Untersuchung der flammlosen Verbrennung von Methan in einer Oxyfuel-Atmosphäre

Heil, Peter; Kneer, Reinhold

doi:urn:nbn:de:hbz:82-opus-33437

Untersuchung der flammlosen Verbrennung von Methan in einer Oxyfuel-Atmosphäre = Investigations on the flameless combustion of methane in an oxyfuel atmosphere

Heil, Peter (Author)

2010

VerantwortlichkeitsangabePeter Heil

Ausgabe1. Aufl.

ImpressumGöttingen : Sierke 2010

UmfangVI, 104 S. : graph. Darst.

ISBN978-3-86844-279-3

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2010

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Kneer, Reinhold (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2010-01-28

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-33437
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/96830/files/3343.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl für Wärme- und Stoffübertragung (412610)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Oxyfuel-Verfahren (frei) ; Flammenlose Verbrennung (frei) ; Methan (frei) ; Numerisches Verfahren (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Um den Kohlendioxidausstoß bei der Verbrennung von fossilen Energieträgern zu reduzieren, ist die Abscheidung des Kohlendioxids aus dem Rauchgas und die anschließende Speicherung von großem Interesse. Diese Techniken werden unter dem Oberbegriff „Carbon Capture and Storage“ (CCS) zusammengefasst. Eine Variante des CCS ist die Oxyfuel-Verbrennung, bei der sich durch die unterschiedlichen Stoffeigenschaften von Kohlendioxid und Stickstoff sowie durch die Teilnahme des Kohlendioxids an den Verbrennungsreaktionen die Reaktionsraten gegenüber der Luftverbrennung ändern. Die vorliegende Arbeit liefert einen Beitrag zur experimentellen und numerischen Untersuchung der flammlosen Verbrennung im Oxyfuel-Betrieb. Anhand von Experimenten wurden die Stabilitätsgrenzen der flammlosen Verbrennung in einer CO2/O2- und einer N2/O2-Atmosphäre in Abhängigkeit der Sauerstoffkonzentration des Oxidatorgemisches bestimmt. Des Weiteren wurden durch detaillierte Messungen die unterschiedlichen Spezies- und Temperaturverteilungen in der Brennkammer miteinander verglichen. Schwerpunkt der numerischen Simulationen war die Untersuchung des Einflusses zweier Verbrennungsmodelle (EDM/EDC) auf die Reaktionsabläufe in der Brennkammer. Die Simulationsergebnisse wurden mit Hilfe der Messergebnisse validiert. Die so gewonnenen Erkenntnisse wurden zu weiteren numerischen Simulationen der flammlosen Verbrennung im Oxyfuel-Betrieb genutzt.

For the reduction of carbon dioxide emissions from combustion of fossil fuels the separation of carbon dioxide from the flue gas and the storage afterwards are of huge interest. This process is known as “carbon capture and storage” (CCS). One variant of CCS is the oxy-combustion where the reaction rates differ compared to air combustion. This can be explained not only with the different thermophysical and radiative properties of CO2 and N2 but also by the fact that CO2 directly participates in the chemical reactions. This work presents experimental and numerical investigations on the flameless combustion in an oxyfuel atmosphere. Experiments were carried out in order to examine the stability limits of flameless combustion in an atmosphere of CO2/O2 and N2/O2 depending on the O2 content of the oxidator mixture. Based on detailed measurements the species and temperature distributions in the combustion chamber were compared. The focus regarding the numerical investigations was set on the influence of two different combustion models (EDM/EDC) on the combustion process. The results of the numerical simulations were validated by experimental data and used for predicting combustion under flameless and oxyfuel conditions.

Fulltext:
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