Pressure combustion of Rhenish brown coal Final report / Druckkohlenstaubverbrennung von rheinischer Braunkohle Abschlussbericht

NOx formation and reduction in the coal combustion process was investigated both experimentally and theoretically. The influence of coal grain size described in earlier publications was proved by the measurements at the DKSF test facility at Aachen. While no pressure dependence was established so far for lignite, measurements on Spitzbergen coal at 9 - 13 bar showed a decrease in NOx concentrations with increasing pressure. This effect will be investigated for Rhenish brown coal in further experiments. Modelling by the standard FLUENT code and by the user defined subroutines of the FLUENT code developed by the International Flame Research Foundation (IFRF), Ijmuiden, showed that the different predictions of flame temperatures have a decisive role in the modelling of NOx formation. A more accurate analysis of the NOx models as compared to ther measurements will be carried out in a melting chamber furnace with a stable flame. Additionally, measurements were carried out for investigating the kinetics of homogeneous gaseous phase reactions in flue gases, i.e. the thermal and additive-catalysed degradation of nitrous components was investigated. The kinetics of the process was also described by a code developed at Aachen University. On the base of a sensitivity analysis, a reduction of the detailed modelling of the reaction kinetics is achieved which permits 2D and 3D calculations on the decomposition of different flue gas components using a CFD code like FLUENT. The 1D and 2D calculations and the measurements were found to be in good agreement. / Im Rahmen des Forschungsschwerpunkts 3 wurde experimentell und theoretisch die NO_x-Bildung und -Reduktion bei der Druckkohlenstaubverbrennung untersucht. Der zuvor beschriebene Einfluss der Kohlemahlung auf die Flamme konnte auch anhand der NO_x-Messungen an der DKSF-Anlage Aachen bestaetigt werden. Waehrend mit Braunkohle im Staubfeuerungsbetrieb noch keine eindeutige Druckabhaengigkeit nachgewiesen werden konnte, haben vom Lehrstuhl durchgefuehrte NO_x-Messungen an der DKSF-Anlage Dorsten im Schmelzkammerfeuerungsbetrieb mit der Steinkohle Spitzbergen zwischen 9 und 13 bar ein Absinken der Stickoxidkonzentrationen mit steigendem Druck ergeben. Fuer die rheinische Braunkohle soll dieser Druckeinfluss in den naechsten Versuchsfahrten ausfuehrlicher untersucht werden. Es wurde anhand von numerischen Simulationen zu einer Braunkohleflamme der 6. Versuchsfahrt ein Vergleich zwischen der NO_x-Modellierung im Standard-FLUENT-Code und in dem mit User Defined Subroutines der international flame research foundation (IFRF), Ijmuiden, erweiterten FLUENT-Code vorgenommen. Es zeigte sich, dass bei der Modellierung der Stickoxidbildung die unterschiedlich vorhergesagten Flammentemperaturen eine entscheidende Rolle spielen. Eine genauere Analyse der NO_x-Modelle im Vergleich zu Messergebnissen ist bei einer Schmelzkammerfeuerung mit einer stabilen Flamme vorzunehmen. Es wurden zusaetzlich Messungen zur Untersuchung der Kinetik homogener Gasphasenreaktionen in Rauchgasen an einem Stahlreaktor durchgefuehrt. Dabei wurde sowohl der thermisch bedingte als auch der durch zudosierte Additive katalysierte Abbau nitroser Komponenten betrachtet. Vergleichend wurden mit einem am Lehrstuhl entwickelten Programm die Kinetik beschrieben. Hierbei wird mit einer Sensitivitaetsanalyse eine Reduzierung der detaillierten Darstellung der Reaktionskinetik erreicht, die es erlaubt, mit einem CFD-Code wie FLUENT zwei- und dreidimensionale Rechnungen zum Abbau verschiedener Rauchgaskomponenten durchzufuehren. Die Uebereinstimmung zwischen ein- und zweidimensionalen Rechnungen und den Messungen ist gut. (orig.) / Available from TIB Hannover: F02B1359 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische Informationsbibliothek / SIGLE / Bundesministerium fuer Bildung und Forschung, Berlin (Germany) / DE / Germany