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Kim, Ronald

Name:Kim, Ronald
Thema:Untersuchungen zu den Grundsätzen der Wärmetechnik im Heat Recovery - Koksofen
Abgabe:2010

Zusammenfassung:

In der Praxis von Heat Recovery (HR) - Kokereianlagen kommt eine auf theoretischen Modellansätzen beruhende, optimierte Prozessführung derzeit noch nicht zur Anwendung, da die gekoppelte Berechnung instationärer Verbrennungsvorgänge für Ober- und Unterofen auf Grund ihrer großen Komplexität eine hohe Herausforderung an die Modellierung darstellt. Für die industrielle Anwendung ist daher ein instationäres Simulationsmodell zu entwickeln, mit dem wichtige Randbedingungen des HR - Verkokungsprozesses erfasst, sowie wesentliche Prozessgrößen, wie z.B. die Verkokungsdauer, berechnet werden können. Da in der Fachliteratur die Prozessrandbedingungen dieses Verkokungsverfahrens bisher nicht vorgestellt wurden, steht zunächst die Entwicklung eines Stoffwertemodells für kompaktierte Ofenchargen im Vordergrund der Untersuchung. Um dem Rührkesselcharakter des Simulationsmodells zu entsprechen, ist im Anschluss die Optimierung der Geometrie- und Strömungsverhältnisse zur Erzeugung gleichmäßiger Reaktionsbedingungen in den Brennkammern von grundsätzlicher Bedeutung. Hierzu ist es erforderlich, konstruktive Designlösungen zu entwickeln, die eine gleichmäßige Aufteilung der Verbrennungsluft und damit eine gleichmäßige Wärmeübertragung an die Kohle über der Ofengrundfläche gewährleisten. In praktischen Versuchsreihen an Pilotöfen sollen die Modellannahmen und Ergebnisse überprüft werden.

Die Ergebnisse der Arbeit deuten darauf hin, dass in HR-Öfen nur Kohlemischungen mit einem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen innerhalb enger Grenzen eingesetzt werden sollten. Ebenfalls muss das Endtemperaturniveau in den Brennkammern oberhalb 1573 K gehalten werden, um eine hohe Wirtschaftlichkeit bei gleichzeitig hoher Verfahrenseffizienz zu gewährleisten. Die Regulierung der Primär- und Sekundärluftströme hat einen großen Einfluss auf das Temperaturregime im Ofen und die Dauer des Verkokungsprozesses. Durch eine vertikale Primärluftzufuhr verbessert sich die Durchmischung der Verbrennungsmedien und vergleichmäßigt sich die Wärmeübertragung an die Kohleoberfläche.

 

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