Entwicklung eines FLOX-Brenners für flüssige Brennstoffe

Kurzbeschreibung

Bei der Beheizung von Industrieöfen hat sich die Befeuerung mit Erdgas als Brennstoff in Deutschland und Europa weitgehend durchgesetzt. Als Weiterentwicklung des auch in der Gasbrenner-Technik bekannten Hochgeschwindigkeitsbrenners ist der Gas-FLOX-Brenner entstanden, der sich durch flammenlose Verbrennung bzw. Oxidation des Brennstoffs auszeichnet. Die Vorteile des FLOX-Verfahrens sind seine niedrigen NOx-Emissionen und hohe Brennstoffflexibilität.

Auch bei Brennern für flüssige Brennstoffe haben technische Entwicklungen eine Reduktion der NOx-Emissionen gebracht. Das Potential für diese konventionellen Verbrennungstechnologien ist aber ausgeschöpft und es besteht die Notwendigkeit, insbesondere im Hinblick auf die Verwendung alternativer flüssiger Brennstoffe neue Lösungen zu finden. Hier bietet die FLOX-Technik für flüssige Energieträger das Potential, neben Heizöl auch schwierig zu verbrennende Brennstoffe verfügbar zu machen.

Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines FLOX-Brenners für flüssige Brennstoffe, sowohl Heizöl EL als auch alternative und biogene Brennstoffe. Damit sollen die aus der Gasfeuerungstechnik bekannten Vorteile des FLOX-Verfahrens auf den Bereich flüssiger Brennstoffe übertragen werden. Schwerpunktmärkte für die spätere Anwendung liegen in der industriellen Hochtemperaturtechnik und bei industriellen Kesselfeuerungen.

Arbeitsziele des Projekts

Bei der Entwicklung eines industriell einsetzbaren FLOX-Brenners für unterschiedliche flüssige wie biogene Brennstoffe sind folgende Herausforderungen zu bewältigen:

• Startbetrieb mit Flüssig-Brennstoffen
• Einsatz von alternativen Brennstoffen (biogene Brennstoffe, Pyrolyseöle)
• FLOX-Brenner Einsatz in einer gekühlten Kessel-Brennkammer.

Neben der Brennerentwicklung wird die Wahl des Gemischbildungssystems insgesamt auf den Prüfstand gestellt. Auf Basis des aktuellen Stands der Gemischbildungstechnik, der Erfahrungen aus dem praktischen Versuchsbetrieb und der spezifischen Anforderungen an die FLOX-Technik wird das optimale System gewählt und dessen konstruktive Integration in den Brenner untersucht.

Im Anschluss an das Projekt soll der Brenner kommerziell vertrieben werden.

Arbeitsaufgaben des OWI

Das OWI entwickelt im Rahmen des Projektes ein FLOX-Gemischbildungskonzept für flüssige Brennstoffe. Dies umfasst die folgenden Punkte:

• Entwicklung eines neuen FLOX-Mischkopfes für flüssige Brennstoffe
• Analyse der Interaktion von Brennstoffspray, Verbrennungsluft und rezirkuliertem Abgas sowie Zündverzugszeit der betrachteten Brennstoffe.
• Auswahl, Analyse und Untersuchung von Spraysystemen für FLOX-Brenner
• Funktionstest des Gemischbildungskonzeptes in idealisierter Brennkammer
• Beurteilung der Einsetzbarkeit von biogenen Brennstoffen im Funktionsmuster
• Entwicklung eines CFD-Modells zur Auslegung von FLOX-Brennern für flüssige Brennstoffe
• Unterstützung der Auslegung und Optimierung des industriellen Brennersystems mithilfe des neuen numerischen Auslegungskonzeptes.
• Interpretation der im Versuch in den realitätsnahen Brennkammern beobachteten Phänomene mit Hilfe parallel durchgeführter numerischer Berechnungen

Durchführende Forschungsstellen

• e-flox GmbH, Renningen
• Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik der Universität Stuttgart
• OWI Oel-Waerme-Institut GmbH, Herzogenrath

Projektförderung

Das Forschungsprojekt wird über die AiF im ZIM – Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Projektlaufzeit

04/ 2015 bis 09/ 2017

Ansprechpartnerin

Melanie Grote
Tel.: 02407/ 9518-123
E-Mail: M.Grote@owi-aachen.de