In kompakter Form werden für die thermische Abfallbehandlung die Grundlagen vermittelt und ein Überblick über den derzeitigen Stand der Technik und die künftige Entwicklung gegeben. Dabei wird eine bausteinartige Systematik dargestellt, die es erlaubt, die unterschiedlichen Verfahren und deren Prozessführung einzuordnen und zu bewerten.
Aktualisiert: 2023-07-02
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In kompakter Form werden für die thermische Abfallbehandlung die Grundlagen vermittelt und ein Überblick über den derzeitigen Stand der Technik und die künftige Entwicklung gegeben. Dabei wird eine bausteinartige Systematik dargestellt, die es erlaubt, die unterschiedlichen Verfahren und deren Prozessführung einzuordnen und zu bewerten.
Aktualisiert: 2023-07-02
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In kompakter Form werden für die thermische Abfallbehandlung die Grundlagen vermittelt und ein Überblick über den derzeitigen Stand der Technik und die künftige Entwicklung gegeben. Dabei wird eine bausteinartige Systematik dargestellt, die es erlaubt, die unterschiedlichen Verfahren und deren Prozessführung einzuordnen und zu bewerten.
Aktualisiert: 2023-07-02
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Holz findet seit Jahrhunderten Anwendung als nachhaltiges Material für Fassadenbekleidungen. Die Zuordnung zu normalentflammbaren Baustoff lässt die Verwendung von Holz als Fassadenmaterial jedoch nur für Gebäude bis einschließlich Gebäudeklasse 3 zu. Mit der Oberflächenpyrolyse wird ein Verfahren aufgezeigt, den Feuerwiderstand von Fassadenhölzern ohne weitere chemische Behandlung soweit zu erhöhen, dass eine Klassifizierung als schwerentflammbarer Baustoff möglich wird. Zur Untersuchung der Pyrolyseschicht wurde eine autarke Pyrolyseanlage auf der Basis eines Bandbrenners zur Direktbeflammung entwickelt, in der die Stärke der Schicht analysiert werden konnte. Unter Berücksichtigung unterschiedlicher Prüfverfahren und Normierungen wurde so der Feuerwiederstand gezielt erhöht.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Die Arbeit diskutiert die Herstellung von SiSiC-Keramiken durch die Adaption des Produktionsprozesses von Reaktionsharzbetonen. Die dabei verwendete Gießtechnik ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung von großen und komplexen keramischen Komponenten, die auch Hinterschneidungen und Wandstärkeunterschiede aufweisen können.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Pyrolyse von Dimethoxymethan (DMM, OME-1), Oxymethylenether-2 (OME-2) und Oxymethylenether-3 (OME-3) sowie von Methylformiat reaktionskinetisch untersucht. Diese Stoffe werden gegenwärtig als potentielle alternative Kraftstoffe diskutiert. Es wurden Experimente hinter reflektierten Stoßwellen mit Wasserstoff-Atomresonanzabsorptionsspektroskopie und zeitaufgelöster Flugzeit-Massenspektrometrie als Detektionsmethoden durchgeführt. In Kombination mit kinetischen Modellierungen wurden die experimentellen Ergebnisse umfassend analysiert.
Es wurden Geschwindigkeitskonstanten für die initialen C-O-Bindungsbruchreaktionen von DMM und OME-2, für die initialen C-H-Bindungsbruchreaktionen von Methylformiat und für die Reaktion DMM + H auf Grundlage von experimentellen Ergebnissen bestimmt. Für OME-3 wurden anhand von Struktur-Reaktivitätsbeziehungen Abschätzungen für die initialen C-O-Bindungsbruchreaktionen getroffen. Die ermittelten Geschwindigkeitskonstanten wurden in Reaktionsmechanismen aus der Literatur implementiert. Anhand der experimentellen Ergebnisse konnten die modifizierten Reaktionsmechanismen jeweils validiert werden. Mithilfe dieser Mechanismen ist es möglich die experimentell ermittelten Konzentrations-Zeit-Profile adäquat zu reproduzieren.
Damit konnten die Untersuchungen der vorliegenden Arbeit einen Beitrag zum Verständnis der chemisch-kinetischen Prozesse bei der Pyrolyse von Oxymethylenethern (OME-n) verschiedener Kettenlänge sowie von Methylformiat leisten.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Holz findet seit Jahrhunderten Anwendung als nachhaltiges Material für Fassadenbekleidungen. Die Zuordnung zu normalentflammbaren Baustoff lässt die Verwendung von Holz als Fassadenmaterial jedoch nur für Gebäude bis einschließlich Gebäudeklasse 3 zu. Mit der Oberflächenpyrolyse wird ein Verfahren aufgezeigt, den Feuerwiderstand von Fassadenhölzern ohne weitere chemische Behandlung soweit zu erhöhen, dass eine Klassifizierung als schwerentflammbarer Baustoff möglich wird. Zur Untersuchung der Pyrolyseschicht wurde eine autarke Pyrolyseanlage auf der Basis eines Bandbrenners zur Direktbeflammung entwickelt, in der die Stärke der Schicht analysiert werden konnte. Unter Berücksichtigung unterschiedlicher Prüfverfahren und Normierungen wurde so der Feuerwiederstand gezielt erhöht.
