Co-combustion of nonconventional fuels in coal-fuelled circulating fluidized bed combustors - experimentally supported modelling of the combustion process Final report / Energetische Nutzung von unkonventionellen Brennstoffen in kohlegefeuerten ZWSF-Anlagen - experimenentell gestuetzte Modellierung der Verbrennungsablaeufe Abschlussbericht

W. Bernstein; T. Brunne; A. Hiller; N. Quang; M. Kaplonek; T. Stelzer; technische univ.

Between 1 Jan '97 and 31 Dec '98, cocombustion experiments with nonconventional fuels were carried out at the pilot circulating fluidized bed combustor of TU Dresden University, in which the combustion process was modelled experimentally and mathematically. 24 experiments were made with coal and 87 with nonconventional fuels in different concentrations up to the plant's limits. The basic fuel was dried lignite from the Lausitz, while bagasse, wood, waste wood, household refuse, sewage sludge and paper production residues were tested as co-fuels. The processes inside the reactor were simulated by a computer program originally developed at GH Siegen University. The results are described in detail; the calculations were found to be in good agreement with the experiments / An der Pilotanlage Zirkulierende Wirbelschichtfeuerung der TU Dresden sind Untersuchungen zur energetischen Nutzung von unkonventionellen Brennstoffen im Zeitraum vom 1.1.97-31.12.98 durchgefuehrt worden. Dabei wurde experimentell und mathematisch der Verbrennungsablauf bei der Co-Verbrennung unterschiedlicher Stoffe modelliert. Die systematischen Untersuchungen setzten sich aus 24 Versuchen mit Kohle und 87 mit unkonventionellen Brennstoffmischungen zusammen. Dabei wurde der Mischungsanteil der Co-Brennstoffe bis zu der durch die Anlage gegebenen Grenze durchfahren. Als Grundbrennstoff kam Trockenkohle des Lausitzer Reviers zum Einsatz. Als Co-Brennstoffe sind Bagasse, Holz, Altholz, Hausmuell, Klaerschlamm und Papierreststoff eingesetzt worden. Eine mathematische Simulation der Ablaeufe im Reaktor wurde durch das Rechenprogramm realisiert. Ein an der Uni/GH Siegen entwickeltes Simulationsprogramm, welches in frueheren Arbeiten an die Pilotanlage der TU Dresden angepasst wurde, konnte fuer die Co-Verbrennung erweitert werden. Durch den modifizierten Pyrolysezweig im Programm ist es moeglich geworden, das Verbrennungsverhalten alternativer Brennstoffe mit Trockenbraunkohle zu berechnen. Fuer die Modifizierung des Pyrolysezweiges sind experimentell gestuetzte Pyrolysedaten implementiert worden. Dafuer wurde eine grosse Anzahl von Versuchen mit unterschiedlichen Co-Brennstoffen und deren Anteilen durchgefuehrt. Auf dieser Grundlage konnte die mathematische Modellierung dieses Teilprozesses der Verbrennung realisiert werden. Um optimale Verbrennungsbedingungen zu erhalten, wurden unterschiedliche Parameter eingestellt. Wichtigste Parameter sind die Luftzahl, das Mischungsverhaeltnis und die Luftverhaeltnisse im Reaktor. Der Vergleich der erreichten Ergebnisse in der Pilotanlage und der mathematischen Simulation koennen als gut eingeschaetzt werden. In die Auswertung sind die Ergebnisse von 109 Versuchsabschnitten eingegangen. Die Versuchsabschnitte sind mit unterschiedlichen Einstellungen bei konstanten Versuchsbedingungen gefahren worden. Als Ergebnis sind Datenblaetter erstellt worden, die die wichtigsten Versuchsdaten als auch den Vergleich von Simulation und Experiment enthalten. Die Vergleiche beziehen sich auf den Temperaturverlauf, die Gaskonzentration, die Verteilung des Feststoffes, die Koks- und Korngroessenverteilung als auch auf die Pyrolyseprodukte. Mit der guten Uebereinstimmung von Versuchen und den Ergebnissen der Berechnung kann gezeigt werden, dass es moeglich ist, die Bedingungen fuer eine Co-Verbrennung alternativer Brennstoffe hinsichtlich schadstoffarmer Verbrennung optimal vorzubestimmen. Dabei ist es unerlaesslich, brennstoffspezifische Voruntersuchungen (z.B. Pyrolyseverhalten) durchzufuehren. Das Simulationsprogramm erweist sich als geeignetes Mittel, um Verhaeltnisse in ZWSF mit unterschiedlichen Geometrien zu bestimmen, und Grenzen der Zufeuerung aufzuzeigen. (orig.) / SIGLE / Available from TIB Hannover: F00B855 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische Informationsbibliothek / Bundesministerium fuer Bildung und Forschung (BMBF), Bonn (Germany) / DE / Germany

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