Projekte
Rauchgasentstickung
- Rauchgasentstickung ist ein entscheidender Prozess in der Abgasreinigung, um die Emissionen von Stickoxiden (NOx) aus Verbrennungsprozessen zu reduzieren. Durch das Verfahren der Ammoniakwassereindüsung, den Einsatz statischer Mischer und die Anpassung der Strömungsverteilung vor dem SCR-Katalysator werden effiziente Maßnahmen zur NOx-Reduktion umgesetzt.
Die Optimierung dieses Verfahrens wird oft mithilfe von Computational Fluid Dynamics (CFD)-Simulationen durchgeführt. CFD ermöglicht es, die Strömungsverhältnisse und die Verteilung von Chemikalien im Abgasstrom präzise zu analysieren. In diesem Kontext spielt die optimale Positionierung von Düsenlanzen, die Verwendung von Umlenkblechen und Lochblechen sowie die Auswahl geeigneter statischer Mischer eine zentrale Rolle. Diese Maßnahmen tragen nicht nur zur Einhaltung gesetzlicher Vorgaben bei, sondern auch zur Minimierung von Umweltauswirkungen durch Stickoxidemissionen.
- Ammoniakwassereindüsung
Die Positionierung der Düsenlanzen bei der Ammoniakwassereindüsung ist entscheidend, um eine optimale NOx-Abscheidung bei minimalem NH3-Schlupf zu erreichen. Gemäß den gesetzlichen Bestimmungen müssen Betreiber sicherstellen, dass ihre Anlagen die vorgeschriebenen Grenzwerte für Ammoniakemissionen einhalten, um die Umweltauswirkungen zu minimieren. Durch die richtige Platzierung der Düsenlanzen wird sichergestellt, dass das Ammoniakwasser effizient mit den NOx-Emissionen im SCR-Katalysator reagiert, um Stickoxide zu entfernen, während gleichzeitig der Austritt von Ammoniak minimiert wird. - Statischer Mischer
Die homogene Verteilung von Ammoniak (NH3) im Abgasstrom wird durch die Auswahl, Positionierung und Anpassung des statischen Mischers sichergestellt. Ein Beispiel für einen statischen Mischer mit geringem Druckverlust ist der "SMV" (Static Mixer with Vortex Elements). Diese Art von statischem Mischer verwendet Vortex-Elemente, um eine effiziente Durchmischung bei minimalen Druckverlusten zu erreichen. Der statische Mischer muss so gewählt und positioniert werden, dass eine effiziente Durchmischung von Ammoniakwasser und NOx-Emissionen erreicht wird, um eine optimale Reduzierung der NOx-Emissionen bei minimalem NH3-Schlupf zu gewährleisten. - Strömungsverteilung vor SCR-Kat
Eine gleichmäßige Strömungsverteilung vor dem SCR-Katalysator (Selective Catalytic Reduction) ist entscheidend für eine effiziente Stickoxidreduktion. Das Ammoniak (NH3) reagiert nicht vor dem SCR-Katalysator mit den Stickoxiden (NOx). Die eigentliche Reaktion zwischen Ammoniak und Stickoxiden findet erst im SCR-Katalysator statt. Dort katalysiert der SCR-Katalysator die Reduktion von Stickoxiden mit Ammoniak zu Stickstoff (N2) und Wasser (H2O). Daher ist die gleichmäßige Verteilung von Ammoniak im Abgasstrom vor dem SCR-Katalysator entscheidend, um eine effiziente Reduktion der Stickoxide zu gewährleisten. Umlenkbleche und/oder Lochbleche werden eingesetzt, um eine gleichmäßige Anströmung des SCR-Katalysators sicherzustellen und gleichzeitig Druckverluste zu minimieren. Strategisch platzierte Umlenkbleche sorgen für eine gleichmäßige Verteilung des Abgasstroms vor dem SCR-Katalysator, was eine effiziente Reaktion mit dem Harnstoff ermöglicht. Ebenso tragen Lochbleche dazu bei, eine gleichmäßige Strömungsverteilung zu erreichen, indem sie den Abgasstrom gleichmäßig auf den gesamten Querschnitt des SCR-Katalysators verteilen. Diese Anpassungen gewährleisten nicht nur eine effiziente Stickoxidreduktion, sondern minimieren auch den Druckverlust, was die Gesamteffizienz des Systems verbessert.
Gewebefilter
- Die kontinuierliche Weiterentwicklung von Filtern ist entscheidend, um den steigenden Anforderungen an Luft- und Gasreinigung gerecht zu werden. In diesem Zusammenhang spielt die Anwendung von CFD-Simulationen eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung und Optimierung von Gewebefiltern.
