InteBRA

Integrales Mehrstoffbrennersystem zur Erzeugung industrieller Prozesswärme aus flüssigen und gasförmigen Ersatzbrenn-stoffen – Integration eines Vorverdampfungskonzeptes für flüssige Bio-brenn-, Rest- und Abfallstoffe

Kurzbeschreibung

Abgesehen von elektrisch beheizten Industrieöfen, erfolgt die Bereitstellung von Prozesswärme in der Regel durch die Verbrennung von Erdgas. Der Einsatz gasförmiger und flüssiger alternativer Brennstoffe ist bislang noch die Ausnahme und im Wesentlichen auf den Einsatz biogener Brennstoffe der 1. Generation beschränkt. Für die Steigerung der Effizienz industrieller Prozessketten durch die Senkung der Energiekosten und die Verbesserung der ökologischen Bilanz, wird die Nutzung von Ersatzbrennstoffen zunehmend an Bedeutung gewinnen. Zur energetischen Verwertung kommen biogene Brennstoffe der 2. +3. Generation (Pyrolyseöle etc.), flüssige Abfallprodukte aus chemischen Herstellungsverfahren, aber auch schwachkalorische Prozessgase (Synthesegase etc.) in Frage. In deren energetischer Verwertung besteht insbesondere für KMU die Möglichkeit Energiekosten zu senken und CO2-Emissionen sowie kostenintensive Entsorgungspfade einzusparen.

Ziele des Projekts

Ziel des Vorhabens ist die Weiterentwicklung des im Projekt „Kombibrenner für biogene Brennstoffe“ erarbeiteten Verbrennungskonzeptes für die Nutzung von Biobrennstoffen der 2. und 3. Generation sowie von industriellen flüssigen und gasförmigen Nebenprodukten. Die wissenschaftlichen Untersuchungen zielen darauf ab, ein besseres Verständnis für die Herausforderungen bei der Nutzung moderner und erneuerbarer gasförmiger und flüssiger Energieträger zu entwickeln und geeignete Lösungen in einem Verbrennungskonzept im industriellen Maßstab zu implementieren. Es soll ein integrales Brennerkonzept mit einem Vorverdampfer für flüssige Brennstoffe im industriellen Maßstab (100 kW) für den Einsatz von sowohl gasförmigen als auch flüssigen Biobrenn-, Rest- und Abfallstoffen entwickelt werden. Dabei wird neben der Verbrennung selbst auch die anwendungsnahe Umsetzung unter Berücksichtigung industrieller Randbedingungen sowie die Anforderung an die Handhabung aerosolbelasteter Abgase z.B. bei der Rekuperation von Abgaswärme adressiert.

Arbeitsziele

Entwicklung eines rekuperativen Verdampfungskonzepts für biogene Flüssigbrennstoffe der 2. und 3. Generation sowie flüssige Rest- und Abfallstoffe
Systemische Integration des Verdampfungskonzepts in einen COSTAIR-Brenner
Charakterisierung des Verbrennungsverhaltens kontaminierter Brennstoffe mit hohen Wassergehalten, Untersuchung maximal möglicher Wasserbeladungen
Optimiertes Brennerkonzept für die Verbrennung von Brennstoffen mit hohen brennstoffgebundenen Stickstoffanteilen
Untersuchung der Partikelentstehung und des Partikeltransports aus der Verbrennung flüssiger Brennstoffe und die Auswirkungen auf die Temperaturverteilung im Ofenraum
Gewährleistung eines stabilen und schadstoffarmen Betriebs sowohl mit gasförmigen, als auch flüssigen Brennstoffen sowie Kombinationen aus beiden unter anwendungsnahen Bedingungen

Arbeitsaufgaben OWI

Ermittlung von potenziellen Brennstoffen und Untersuchung der Verdampfungscharakteristik
Voruntersuchungen zu den Verbrennungseigenschaften
Entwicklung eines Mehrstoffbrenners mit integriertem Verdampfungssystem für flüssige Brennstoffe
Praktische Erprobung des Mehrstoffbrenners
Analyse der messtechnischen Ergebnisse und ökologische Bewertung

Durchführende Forschungsstellen

Gas- und Wärme-Institut Essen e. V. (GWI)
OWI Science for Fuels gGmbH

Projektförderung

Das IGF-Vorhaben 21192 N des Gas- und Wärme-Institut Essen e.V. wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Projektlaufzeit

05/2020 bis 10/2022

Kontakt

Dipl.-Ing. Dirk Möntmann
Tel.: 02407/ 9518-119
D.Möntmann@owi-aachen.de