Mathematische Modellierung der Festbett-Biomasseverbrennung

Eine effiziente und umweltfreundliche Nutzung von Biomasse zur Bereitstellung von Energie ist von besonderer Bedeutung, da Biomasse CO2-neutral ist und fossile Energiequellen schont. Für die Optimierung von Festbettfeuerungen wurden in der Vergangenheit eine Menge experimenteller und theoretischer Untersuchungen durchgeführt. Mehrere mathematische Modelle wurden in der Literatur vorgestellt, wobei die meisten dieser Modelle entweder die Vorgänge im einzelnen Partikel oder in der gesamten Schüttung beschreiben. Um realistische Berechnungsergebnisse zu erhalten ist es aber notwendig, sowohl die Geschichte der einzelnen Brennstoffpartikel als auch die Phänomene in der gesamten Brennstoffschüttung gleichwertig zu berücksichtigen. In dem Projekt wird daher ein kombiniertes Reaktor/Partikel-Modell zur Berechnung von Temperatur- und Konzentrationsprofilen in Abhängigkeit von Ort und Zeit sowohl im einzelnen Partikel als auch in der gesamten Brennstoffschüttung entwickelt. Die während der Pyrolyse freigesetzten Gase bestimmen das Zünd- und Abbrandverhalten der Brennstoffschüttung. Vom energetischen Gesichtspunkt ist also deren Heizwert und Sauerstoffbedarf sowie der Heizwert des festen Pyrolyserückstandes in Abhängigkeit von dessen Umsatz wichtig. Im Rahmen des Projektes wird daher ein Kalorimeter zur Online-Messung des Heizwertes und Sauerstoffbedarfes der Pyrolysegase sowie ein Kalorimeter zur Messung des Heizwertes des festen Pyrolyserückstandes gebaut bzw. angeschafft.