- Strömungsverteilung und Kanalanpassung
Die CFD-Simulation ermöglicht die Analyse der Strömungsverteilung innerhalb des Filters. Durch die Anpassung des Zuströmkanals oder den Einsatz von Strömungsleitblechen kann die Strömung gleichmäßig auf die Filterkammern verteilt werden. Dies trägt zur effizienten Nutzung des Filtermediums bei, indem es die Abscheideleistung und die Stoffumsetzung verbessert. - Filteranströmungsoptimierung
Die CFD-Simulation ermöglicht die Anpassung der Filteranströmung, um die Geschwindigkeitsverteilung von Gas und Partikeln zu optimieren. Eine gleichmäßige Verteilung trägt zur Verringerung des Verschleißes am Filtergewebe bei und erhöht die Filtereffizienz sowie die Abscheideleistung. - Reduzierung von Druckverlusten durch Geometrieanpassung
Die CFD-Simulation ermöglicht die Geometrieanpassung des Strömungskanals, um vermeidbare Druckverluste zu eliminieren. Durch diese Anpassungen wird der Energieverbrauch reduziert und die Filterleistung optimiert. Durch die Optimierung wird zudem die Filterlebensdauer verlängert und die Filterreinigung erleichtert.
Fliehkraftabscheider
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Fliehkraftabscheider sind wichtige Geräte zur Trennung von Partikeln aus Strömungen und finden in verschiedenen Anwendungen wie der Luft- und Gasreinigung, der Trennung von Feststoffen und Flüssigkeiten sowie in industriellen Prozessen Anwendung. Die Effizienz und Leistungsfähigkeit von Fliehkraftabscheidern hängt von verschiedenen Faktoren ab, die mithilfe von CFD-Simulationen analysiert und optimiert werden können. Begriffe wie Rotationsgeschwindigkeit, Trennleistung, Abscheidegrad, Druckverlust und Trennschärfe beschreiben wichtige Aspekte dieser Geräte und werden im Rahmen der Entwicklung und Optimierung von Fliehkraftabscheidern verwendet.
- Trennung und Abscheidung
Die Rotationsgeschwindigkeit der Strömung innerhalb eines Fliehkraftabscheiders ist ein wichtiger Parameter, der die Trennleistung beeinflusst. Im Falle eines Zyklons kann diese Geschwindigkeit beispielsweise durch Anpassung des Luftstroms oder der Geometrie des Zyklons selbst erhöht oder verändert werden. Eine höhere Rotationsgeschwindigkeit führt zu einer stärkeren Zentrifugalkraft, die wiederum dazu beiträgt, Partikel effizienter aus der Strömung zu entfernen. Ein geringerer Druckverlust verbessert die Energieeffizienz des Abscheiders und senkt die Betriebskosten. - Optimierung und Spezialtypen
Die Trennschärfe beschreibt die Fähigkeit des Abscheiders, Partikel einer bestimmten Größe präzise zu trennen. Ein Zyklon ist ein spezieller Typ von Fliehkraftabscheider, der häufig zur Entfernung von Partikeln aus Gasströmungen verwendet wird. Zyklone nutzen die Zentrifugalkraft, um Partikel aus der Strömung zu entfernen, indem sie sie an die Innenwand des Zyklons drücken, während das gereinigte Gas in der Mitte des Zyklons durch das Tauchrohr nach oben steigt. - Zusätzliche Komponenten und Einflussfaktoren
Trennelemente innerhalb des Abscheiders dienen dazu, die Strömung zu lenken und die Trennleistung zu verbessern. Sie können in Form von Lamellen, Schaufeln oder anderen Geometrien ausgeführt sein. Diese Elemente helfen, die Strömung zu lenken und die Zentrifugalkraft zu maximieren, um eine effiziente Abscheidung zu erreichen.
