Untersuchungen zu NH3/H2/CH4 Blends mit Sauerstoff-anreicherung zur Optimierung der Verbrennungseigenschaften, des akustischen Verhaltens und der Sicherheitssensorik
Zukünftig ist zu erwarten, dass höhere Anteile erneuerbarer Gase wie Ammoniak und Wasserstoff in schwankenden Anteilen in industriellen Thermoprozessanlagen zum Einsatz kommen. Verwendung von ternären Blends von NH3/H2/CH4 werden derzeit als ein vielversprechender Weg zur Emissionsreduktion diskutiert. Zur Erhöhung die Gesamteffizienz der Systeme durch Brennstoffeinsparungen und die ungünstigen Verbrennungseigenschaften von Ammoniak wird der Einfluss von Sauerstoffanreicherung auch derzeit untersucht.
In dem Projekt werden Grundlagenkenntnisse über Verbrennungseigenschaften von den gennannten Blends mit Flammenüberwachung sowie wellenlängenabhängige Untersuchungen, zu optischer und akustischer Sensorik für die genannten Blends unter relevanten Bedingungen erarbeitet. Das Ziel ist hierbei durch numerisch und experimentelle Methoden die notwendigen Erkenntnisse über statische und dynamische Stabilitätsgrenzen der ternäre Brennstoff-Matrix zu gewinnen, um einen Beitrag zu leisten für den erfolgreichem Einsatz von solchen Blends in die Hochtemperatur-Prozessindustrie.
- Auswahl von kinetischen Mechanismen aus der Literatur und Reduktion für CFD-Verbrennungsmodellierung
- Grundlagen zum optischen und akustischen Verhalten von Blends mit O2-Anreicherung auf kleiner Skala mit Korrelationsuntersuchungen von Chemilumineszenz und optischen Sensoren
- Verbrennung auf Industrieskala: Emissionsentwicklung und Anwendung von Sensoren zur Detektion von Nähe zur Instabilität
- Vergleich von Ergebnissen in (3) mit CFD-Simulationen unter Verwendung reduzierter kinetischen Mechanismen
- Wirtschaftliche und ökologische Bewertung der Konzepte: Life Cycle Assessment
Aufgaben OWI
Entwicklung und Konstruktion des modularen Prüfstands für thermische Zyklenbelastung
Durchführung von Schnellalterungstests unter variablen Temperatur- und Abgasbedingungen
Messung und Auswertung von Wärmeübertragungs- und Druckverlustkennwerten
Analyse der mechanischen und thermischen Stabilität der Materialien
Ableitung technischer Anforderungen an alternative Speichermaterialien
Entwicklung des standardisierten Prüfverfahrens
Dokumentation und Bewertung der Versuchsergebnisse im Hinblick auf industrielle Anwendbarkeit
Durchführende Forschungsstelle
- OWI Science for Fuels gGmbH
- TU Bergakademie Freiberg, Lehrstuhl für gas- und wärmetechnische Anlagen (GWA)
Projektförderung
Das Forschungsprojekt „AmmonOXY“ wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz im Rahmen der industriellen Gemeinschaftsforschung unter dem Förderkennzeichen Nr. 01IF23811N gefördert. Innerhalb der industriellen Gemeinschaftsforschung ist das Projekt bei der Forschungsvereinigung Industrieofenbau angesiedelt. Die Laufzeit ist von August 2025 bis Januar 2028 (30 Monate).
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