Simulation von Dampferzeugern mit zirkulierender Wirbelschichtfeuerung:
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Düsseldorf
VDI-Verl.
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| adam_text | Titel: Simulation von Dampferzeugern mit zirkulierender Wirbelschichtfeuerung
Autor: Haider, Markus
Jahr: 1994
V Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 2 Die zirkulierende Wirbelschichtfeuerung 4 2.1 Allgemeines.............................. 4 2.2 System Ahlström Pyroflow...................... 4 2.3 System Lurgi ............................. 6 2.4 System Babcock............................ 6 2.5 System Studsvik ........................... 7 2.6 System Battelle/MSFB........................ 7 3 Grundlagen und Stand der Forschung 9 3.1 Simulationsmodelle für ZWSF.................... 9 3.1.1 Allgemeines zur Modellbildung ............... 9 3.1.2 Überblick über die zur Zeit bekannten ZWSF - Simulationsmodelle ........................... 12 3.2 Gas-/Feststoff-Strömung........... 16 3.2.1 Allgemeines.......................... 16 3.2.2 Strömungsstruktur in zirkulierenden Wirbelschichten ... 17 3.2.3 Modellansätze für die Gas-/Feststoffströmung in ZWSF . . 19 3.3 Berechnung von Abscheidezyklonen................. 20 3.4 Wärmeübergang............................ 23 3.4.1 Heizflächenarten in ZWSF-Systemen............ 23 3.4.2 Berechnungsmodelle..................... 24 3.5 Kohleverbrennung........................... 26 3.5.1 Aufwärmung ......................... 27 3.5.2 Trocknung........................... 28 3.5.3 Entgasung (Pyrolyse)..................... 28 3.5.4 Restkoksverbrennung..................... 32 3.5.5 Modellierung des Abriebes an Kokspartikeln........ 36 3.6 Feststofihaushalt ........................... 37 3.7 Schadstoflbildung und -Rückhaltung ................ 40 3.7.1 Kohlenmonoxid........................ 40
VI 3.7.2 Stickoxide........................... 41 3.8 Schwefeldioxid............................. 41 4 Das Simulationsmodell 46 4.1 Programmstruktur.......................... 46 4.2 Verbrennungsrechnung........................ 48 4.3 Modellierung der Feststoffverteilung................. 50 4.4 Modellierung des Feststoffhaushaltes ................. 55 4.5 Modellierung der Wärmetechnik................... 58 4.5.1 Berechnung des Wärmeüberganges............. 59 4.5.2 Wärrnefreisetzung zufolge chemischer Reaktionen in einer Bilanzzelle......................62 4.5.3 Formulierung der Energiebilanzen.............. 65 4.5.4 Berücksichtigung von Temperaturinhomogenitäten über den Querschnitt........................ 75 4.6 Modellierung von Trocknung und Flüchtigenverbrennung..... 77 4.7 Modellierung der Koksverbrennung................. 83 4.7.1 Abbrandmodellierung eines einzelnen Kokspartikels .... 83 4.7.2 Modellannahmen....................... 85 4.7.3 Modellierung der verschiedenen Abscheider......... 88 4.7.4 Abbrandmodul........................ 90 4.8 Vorschlag für die Einbindung eines Entschwefelungsmodelles ... 94 4.9 Gas-Massenbilanzen..........................100 4.9.1 Gesamt-Gasmassenbilanz für eine Zelle j: ..........100 4.9.2 CVMassenbilanz für eine Zelle j: ..............100 4.9.3 Afj-Massenbilanz für eine Zelle j: ..............101 4.9.4 COi-Massenbilanz für eine Zelle j: .............101 4.9.5 CO-Massenbilanz für eine Zelle j: ..............102 4.9.6 SCVMassenbilanz für eine Zelle j: ..............102 4.9.7 f/ 2 0-Massenbilanz für eine Zelle j: .............102
VII 5 Simulationsergebnisse und Parameterstudien 103 5.1 Laststudie einer Anlage nach dem Ahlström-Prinzip .......103 5.1.1 Vollast-Rechnung.......................104 5.1.2 Teillast-Rechnung.......................108 5.2 Laststudie einer Anlage nach dem Lurgi-Prinzip..........109 5.3 Änderung des Einsatzbrennstoffes in der Ahlström-Anlage .... 111 5.4 Einfluß der Brennstoffkörnung, Primär- bzw. Sekundärfragmentierung ..................................112 5.5 Einfluß der Pyrolyse-Kinetik.....................113 5.6 Einfluß der Koks-Reaktivität.....................113 5.7 Einfluß des Temperaturniveaus auf den Feuerungsverlust.....114 5.8 Zyklonkongeometrie, Zyklonzahl, Asche-Aufteilung und Flug- ascherezirkulation...........................114 5.9 Aschesichter..............................115 5.10 Körnung des Feststoffinventars....................115 5.11 Luftstufung..............................116 5.12 Einfluß der Kern/Ring-Struktur auf den Koksabbrand.......117 5.13 Diskussion der Ergebnisse ......................118 6 Literaturverzeichnis 120
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