Verbundvorhaben: FLOX-2 - Mehrstufige flammlose Oxidation als Beitrag zur CO2-neutralen Prozesswärmeerzeugung, Teilprojekt: Grundlagenbasierte numerische und experimentelle Untersuchung
Zeitraum
2020-05-01 – 2023-12-31
Bewilligte Summe
604.446,00 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EN2044A
Leistungsplansystematik
Energiesparende Industrieverfahren - Industrieöfen [EA3204]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN2)
Förderprogramm
Energie
Die bewusste Unterdrückung der Flammenbildung bei der FLOX-Technologie führt zu einer drastischen Minderung der thermischen NOx-Emissionen gegenüber Verbrennungssystemen mit Flammenstabilisierung. Das Verfahren ist heute Stand der Technik, insbesondere, wenn bei hoher Luftvorwärmung die Grenzwerte für die NOx-Emissionen sonst nicht eingehalten werden können.Voraussetzung für die FLOX-Verbrennung sind Heizraumtemperaturen über 850 °C, damit eine sichere Zündung gewährleistet ist. Im Gegensatz zur klassischen, flammenstabilisierten Verbrennung ist die flammlose Oxidation gegenüber schwankenden Brennstoffzusammensetzungen weitestgehend unempfindlich und ermöglicht auch unter schwierigen Prozessbedingungen einen schadstoffarmen, vollständigen Umsatz des Brennstoffs. Ziel des Forschungsvorhabens 'FLOX-2' ist die Entwicklung eines neuartigen Verbrennungssystems, das es ermöglicht, die FLOX-Technologie auch bei Prozesstemperaturen unter 850 °C anzuwenden. Dies ermöglicht bei Prozessfeuerungen die flexible Substitution fossiler Brennstoffe durch Schwachgase, Kuppelgase oder synthetische ('grüne') Brennstoffe und damit eine deutliche Senkung der anthropogenen CO2-Emissionen. Aufgrund des Aufbaus des neuartigen Systems ist damit zu rechnen, dass nicht nur die thermische NOx-Bildung, sondern auch die Bildung von Brennstoff-NO deutlich verringert werden kann. Im zu entwickelnden Brenner wird die flammlose Oxidation in zwei Stufen aufgeteilt. Der eigentlichen Heizkammer, in der die Prozesswärme umgesetzt wird, wird eine annähernd adiabate Brennkammer vorgeschaltet. In dieser wird der gasförmige Brennstoff unter- oder überstöchiometrisch umgesetzt. Die Temperatur in der Brennkammer ist höher als 850 °C, sodass die klassische FLOX-Technologie angewendet werden kann. Die Verbrennungsgase aus der Brennkammer werden, zusammen mit Sekundärluft, der Heizkammer zugeführt. Diese Nachverbrennung soll, ungeachtet der geringeren Prozesstemperatur (T < 850 °C), ebenso flammlos erfolgen.