Aufbau eines vereinfachten chemischen Reaktornetzwerks zur Untersuchung von Luftstufung und SNCR an einer Stroh-Rostfeuerung

Institut

Lehrstuhl für Energiesysteme (TUM-ED)

Typ

Semesterarbeit / Masterarbeit /

Inhalt

theoretisch /  

Beschreibung

Beschreibung:

Biomasse gilt als CO₂-neutraler Energieträger und trägt wesentlich zur künftigen Strom- und Wärmeversorgung bei. Bei der Verbrennung stickstoffhaltiger Biomasse wie Stroh entstehen jedoch NOₓ-Emissionen, die überwiegend aus dem brennstoffgebundenen Stickstoff gebildet werden. Deren Minderung durch Primärmaßnahmen (Luftstufung) und Sekundärmaßnahmen (SNCR) ist eine zentrale Herausforderung bei Rostfeuerungen.

Am Lehrstuhl für Energiesysteme besteht ein gekoppeltes Modell der Stroh-Rostfeuerung Avedøre (1D-Brennbettmodell und 3D-CFD in Ansys Fluent). Da vollständige CFD-Parameterstudien rechenintensiv sind, soll ein vereinfachtes chemisches Reaktornetzwerk (ERN) in Python und Cantera aufgebaut werden, das die Freisetzungsprofile des Brennbettmodells als Randbedingung übernimmt und den Feuerraum durch wenige idealisierte Reaktoren (Rost-, Primär-, Ausbrandzone) abbildet.

Ziel ist es, Luftstufung, Verweilzeit und SNCR effizient zu untersuchen und ein optimales Betriebsfenster vor der CFD-Optimierung abzuleiten. Nach Validierung gegen CFD- und Betriebsdaten dient das Modell der Analyse der NOₓ-Bildungs- und Reduktionswege aus HCN, NH₃ und NO.

Arbeitspakete:

• Literaturrecherche zu chemischen Reaktornetzwerken (ERN/CRN) und zur NOₓ-Chemie in Biomasse-Rostfeuerungen
• Einarbeitung in Python und Cantera sowie Aufbereitung der Freisetzungsprofile des bestehenden Brennbettmodells
• Aufbau des vereinfachten Reaktornetzwerks (Rost-, Primär-, Ausbrandzone) mit reduziertem Stickstoff-Mechanismus
• Parameterstudien zu Luftstufung, Verweilzeit und SNCR sowie Validierung gegen CFD- und Betriebsdaten
• Ableitung von Optimierungsempfehlungen und schriftliche Ausarbeitung

Möglicher Beginn

sofort

Kontakt

Johannes Haimerl
Raum: MW3708
Tel.: +49 89 289 16284
johannes.haimerltum.de

Ausschreibung