Ingenieurbüro für angewandte Strömungsmechanik

CFD in der Kraftwerkstechnik

Abgaswäscher / Tropfenabscheider Die gleichmäßige Anströmung der Wäscher muss gewährleistet werden. Die Einbaubedingungen verursachen jedoch starke Abweichungen vom idealen Zustand. Mit Hilfe der Simulationen lassen sich solche Abweichungen quantifizieren und im Rahmen von Optimierungen ausschliessen. Mit freundlicher Genehmigung der Firma Munters Euroform GmbH.
Belüftung eines Kesselhauses Zur Auslegung der natürlichen Belüftung eines Kesselhauses werden die Betriebsbedingungen vorausgesetzt: Schwarzer Fall Sommerbetrieb Winterbetrieb Damit lässt sich die Temperaturverteilung im Kesselhaus vorhersagen. Die Steuerung der Belüftungsöffnungen kann entsprechend konzipiert werden. Das Bild zeigt die Isofläche 50°C in einem Kesselhaus bei einem schwarzen Fall. Die Farben auf der Isofläche stellen den Druck dar. Damit kann die Position der neutralen Ebene festgestellt werden. Die Stromlinien zeigen die Strömungsbedingungen im Kesselhaus. Starke Verwirbelungen sind im Bereich der Mühlen zu sehen. Mit freundlicher Genehmigung der Firma AeroTech Europe GmbH
Dampfkessel / Erosionsschäden Das von der Brennkammer stammende Gas enthält Ruß- und Aschepartikeln. Die Strömung des Abgases und damit der Partikeln im Dampfkessel wird durch die Spalte zwischen den Wärmetauschern und den äußeren Wänden stark beschleunigt. Durch die hohen Geschwindigkeiten und die Partikelträgheit entsteht eine hohe Konzentration von schnell fließenden Partikeln in dem gefährdeten Bereich des Kessels. Die Erosion der Rohre ist die Folge. Mit Hilfe von CFD-Untersuchungen konnte die Partkelverteilung so optimiert werden, dass keine Schäden mehr entstehen. Mehr Details finden Sie unter diesem Link
Kohlefeuerung Leistung = 350 MW Partikelgröße ca. 22 mm Wasseranteil = 1,4% Ascheanteil =32,6% Anteil der Kohle =65,9% Flüchtiger Anteil =8,73% Wasserstoffanteil = 2,1% Kohlenstoffanteil = 60,3% Sauerstoffanteil = 2,45% Stickstoffanteil = 1,12% Schwefelanteil = 1,43% Drallzahl des Primäreinlasses = 2 Drallzahl des Sekundäreinlasses = 1 Die Bilder zeigen die Brenneranordnung, die Drallströmung eines Brenners und die Isofläche 1600°C. Auf der Isofläche wird die Konzentration der Asche farbig dargestellt.
Müll- & Biomasseverbrennung Die Simulation und Optimierung einer Feuerungsanlage kann heutzutage u.a. mit dem Werkzeug "CFD" anwendungsnah durchgeführt werden. Für Müll- und Holzverbrennungsanlagen ist ein Zusatzmodul für die heterogene Brennstoffverbrennung notwendig, das in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Umweltverfahrenstechnik und Anlagentechnik der Universität Essen entwickelt und seit 1996 bei ca. 20 europäischen Großanlagen mit großem Erfolg angewandt wurde. Forschungstätigkeiten umfassten die Simulation und Optimierung von Müllverbrennungsanlagen hinsichtlich optimierter Feuerungstechniken mit Hilfe von mathematischen Modellen (CFD). Reinigungs- und Reparaturkosten bei thermischen Abfallbehandlungsanlagen (ca. 50.000 Euro/Tag bei einem Kessel-Stillstand), die in erster Linie auf Grund von Korrosionen, Verschmutzungen und Verschlackungen entstehen, können durch diese Simulationsmethode erheblich gesenkt werden, sodass sich ein Umbau häufig schon nach kurzer Zeit amortisiert. Mit dreidimensionalen Berechnungen kann in jedem Punkt der Anlage ein Temperatur-, Geschwindigkeits- oder Konzentrationswert ermittelt und visualisiert werden. Jeder beliebige Schnitt mit entsprechender Größenverteilung ist möglich. Gerade im Hinblick auf die gesetzlichen Rahmenbedingungen (Verweilzeit: 2 s, T > 850°C) kann eine Voraussage von Temperaturverteilungen innerhalb einer horizontalen Ebene wichtige Informationen liefern. Es sind Unterwindverteilungen, Wärmeprofile auf dem Rost, Sekundärlufteindüsungen (Geschwindigkeit, Geometrie, Anströmwinkel, Luftverteilung, Konzept ...), Feuerfestmaterialien und Lastpunkte beliebig variierbar. Mit freundlicher Genehmigung der Firma SIPREU-TEC.
Schadstoffausbreitung Dieses Beispiel zeigt die Schadstoffausbreitung eines Kraftwerks bei neutraler Schichtung der Luft. Die Luft fließt schräg relativ zu den Wänden der einzelnen Gebäude. Die Luft-Vektoren, dargestellt am Boden, zeigen die Verwirbelung der Luft bei der Umströmung der Gebäude und der Schornsteine. Die dargestellte Isofläche zeigt die räumliche Ausdehnung einer Schadstoffkonzentration von 3%. Auf der Isofläche wird der Druck farbig dargestellt. Im schornsteinnahen Bereich weist der Druck etwas höhere Werte auf, die durch die rote bis gelbe Verfärbung der Isofläche erkennbar sind. Mit freundlicher Genehmigung der Firma RW-TÜV Anlagentechnik GmbH.

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