Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit stickoxidarmer Wasserstoffverbrennung für Mikrogasturbinen, die in einen Speicherzyklus, der auf flüssigen organischen Wasserstoffspeichern basiert, integriert sind. Der Abgasenthalpiestrom der Mikrogasturbine kann so für die Aufrechterhaltung der endothermen Freisetzungsreaktion des Wasserstoffs (Dehydrierung) aus dem chemischen Wasserstoffträger genutzt werden. Der freigesetzte Wasserstoff wird in der Mikrogasturbine zur Energiegewinnung eingesetzt.
Für ein System, bestehend aus Mikrogasturbine und Dehydriereinheit, wird ein thermodynamisches Modell erstellt und mit genetischen Algorithmen optimiert. Mit Hilfe von 3D-Strömungssimulationen und experimentellen Untersuchungen bei Umgebungsbedingungen wird eine neue Brennkammer für das Regime der verdünnten Verbrennung entwickelt, die sowohl mit Wasserstoff als auch mit Erdgas betrieben werden kann. Im für die Gasturbine relevanten Betriebsbereich können die Stickoxidemissionen der entwickelten Brennkammer für beide Brennstoffe auf 1 bis 2 ppm reduziert werden. Simulationen mit Reaktormodellen zeigen, dass die Brennkammer auch bei einem Druck von 4,5 bar einsetzbar sein sollte.
Aktualisiert: 2019-12-27
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Die Minderung von Stickoxidemissionen ist eine große Herausforderung bei der Verbrennung von Kohle in Kraftwerken. Die konventionellen Kraftwerke sind in der Energiewende ein unverzichtbarer Partner der erneuerbaren Energien, um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Insbesondere die Braunkohle als heimische Ressource trägt zur Versorgungssicherheit bei. Zur Verbesserung der Umweltverträglichkeit der Kraftwerke wurden in der Vergangenheit und werden heute und in der Zukunft umfangreiche Maßnahmen untersucht und angewendet, um Emissionen zu vermindern.
In der vorliegenden Arbeit werden weiterführende Maßnahmen und Maßnahmenkombinationen zur Minderung von Stickoxidemissionen aus Braunkohlenstaubfeuerungen untersucht.
Die Untersuchungsmethode ist die CFD-Simulation (Computional Fluid Dynamics) mit dem Programmsystem FloRean. Aus der Geometrie und den Betriebsdaten einer bestehenden Anlage wurde ein normalisierter Referenzfall erstellt. Auf dieser Basis wurden verschiedene Maßnahmen und deren Kombinationen simuliert, um die Stickoxidemissionen weiter zu senken.
Aktualisiert: 2020-12-08
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