Prozessenergie, betriebliche Energiewirtschaft und Brennstofftechnik

Forschungsgebiete

- Verfahrenstechnik von Hochtemperaturprozessen
- theoretische und experimentelle Modellierung von Hochtemperaturprozessen zur Stoffbehandlung (z.B. in der Stahl-, Nichteisenmetall-, Zement-, Kalk-, Glas- und Keramikindustrie)
- Industrieöfen
- Kühlprozesse bei Hochtemperaturprozessen
- CFD-basierende numerische Simulationen von Temperatur- und Strömungsfeldern mit chemischen Reaktionen in Industrieanlagen (insbesondere Feuerungen)
- Spezielle Labortestmethoden zur Bewertung und Charakterisierung von konventionellen und Sekundärbrennstoffen und ihrem Brennverhalten (Mahlverhalten, Zündwilligkeit, Reaktivität, Verschlackungsneigung)
- Mitverbrennen von unterschiedlichen Brennstoffen (z.B. Biomaterialien)
- Verschlackungsverhalten staubförmiger Brennstoffe
- Entwicklung von brennstoffspezifischen Submodellen für CFD-basierende numerische Simulationen

Ausstattung

- Drallbrennkammersystem zur Untersuchung des Verbrennungs- und Emissionsverhaltens gasförmiger, flüssiger und staubförmiger Regel- und Abfallbrennstoffe (thermische Leistung max.1 MWth)
- Drehrohr zur thermischen Behandlung von Rest- und Abfallstoffen (elektr. beheizt, 27 kW; max. Temperatur 1150°C)
- Chargenrost (Batch-Reaktor) zur Untersuchung des Brennstoffumsatzes bei der Vergasung und Verbrennung fester, stückiger Brennstoffe
- Technische Thermowaage zur Durchführung thermogravimetrischer Analysen fester Einsatzstoffe (z.B. Rest- und Abfallstoffe)
- Prüfstände zur Untersuchung des Abkühlverhaltens heißer Metalloberflächen bei Spritz-, Tauch- und Filmkühlung (max. Probentemperatur 950°C)
- Verschlackungsreaktor, Zündofen
- Leistungsfähiges CFD- (Computational Fluid Dynamics-) Labor
- Brennstofftechnisches Labor für konventionelle Brennstoffuntersuchungen
- Spezielle Versuchsanlagen zur Bestimmung:
-- des Mahlverhaltens (spezifische Zerkleinerungsenergie, Korngrößenverteilung des erzeugten Staubes; Clausthaler-Mahlbarkeits-Test - CMT)
-- der Zündwilligkeit (Zündtemperatur, Zündofen)
-- der Verschlackungsneigung (vertikale Brennkammer - 50kWth)
-- der Sintertemperatur von Brennstoffasche (eigenes Verfahren)
-- des Verschlackungsverhaltens verschiedener Primär- und Sekundärbrennstoffe

Leistungsangebot

Experimentelle Untersuchungen:
- Verbrennungs-, Vergasungs- und Pyrolyseuntersuchungen in verschiedenen Reaktortypen
- Thermogravimetrische Untersuchungen von festen Brenn- und Abfallstoffen
- Bestimmung von Abkühlkurven bei der Spritz-, Film-, Tauch- und Verdampfungskühlung von Stählen und Nichteisenmetallen
- Bestimmung des Einflusses der Wasserqualität auf den Wärmeübergang bei der Kühlung heißer Metalloberflächen
- Gutbehandlung in einem gasbefeuerten Ofen
- Durchführung von Betriebsmessungen an Anlagen der Hochtemperaturverfahrenstechnik
- Konventionelle Brennstoffanalyse (Heizwert, chemische Zusammensetzung, Temperatur des Ascheschmelzverhaltens)
- Normierte Brennstoffuntersuchungen
- Erweiterte und praxisorientierte Brennstoffuntersuchungen und Brennstoffcharakterisierung

Theoretische Untersuchungen:
- Energetische Bewertung thermischer Prozesse (z.B. Hochofen)
- Entwicklung mathematischer Prozessmodelle zur Automatisierung von Industrieöfen
- Möglichkeiten der Substitution von Regelbrennstoffen durch Ersatzbrennstoffe in Hochtemperaturproduktionsprozessen
- Wärmerückgewinnung aus Gas und Solid zur Energieeinsparung in Industrieöfen
- Optimierung des Energieeinsatzes und der Energieverteilung in Industrieöfen
- Mathematische Modellierung der Temperatur- und Strömungsverteilung in Schüttungen
- Temperatur- und Strömungsvergleichmäßigung in Industrieöfen
- Sekundärbrennstoffeinsatz in Drehrohröfen zur Zementklinkerherstellung
- Berechnungsgrundlagen von Rekuperatorbrennern
- CFD-Simulationen von Öfen, Feuerungen und Flammen
- CFD-Simulationen von Strömungen mit chemischen Reaktionen

Schlagworte

Energietechnik, Verfahrenstechnik von Hochtemperaturprozessen, Industrieofenbau, Verbrennung, Vergasung, Kühlprozesse, Ersatzbrennstoffe, Energieeinsparung, Simulation, CFD, Fluent, CRFD, Brennstoffcharakterisierung, Verschlackung, Biomassen, Mahlverhalten, Zündwilligkeit, Sintertemperatur

Areas of research

- process engineering of high temperature processes
- theoretic and experimental modulation of high temperature processes for material treatment (i.e. in the steel, nonferrous metal, cement, lime, glass and ceramic industry)
- industrial furnaces
- cooling processes in high temperature processes
- CFD-based numerical simulations of temperature and flow fields including chemical reactions (in particular combustion)
- Special laboratory testing methods to evaluate and characterize primary and alternative fuels (grinding, ignition, reactivity, slagging)
- added fuels (biomass)
- slagging behaviour of pulverized fuels
- fuel specific submodels for CFD simulations

Keywords

Energy Process Engineering, Energy Management, Process Engineering of High Temperature Processes, Industrial Furnaces, Combustion, Gasification, Cooling Processes, Alternative Fuels, Energy Saving, Simulation, CFD, Fluent, CRFD, Fuel Characterization, Slagging, Biomass, Grindability, Ignition Characterization

Kontakt

Ansprechpartner/-in

Prof. Dr.-Ing. Roman Weber
Telefon:
(05323) 72-2034

Forschungseinrichtung

Technische Universität Clausthal
Fakultät für Energie- und Wirtschaftswissenschaften
Institut für Energieverfahrenstechnik und Brennstofftechnik
Prozessenergie, betriebliche Energiewirtschaft und Brennstofftechnik
Hausanschrift:
Agricolastraße 4
38678 Clausthal-Zellerfeld
Telefon:
(05323) 72-2033
Telefax:
(05323) 72-3155
Stand: 20.11.2012