenhalters reduziert werden, jedoch zeigte sich das Brennersystem im Betrieb mit Vormischflamme weiter sehr instabil bei der Änderung von Betriebsrahmenbedingungen (z.B. Abzug des Primärkokses, Druckschwankungen). Ein langfristig stabiler Betrieb mit Vormischflamme erfordert die Entwicklung einer speziell angepassten Regelung für den Betrieb mit Vormischflamme und die Installation einer Zündeinrichtung für den Fall des Abreißens der Flamme.Item Open Access Modellgestützte Entwicklung von Kleinfeuerungen für feste Biobrennstoffe(2019) Juschka, Winfried; Baumbach, Günter (apl. Prof. Dr.-Ing. habil.)Feuerungsanlagen für feste Biomassebrennstoffe werden bisher durch die Erfahrung von Konstruktionsingenieuren entwickelt. Etablierte Entwicklungswerkzeuge wie die numerische Strömungssimulation (CFD, engl.: computational fluid dynamics) kommen bei der Konstruktion in den meisten Fällen nicht zum Einsatz. Dabei haben sich die implementierten Modelle in der CFD Simulation als geeignet herausgestellt. Allerdings war bisher eine detaillierte Parametrisierung, in Verbindung mit Messwerten an Prototypen, die Grundvoraussetzung für die CFD Simulation. Damit war der bisherige Einsatz der CFD Simulation nur am Ende des Entwicklungsprozesses wirkungsvoll. Um den Entwicklern die richtigen Antworten bei der Konstruktion der Biomassefeuerung zu geben, muss die Simulation am Anfang des Entwicklungsprozesses eingesetzt werden. Eine in dieser Arbeit entwickelte und angewendete Methode ermöglicht den Einsatz der CFD Simulation schon am Anfang des Entwicklungsprozesses, d. h. parallel zu der Konzeptionsphase einer Biomassefeuerung. Die Methode ermöglicht eine verlässliche Vorhersage des Emissionsverhaltens und des Betriebsbereichs von Biomassefeuerungen. Somit können bei der Konstruktion neuer Biomassefeuerungen die Vorteile der CFD Simulation bereits in der Konzeptionsphase und ohne die Anfertigung von Prototypen genutzt werden. Mit der in dieser Arbeit entwickelten Methode zur Kalibrierung der Ergebnisse aus der Simulation konnte die Auswahl der optimalen Konzeptvariante am Beispiel eines chargenweise betriebenen Stückholzkessels erfolgen. Die nachträgliche messtechnische Überprüfung von zwei unterschiedlichen Prototypen eines Stückholzkessels auf dem Prüfstand zeigte eine sehr gute Übereinstimmung der gemessenen Kohlenmonoxidkonzentrationen mit den kalibrierten Ergebnissen aus der CFD Simulation.Item Open Access Regelung von Biomassefeuerungen durch Messung von Luftzahl und Kohlenmonoxidkonzentration(2017) Bischof, Jan; Baumbach, Günter (apl. Prof. Dr.-Ing. habil.)