Müllbunker
- Analyse Ist-Zustand
Feuchtigkeit an den Müllbunkerwänden durch Kondensat, besonders betroffen die nördliche Seite, CFD-Simulation der Absaugströmung mit Zuluft, Ergebnis: Strömungstoträume führen zu verminderter Trocknung der Wände - Optimierung
Kernbohrungen in den Toträumen bringen zusätzlichen Luftstrom von aussen, CFD-Simulation liefert Druckverläufe für die Sicherstellung der Unterdruckbeaufschlagung des Müllbunkers - Variantenrechnungen
Zur Berücksichtigung unterschiedlicher Wetter- und Temperaturverhältnisse wurden verschiedene Varianten gerechnet, zusätzlich wurden Müllschüttungshöhen variiert, sowie die Durchmesser der Kernbohrungen für optimale Durchströmung angepasst
Faltenfilterschläuche
- Größere Filterfläche
Durch die gefaltete Struktur bieten Faltenfilterschläuche eine größere Filterfläche im Vergleich zu zylindrischen Schlauchfiltern - Höhere Filtrationskapazität
Die größere Filterfläche ermöglicht eine höhere Filtrationskapazität, so dass größere Volumenströme filtriert werden können, ohne die Effizienz zu beeinträchtigen - Auslegungsberechnung in der Simulation
Berechnung des optimalen Filterschlauch-Durchmessers für minimalen Druckverlust und maximale Standzeit, Optimierung der Filteranströmung, Auslegung des Rohgaskanals für optimale Partikelaufteilung
Thermische Analysen
- Temperatur - Berechnungen
Wärmeleitung, Wärmestrahlung, Konvektion, Oberflächentemperaturen, z.B. „Notkamin mit Injektorventilator“, Ofenabsaugung mittels Absaughaube mit Ringspalt zur Kühlung des Volumenstroms von 1400°C auf < 950°C - Strukturanalyse
Einfluss der Temperatur auf die Werkstoffauswahl - Rauchgas - Analyse
Berechnung von CO2, η (Eta), λ (Lambda), Verlusten, Taupunkt, Differenzdruck, Berechnung der Abgaskomponenten, nachhaltige Prozessanalyse zur Emissionsminderung und zur Reduzierung des Energieverbrauchs
Diskrete-Elemente-Methode (DEM)
- Schüttungen
Feststoffförderung auf Laufbändern und in Schnecken, Mischung von Partikeln - Wirbelschicht
stationäre und zirkulierende Wirbelschichten, Einsatz in Pharma- und Lebensmittelindustrie, thermische Behandlung, Coating - Diskrete-Elemente-Methode vs. Euler-
Lagrange (Particle Tracking)
- Diskrete-Elemente-Methode (DEM)
Simuliert Partikel explizit mit Kollisionen, Reibung, Adhäsion.
Hoher Rechenaufwand, geeignet für Schüttgüter, Granulate, Mahlprozesse.
- Euler-Lagrange (Particle Tracking)
Strömung als kontinuierliches Medium (Euler), Partikel diskret (Lagrange).
Partikelbewegung durch Widerstand, Gravitation, Auftrieb, aber meist ohne Kollisionen.
Effizient für verdünnte Partikelströmungen (Sprays, Zyklone, Filter).
- Kopplung beider Methoden (CFD-DEM)
Strömung (Euler) beeinflusst Partikel (DEM), Partikel wiederum beeinflussen Strömung.
Einsatz bei gas- oder flüssigkeitsgetragenem Partikeltransport mit Kollisionen (z. B. Wirbelschichten, pneumatische Förderung).
Finite-Elemente-Methode (FEM)
- Statische/dynamische Berechnungen
Statische und dynamische Berechnungen sind entscheidend für die Analyse von Druckbehältern und Resonatoren wie Schalldämpfern. Dabei werden Spannungen, Deformationen und Temperatureffekte berücksichtigt. Zum Beispiel werden statische Berechnungen verwendet, um die strukturelle Integrität eines Druckbehälters unter Betriebsdruck zu bewerten. Dynamische Berechnungen helfen, die Reaktion eines Schalldämpfers auf Vibrationen zu analysieren, während strukturmechanische Berechnungen sicherstellen, dass die Komponenten den betrieblichen Anforderungen standhalten. - Modalanalyse
Untersuchung der dynamischen Eigenschaften eines mechanischen Systems, um die natürlichen Frequenzen, Dämpfungsverhältnisse und Modenformen eines Systems zu bestimmen und gegebenenfalls zu optimieren, um unerwünschte Schwingungen zu vermeiden oder die strukturelle Integrität zu verbessern. - Harmonische Analyse
In der Finite-Elemente-Methode (FEM) wird die harmonische Analyse verwendet, um die Reaktion eines mechanischen Systems auf harmonische Lasten oder Anregungen zu untersuchen. Dabei werden die Bewegungsgleichungen des Systems in den Frequenzbereich übertragen, um die Antwort des Systems auf eine bestimmte Frequenz zu bestimmen. Dies ermöglicht es, Resonanzeffekte und die dynamische Antwort des Systems auf periodische Belastungen zu analysieren. Die harmonische Analyse in der FEM wird oft verwendet, um die Strukturdynamik von Komponenten wie Tragwerken, Maschinen oder anderen mechanischen Systemen zu verstehen.
Weitere Referenzen und Projektbeispiele mit CFD-Simulation und FEM gern auf Anfrage.