Schlüsselwort: Emissionsgrad

Bestimmung der temperaturabhängigen spektralen Emissionsgrade von Aschen und Aschebestandteilen unter Oxyfuel-Bedingungen

Bestimmung der temperaturabhängigen spektralen Emissionsgrade von Aschen und Aschebestandteilen unter Oxyfuel-Bedingungen von Gorewoda, Jeanette Katharina
Das Ziel der vorliegenden Dissertation ist die Untersuchung der strahlungstechnischen Eigenschaften von Aschen und Aschebestandteilen einer Oxyfuel-Feuerung. Für die Beschreibung des Wärmehaushalts einer Oxyfuel-Feuerung ist die detaillierte Kenntnis des Einflusses durch die Oberflächenstruktur sowie der chemisch-mineralogischen Zusammensetzung auf die spektralen Strahlungseigenschaften von Belägen unter Oxyfuel-Bedingungen erforderlich. In technischen Feuerungen bilden sich aus den mineralischen Verbindungen der Festbrennstoffe auf den Wärmetauscherflächen Ablagerungen der Brennstoffasche. Die Übertragung der Prozesswärme an das Arbeitsmedium ist abhängig von der Wärmeleitfähigkeit und den Strahlungseigenschaften dieser Ablagerungen. Der dominierende Wärmeübertragungsmechanismus ist bei den im Feuerraum vorherrschenden Temperaturen die Wärmestrahlung. Schwerpunkt dieser Dissertation sind experimentelle Untersuchungen an einem Strahlungsmessstand, mit dem die Detektion der Strahlungsleistung der Probenkörper und eines Schwarzkörpers in einem Temperaturbereich zwischen 500°C und 1000°C mit einem FTIR-Spektrometer erfolgt. Aus den Messdaten werden spektrale Emissionsgrade und Gesamtemissionsgrade berechnet, mit denen die Strahlungseigenschaften der Aschen und von Aschebestandteilen quantifiziert werden können. Der Fokus der Untersuchungen liegt auf Reinstoffen sowie Zweistoffsystemen typischer Bestandteile von Feststoffaschen aus Oxyfuel-Feuerungen. Aufgrund des erhöhten CO2-, SO2- und H2O-Partialdruckes in Oxyfuel-Feuerungen wird im Vergleich zur Feuerung in einer Luftatmosphäre verstärkt die Präsenz von Carbonaten, Sulfaten und Pyrit beobachtet. Aus diesem Grund stehen primär diese Mineralien im Fokus der Arbeit.
Aktualisiert: 2020-01-15
Autor:
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Messung des Emissionsgrades von Brennstoffpartikeln in Oxyfuel-Atmosphäre

Messung des Emissionsgrades von Brennstoffpartikeln in Oxyfuel-Atmosphäre von Graeser, Philipp
Um die Auswirkungen des anthropogenen Klimawandels zu begrenzen, sind Maßnahmen nötig, die den Ausstoß des Treibhausgases Kohlenstoffdioxid reduzieren. Eine Möglichkeit dafür ist das sogenannte Oxyfuel-Verfahren, bei dem Brennstoffe mit einem Gemisch aus reinem Sauerstoff und rezirkuliertem Rauchgas verbrannt werden. Anschließend kann das entstandene Kohlenstoffdioxid technisch einfach abgeschieden und weiterverarbeitet oder eingelagert werden. In Kohlekraftwerken wird typischerweise ein Großteil der Wärme durch Strahlung übertragen. Die Wärmeübertragung eines Partikels an seine Umgebung hängt linear vom Partikelemissionsgrad ab, sodass dieser Größe eine besondere Bedeutung zukommt. Daher wurde in dieser Dissertation erstmalig ein Versuchsstand zur "in-flight" Messung des spektral aufgelösten Emissionsgrades aufgebaut, kalibriert und in Betrieb genommen. Mit diesem Versuchsstand wurden Messungen hinsichtlich des Einflusses verschiedener Prozess- und Partikelparameter auf den Emissionsgrad durchgeführt. Zusätzlich wurde der Emissionsgrad mittels theoretischer Berechnungen aus dem komplexen Brechungsindex der Partikel bestimmt. Dafür wurden die Kohlepartikel mit Hilfe von Kugelclustern modelliert. Mittels verallgemeinerter Mie-Streuung konnte der spektrale Emissionsgrad dieser Cluster berechnet werden. Damit wurden unterschiedliche Einflüsse wie die Struktur der Partikel auf den Emissionsgrad nachgewiesen. Insgesamt konnte durch diese Dissertation die verfügbare Datenbasis deutlich erweitert werden. Zudem sind nun erstmals spektral aufgelöste Daten unter dem Einfluss unterschiedlicher Faktoren im Temperaturbereich bis zu ca. 2500K verfügbar.
Aktualisiert: 2020-01-28
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