Mineralumwandlung in Feuerungen:
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Aachen
Shaker
2013
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| Series: | Berichte aus der Energietechnik
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| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT I
KURZFASSUNG III
ABSTRACT V
SYMBOLVERZEICHNIS XI
1. EINLEITUNG 1
1.1. PROBLEMSTELLUNG 2
1.2. ZIELSETZUNG DER ARBEIT 4
2. STAND VON WISSENSCHAFT UND TECHNIK 6
2.1. GLOBALE ENTWICKLUNGEN DER KOHLEVERSTROMUNG 6
2.2. ENTWICKLUNG IM KRAFTWERKSBAU 8
2.2.1. EFFIZIENZSTEIGERUNG 9
2.2.2. FLEXIBILISIERUNG 12
2.2.3. UMGANG MIT EMISSIONEN 14
2.3. VORHERSAGE VON VERSCHMUTZUNGS- UND VERSCHLACKUNGSVERHALTEN .... 16
2.3.1. EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN 18
2.3.2. EMPIRISCHE ANSAETZE 19
2.3.3. MECHANISTISCHE ANSAETZE 20
3. GRUNDLAGEN 25
3.1. CHARAKTERISIERUNG VON KOHLE 25
3.2. MINERALSTOFFGEHALT DER KOHLE 28
3.3. KOHLEVERBRENNUNG UND VERHALTEN DER MINERALISCHEN SUBSTANZ 32
3.3.1. PROZESS DER KOHLEVERBRENNUNG 32
3.3.2. VERHALTEN DER MINERALISCHEN SUBSTANZ IM BRENNRAUM 37
3.3.3. VORGAENGE DER ABLAGERUNGSBILDUNG 41
3.4. GRUNDLAGEN DER REAKTIONSCHEMIE 46
3.4.1. REAKTIONSKINETISCHER ANSATZ 47
3.4.2. ANSATZ DES CHEMISCHEN GLEICHGEWICHTS 49
4. IDENTIFIZIERUNG VON KOHLEMINERALIEN UND BERECHNUNG IHRER ANTEILE 54
4.1. MESSMETHODEN ZUR IDENTIFIZIERUNG DER ROHKOHLEMINERALIEN 54
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INHAL
TSVERZEICHNIS
4.1.1. UNTERSTUETZENDE VERFAHREN 55
4.1.2. QUALITATIVE VERFAHREN 56
4.1.3. QUANTITATIVE VERFAHREN 57
4.2. BERECHNUNG VON MINERALSUBSTANZ UND -VERTEILUNG 62
4.2.1. BERECHNUNGSANSATZ ZUR BESTIMMUNG DER ROHMINERALIENVERTEI-
LUNG 64
4.2.2. BESTIMMUNG DES ANTEILS DER ROHMINERALIEN AN DER KOHLE ... 66
4.3. UNTERSUCHUNGSERGEBNISSE 67
4.3.1. RHEINISCHE BRAUNKOHLE 68
4.3.2. STEINKOHLE PITTSBURGH NR. 8 70
4.4. VORGEHENSWEISE ZUR BESTIMMUNG DER CFD-EINGANGSDATEN EINER KOHLE 75
5. NUMERISCHE MODELLIERUNG VON VERBRENNUNG UND MINERALUMWANDLUNG 76
5.1. NUMERISCHE SIMULATION MIT FLOREAN 76
5.1.1. MODELL DER ZWEI-PHASEN-STROEMUNG FUER DIE KOHLENSTAUBFEUE
RUNG 77
5.2. FUNDAMENTALE GLEICHUNGEN DES EULER-ANSATZES 82
5.2.1. MASSENBILANZ (KONTINUITAETSGLEICHUNG) 82
5.2.2. IMPULSBILANZ 83
5.2.3. STOFFBILANZEN 84
5.2.4. ENERGIEBILANZ 86
5.2.5. TURBULENZ 92
5.2.6. KOHLEVERBRENNUNG 94
5.2.7. LOESUNG DER BILANZGLEICHUNGEN 105
5.3. LAGRANGE-BETRACHTUNG ZUR BERECHNUNG DER PARTIKELFLUGBAHN 108
5.3.1. BEWEGUNGSGLEICHUNG EINES PARTIKELS 108
5.3.2. MASSENBILANZ 111
5.3.3. ENERGIEBILANZ 113
5.3.4. LOESUNG DER BILANZGLEICHUNGEN 115
5.4. SIMULATIONSMODELL DER MINERALUMWANDLUNG 117
5.4.1. AENDERUNG DER MINERALMASSE 119
5.4.2. EINFLUSS AUF DIE PARTIKELENERGIEBILANZ 121
5.4.3. HAFTKRITERIUM 122
5.4.4. PROGRAMMABLAUF 124
5.4.5. MODELLIERTE MINERALSYSTEME 128
6. MODELLVALIDIERUNG ANHAND EINER TECHNIKUMSANLAGE 138
6.1. BESCHREIBUNG DER ANLAGE 138
6.1.1. MESSERGEBNISSE 140
6.2. STROEMUNGSSIMULATION 144
6.2.1. VERGLEICH MESSUNG - SIMULATION 146
6.3. SIMULATION DER PARTIKELFLUGBAHNEN 149
6.3.1. EINFLUSS DER FLUGBAHNANZAHL 152
VIII
6.4. STUDIEN ZU DEN MINERALUMWANDLUNGSANSAETZEN 156
6.4.1. VERGLEICH DER UMWANDLUNGSANSAETZE AM BEISPIEL DER GIPS-RE
AKTIONEN 156
6.4.2. VERGLEICH DER UMWANDLUNGSANSAETZE ANHAND DER GESAMTSIMU
LATION 157
6.4.3. EINFLUSS DER PARTIKELKLASSENVERTEILUNG 162
6.5. GESAMTSIMULATION MIT KINETISCHEN UND GLEICHGEWICHTSDATEN 164
6.5.1. VERGLEICH MESSDATEN - SIMULATION 171
6.6. MINERALUMWANDLUNG IN DEN ABLAGERUNGEN 174
7. SIMULATION EINES BRAUNKOHLEBEFEUERTEN GROSSKESSELS 179
7.1. BESCHREIBUNG DER ANLAGE 179
7.2. SIMULATIONSERGEBNISSE 183
7.2.1. STROEMUNGSSIMULATION 183
7.2.2. ERGEBNISSE DER MINERALUMWANDLUNGSSIMULATION 187
8. ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 195
A. WESENTLICHE MINERALIEN IN KOHLE 198
B. MINERALUMWANDLUNGS-REAKTIONEN IM CHEMISCHEN GLEICHGEWICHT 201
C. PHASENDIAGRAMME UND SCHMELZTEMPERATUREN MODELLIERTER STOFFSYSTEME 209
D. SIMULATIONSERGEBNISSE 211
LITERATURVERZEICHNIS 223
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