AiF 14200
Einfluss von Belägen auf den Wärmeaustausch in Hochtemperaturprozessen: Simultane Messung der Wärmeleitfähigkeit und der spektralen Emissionskoeffizienten in Abhängigkeit der stofflichen Eigenschaften
Problemstellung und Forschungsziel
Bei der thermischen Umsetzung fester Brennstoffe wie z.B. bei der Kohle- und Müllverbrennung oder der Vergasung oder Verbrennung von Biomasse werden anorganische Inhaltsstoffe überwiegend als ausschleusbare Aschen freigesetzt. Sie können aber auch als anhaftende Beläge (Ansätze) im Reaktionsraum oder Kessel verbleiben und die Wärmeübertragung an die Heizflächen der Brennkammerwände beeinträchtigen. Dies verschlechtert den Umwandlungswirkungsgrad und beeinflusst damit auch die Wirtschaftlichkeit solcher Anlagen negativ. Insbesondere ist der Einfluss solcher Ansätze auf das Wärmeübertragungsverhalten trotz Kenntnis des Brennstoffs und der Betriebsbedingungen nur bedingt vorhersagbar. Dies erfordert erhebliche Sicherheitszuschläge bei der Auslegung solcher Anlagen und lässt eine sichere Abschätzung de betrieblichen Einflusses unterschiedlicher Brennstoffe auf den Wärmehaushalt nicht zu.
Um den Einfluss solcher Beläge auf das Wärmeübertragungsverhalten von strahlenden Gasen an die Heizflächen oder Brennkammerwänden beschreiben zu können, müssen zwei wesentliche Eigenschaften der Beläge bekannt sein:
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die spektralen Eigenschaften – insbesondere die Emissivität -
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die Wärmeleitfähigkeit.
Diese Größen sollen im Rahmen des Projektes für eine Vielzahl von Reinstoffen sowie Belägen aus realen Anlagen ermittelt werden.
Ziel ist es, den Einfluss der chemisch-mineralogischen Zusammensetzung und der Temperatur auf die Strahlungseigenschaften und die Wärmeleitfähigkeit erstmals systematisch für die wichtigsten mineralischen Einzelkomponenten von Ansätzen und Belägen zu bestimmen. Zusätzlich sollen unter Laborbedingungen hergestellte Aschen und entsprechende Schlacken aus einer Feuerung vergleichend untersucht werden, um zu ermitteln, welchen Einfluss die Entstehungsgeschichte eines Ansatzes (Aufenthaltszeiten, Temperaturverläufe und Atmosphären) auf die wärmetechnischen Eigenschaften hat. Als weitere wesentliche Arbeitspunkte sind die Betrachtung des Einflusses der Porosität und Kristallinität sowie der Textur des Ansatzes auf die Wärmeleitfähigkeit vorgesehen. Dazu soll sowohl die temperaturabhängige Wärmeleitfähigkeit der einzelnen Messproben als auch die Porosität dieser Stoffe experimentell ermittelt werden.
Download des Abschlussberichts
Kontaktieren Sie bei Interesse an den Messdaten Dr.-Ing. S. Wirtz
Emissionsgraddaten
Ablagerungen:
Anbackung 1: Zusammensetzung, Diagramm
Anbackung 2: Zusammensetzung, Diagramm
Anbackung 3: Zusammensetzung, Diagramm
Anbackung 4: Zusammensetzung, Diagramm
Mineralische Reinphasen:
Anhydrit: Diagramm
Augit: Diagramm
Enstatit: Diagramm
Gehlenit: Diagramm
Glauberit: Diagramm
Hämatit: Diagramm
Magnetit: Diagramm
Monticellit: Diagramm
Olivin: Diagramm
Wollastonit: Diagramm
Oxide und Sonstige Stoffe:
Al2O3: Diagramm
MgO: Diagramm
Fe2O3: Diagramm
Na2SO4: Diagramm
SiO2: Diagramm
Oxidmischungen
Fe2O3-SiO2 Mischung bei 600°C: Diagramm
Fe2O3-SiO2 Mischung bei 700°C: Diagramm
Fe2O3-SiO2 Mischung bei 800°C: Diagramm
Fe2O3-SiO2 Mischung bei 900°C: Diagramm
Fe2O3-SiO2 Mischung bei 1000°C: Diagramm