Aktualisiert: 2023-03-31
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Aktualisiert: 2022-03-22
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Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Pyrolyse von Dimethoxymethan (DMM, OME-1), Oxymethylenether-2 (OME-2) und Oxymethylenether-3 (OME-3) sowie von Methylformiat reaktionskinetisch untersucht. Diese Stoffe werden gegenwärtig als potentielle alternative Kraftstoffe diskutiert. Es wurden Experimente hinter reflektierten Stoßwellen mit Wasserstoff-Atomresonanzabsorptionsspektroskopie und zeitaufgelöster Flugzeit-Massenspektrometrie als Detektionsmethoden durchgeführt. In Kombination mit kinetischen Modellierungen wurden die experimentellen Ergebnisse umfassend analysiert.
Es wurden Geschwindigkeitskonstanten für die initialen C-O-Bindungsbruchreaktionen von DMM und OME-2, für die initialen C-H-Bindungsbruchreaktionen von Methylformiat und für die Reaktion DMM + H auf Grundlage von experimentellen Ergebnissen bestimmt. Für OME-3 wurden anhand von Struktur-Reaktivitätsbeziehungen Abschätzungen für die initialen C-O-Bindungsbruchreaktionen getroffen. Die ermittelten Geschwindigkeitskonstanten wurden in Reaktionsmechanismen aus der Literatur implementiert. Anhand der experimentellen Ergebnisse konnten die modifizierten Reaktionsmechanismen jeweils validiert werden. Mithilfe dieser Mechanismen ist es möglich die experimentell ermittelten Konzentrations-Zeit-Profile adäquat zu reproduzieren.
Damit konnten die Untersuchungen der vorliegenden Arbeit einen Beitrag zum Verständnis der chemisch-kinetischen Prozesse bei der Pyrolyse von Oxymethylenethern (OME-n) verschiedener Kettenlänge sowie von Methylformiat leisten.
Aktualisiert: 2023-04-17
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Die Adsorptionstechnik ist fundamentaler Bestandteil vieler Umweltschutz- und Reinigungssysteme industrieller Großanlagen. Insbesondere bei geringen Schadstoff-Konzentrationen weisen kohlenstoffhaltige Adsorptions- und Filterhilfsstoffe einen hohen Abscheidegrad auf und sind darum von elementarer Bedeutung. In diese Gruppe zählen auch die kostengünstig herstellbaren Braunkohlenaktivkokse, die derzeit in Deutschland lediglich im Rheinischen Revier produziert werden.
Um die Palette der potenziell einsetzbaren Kohlen zu erweitern, soll die Rohstoffeignung von Braunkohlen aus der Subherzynen Senke für eine vergleichbare Veredlung untersucht werden.
Vorliegende Arbeit charakterisiert daher das Pyrolyseverhalten der alttertiären Weichbraunkohlen des Helmstedter Reviers anhand einer umfangreichen Rückstandsanalytik und leitet Aussagen zur Bestimmung der optimalen Prozessbedingungen ab. Die Tatsache, dass die mikropetrographischen Veränderungen direkt aus den verfahrenstechnischen Pyrolysebedingungen resultieren und sich in den chemisch-petrophysikalischen Daten widerspiegeln, rückt dabei die Petrographie in den Fokus.
Somit ist es ebenfalls Ziel dieser Arbeit, die Einsatzmöglichkeit und Aussagekraft verschiedener mikropetrographischer Methoden im Sinne eines verfahrenstechnischen Bewertungsinstrumentes zur Erforschung des Pyrolyseverhaltens unter verschiedenen Prozessbedingungen kritisch zu bewerten.
Hierfür wurde ein mikropetrographisches Klassifikationsschema für die Mikrokomponenten der festen Prozessrückstände entwickelt, welches Aussagen zum technischen Prozessverlauf ermöglicht. Umfangreiche Versuchsreihen demonstrieren zudem den Einfluss verschiedener Reaktionsbedingungen auf die petrographische, chemische und petrophysikalische Beschaffenheit der Rückstände. Anhand statistischer Auswertungen kann darüber hinaus auch das Potenzial der Mikropetrographie zur Substitution aufwendiger Analysen sowie zur Rekonstruktion der Prozessbedingungen im Reaktionsraum dargelegt werden.
Aktualisiert: 2021-03-31
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Aktualisiert: 2022-03-22
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In kompakter Form werden für die thermische Abfallbehandlung die Grundlagen vermittelt und ein Überblick über den derzeitigen Stand der Technik und die künftige Entwicklung gegeben. Dabei wird eine bausteinartige Systematik dargestellt, die es erlaubt, die unterschiedlichen Verfahren und deren Prozessführung einzuordnen und zu bewerten.
Aktualisiert: 2023-04-01
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Aktualisiert: 2023-03-14
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Das deutschsprachige Standardwerk zum Thema Abfall, das alle Fragen der Umweltbeauftragten auf kommunaler Ebene beantwortet. Gleichzeitig eignet sich das Buch hervorragend als Lehrbuch für Fachhochschulen und Universitäten. Die dritte Auflage ist komplett überarbeitet und durch die Regelungen des neuen Abfallrechts ergänzt. Aktuell und umfassend, unverzichtbar für jeden Ingenieur!
Aktualisiert: 2023-03-14
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Aktualisiert: 2023-04-01
Autor:
Dennis Blöhse,
Thomas Echterhof,
Sabrina Eichenauer,
Simone Heger,
Claudia Kammann,
Andrea Kruse,
Peter Quicker,
Christoph Sager,
Marc-André Schulten,
Saulo Seabra,
Klaus Serfass,
Ernst Stadlbauer,
Kathrin Weber
Aktualisiert: 2019-07-04
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Die vorliegenden Beiträge dokumentieren einen Workshop der Arbeitsgruppe Energie und Ressourcen der Akademie der Wissenschaft in Hamburg vom 9. Oktober 2014. Sie diskutieren die ursprünglichen Ziele der Energiewende unter den derzeitigen Prämissen interdisziplinär unter verschiedenen Aspekten und helfen, eine Perspektive aufzuzeigen.
Aktualisiert: 2023-04-01
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Die anthropogenen Treibhausgasemissionen sind mit hoher Wahrscheinlichkeit die Hauptursache für den Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur, was erheblichen Einfluss auf unsere gesamte Umwelt hat. Um die Erderwärmung auf weniger als 2 °C im Vergleich zu vorindustriellen Zeiten zu begrenzen, ist die Nutzung von Technologien zur Abscheidung von Kohlenstoffdioxid (CO2) im Energie- und Industriesektor unumgänglich. Um CO2-Abscheideverfahren bei der Strom-, Dampf- und/oder Wärmeproduktion wirtschaftlich nutzen zu können, sind möglichst geringe Zusatzkosten für die Abscheidung von CO2 essentiell. Aufgrund der vernachlässigbaren Wirkungsgradeinbußen ermöglicht das weiterentwickelte Oxyfuel-Verfahren Chemical-Looping-Combustion geringe CO2-Vermeidungskosten und ist somit eine vielversprechende CO2-Abscheidetechnologie.
In der vorliegenden Arbeit werden experimentelle und theoretische Untersuchungen des Verfahrens Chemical-Looping-Combustion im 1 MWth Maßstab präsentiert. Bei diesem Verfahren werden zwei Wirbelschichtreaktoren eingesetzt, welche durch Kopplungselemente miteinander verbunden sind. Ein partikelförmiger Sauerstoffträger wird im ersten Reaktor durch Luftsauerstoff oxidiert und im zweiten Reaktor für die Oxidation eines kohlenstoffhaltigen Brennstoffes verwendet. Somit entstehen Stickstoff mit Restsauerstoff sowie CO2 und Wasserdampf in zwei getrennten Produktströmen. Ausgehend von bestehenden Untersuchungen sind in dieser Arbeit verfahrenstechnische Optimierungen beschrieben und umgesetzt. Während 175 Betriebsstunden Chemical-Looping-Combustion wurde die Performance des Prozesses untersucht, wobei sowohl für gasförmige als auch für feste Brennstoffe autotherme Betriebsbedingungen erzielt werden konnten. Dies stellt einen wichtigen Schritt für eine mögliche Kommerzialisierung dar. Der Umsatz an Festbrennstoff und brennbaren Gasen war niedriger als in anderen Versuchsanlagen, was ausführlich diskutiert ist und auf unterschiedliche Rahmenbedingungen zurückgeführt werden kann.
Insbesondere für Feststoffe sind weitere, modellgestützte Untersuchungen beschrieben, wobei ein Prozesssimulationsmodell entwickelt und mit Versuchsergebnissen validiert wurde. Auf dieser Grundlage folgt eine technisch-ökonomische Diskussion mit Ausführungen über CO2-Vermeidungskosten und Weiterentwicklung des Prozesses. An dieser Stelle wird das technische und wirtschaftliche Potential verschiedener Chemical-Looping-Technologien deutlich.
Aktualisiert: 2021-04-16
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Zur Eindämmung des Ausstoßes klimaschädlichen Kohlenstoffdioxids in die Atmosphäre eignet sich das so genannte Oxyfuel-Verfahren, bei dem Brennstoffe mit reinem Sauerstoff und rezykliertem Rauchgas verbrannt werden. Aus dem Rauchgas kann reines CO2 einfach abgeschieden und endgelagert werden. Der Abbrand eines einzelnen Brennstoffpartikels in einer Staubfeuerung setzt sich aus vier Phasen zusammen, von denen die Pyrolyse als zweite Phase große Teile der Masse freisetzt und Spezies formt, die die Schadstoffbildung maßgeblich beeinflussen. Während der Einfluss einer Oxyfuel-Atmosphäre auf die Wärmeübertragung in einer Staubfeuerung bekannt ist, sind die genauen Wirkungen bei der Pyrolyse und die Wechselwirkungen mit den anderen Einflussgrößen bisher jedoch nur unzureichend verstanden.
Fokus der vorliegenden Dissertation ist die Untersuchung des Einflusses hoher CO2-Konzentrationen auf die pyrolytische Zersetzung des festen Brennstoffs bei der Verbrennung unter Staubfeuerungsbedingungen. Dafür wurden Pyrolyseexperimente in einem Festbettreaktor bei geringen Aufheizraten zu moderaten Temperaturen sowie in einem Fallrohrreaktor unter realen Staubfeuerungsbedingungen durchgeführt und die Produkte der Pyrolyse untersucht.
Im Rahmen einer umfangreichen Messreihe mit verschiedenen Brennstoffen wurde auch ein Einfluss des CO2 auf die Pyrolyse festgestellt. Zwar konnte keine signifikante Änderung im Gesamtmassenverlust bei der Pyrolyse gemessen werden, dafür aber sind deutliche Unterschiede bei der Zusammensetzung der gemessenen Pyrolyseprodukte und in den Eigenschaften des Kokses sichtbar.
Aktualisiert: 2020-01-06
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Die Adsorptionstechnik ist fundamentaler Bestandteil vieler Umweltschutz- und Reinigungssysteme industrieller Großanlagen. Insbesondere bei geringen Schadstoff-Konzentrationen weisen kohlenstoffhaltige Adsorptions- und Filterhilfsstoffe einen hohen Abscheidegrad auf und sind darum von elementarer Bedeutung. In diese Gruppe zählen auch die kostengünstig herstellbaren Braunkohlenaktivkokse, die derzeit in Deutschland lediglich im Rheinischen Revier produziert werden. Um die Palette der potenziell einsetzbaren Kohlen zu erweitern, soll die Rohstoffeignung von Braunkohlen aus der Subherzynen Senke für eine vergleichbare Veredlung untersucht werden. Vorliegende Arbeit charakterisiert daher das Pyrolyseverhalten der alttertiären Weichbraunkohlen des Helmstedter Reviers anhand einer umfangreichen Rückstandsanalytik und leitet Aussagen zur Bestimmung der optimalen Prozessbedingungen ab. Die Tatsache, dass die mikropetrographischen Veränderungen direkt aus den verfahrenstechnischen Pyrolysebedingungen resultieren und sich in den chemisch-petrophysikalischen Daten widerspiegeln, rückt dabei die Petrographie in den Fokus. Somit ist es ebenfalls Ziel dieser Arbeit, die Einsatzmöglichkeit und Aussagekraft verschiedener mikropetrographischer Methoden im Sinne eines verfahrenstechnischen Bewertungsinstrumentes zur Erforschung des Pyrolyseverhaltens unter verschiedenen Prozessbedingungen kritisch zu bewerten. Hierfür wurde ein mikropetrographisches Klassifikationsschema für die Mikrokomponenten der festen Prozessrückstände entwickelt, welches Aussagen zum technischen Prozessverlauf ermöglicht. Umfangreiche Versuchsreihen demonstrieren zudem den Einfluss verschiedener Reaktionsbedingungen auf die petrographische, chemische und petrophysikalische Beschaffenheit der Rückstände. Anhand statistischer Auswertungen kann darüber hinaus auch das Potenzial der Mikropetrographie zur Substitution aufwendiger Analysen sowie zur Rekonstruktion der Prozessbedingungen im Reaktionsraum dargelegt werden.
Aktualisiert: 2021-03-31
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