Christopher Geschwindner

M.Sc. Christopher Geschwindner

+49 6151 16-28915
+49 6151 16-28900

Otto-Berndt-Str. 3
64387 Darmstadt

Raum: L1|08 114

Arbeitsgebiet(e)

Motivation

Die Reduktion und Vermeidung von CO2-Emissionen sind von zentralem Interesse in der Entwicklung moderner Kraftwerkssysteme. Da die sichere Bereitstellung elektrischer Energie in den nächsten Jahrzehnten gewährleistet sein muss, werden konventionelle, auf Verbrennungstechniken basierende Kraftwerke nach wie vor im Einsatz sein und daher stetig verbessert werden müssen. Eine vielversprechende Methode zur CO2-Reduktion stellt das Oxy-Fuel-Verfahren in Kombination mit der CO2-Sequestrierung (CCS) dar. Hierbei erfolgt die Verbrennung von Brennstoffpartikeln in einer Atmosphäre aus Sauerstoff und rezirkuliertem Rauchgas statt mit Luft. Dieser Ansatz führt zu einem mit CO2 angereichertem Abgas, was eine effiziente Abscheidung des Treibhausgases ermöglicht. Die Eigenschaften der Flammenumgebung ändert sich hierbei jedoch merklich. Dies wird an veränderten Temperatur- und Geschwindigkeitsprofilen sowie Instabilitäten im Verbrennungsprozess bemerkbar. Um ein detailliertes Verständnis der physikalischen und chemischen Prozesse zu erlangen, wurde der von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) (www.dfg.de) finanzierte SFB/Transegio 129 Oxyflame (www.oxyflame.de) 2013 ins Leben gerufen. Sein Ziel ist die Entwicklung von Methoden und Modellen zur prädiktiven Gestaltung neuer Verbrennungssysteme, die in einer Oxy-Fuel-Atmosphäre betrieben werden.

Experimentelle Untersuchungen

Die Verbrennung von Feststoffpartikeln wird innerhalb unterschiedlicher Strömungskonfigurationen experimentell untersucht. Dies ermöglicht ein tiefgründiges Verständnis des Einflusses von Turbulenz, Partikeldichte und Oxidatorstromzusammensetzungen auf die Zündung und Verbrennung des Brennstoffes. Zwei mit optischer Diagnostik ausgestattete Prüfstandsumgebungen werden hierbei innerhalb des Teilprojektes B7 des SFB/TRR 129 eingesetzt. Experimentelle Untersuchungen in einem laminaren Flugstromreaktor (Abb. 1) erlauben die Betrachtung der aufeinanderfolgenden Stadien der Verbrennung von Einzelpartikeln und Partikelwolken in einer Gruppenverbrennung bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten. Ein Mikrowellen-Plasmabrenner (Abb. 2) ermöglicht die Selbstzündung von Brennstoffpartikeln in einem turbulenten Coflow bei hohen Oxidatorgeschwindigkeiten. Optische Messtechniken wie die laserinduzierte Fluoreszenz (LIF), die diffuse Hintergrundbeleuchtung (DBI) und die Particle Image Velocimetry (PIV) werden zur Generierung experimenteller Datensätze angewandt. Die Kombination der Ergebnisse beider Prüfstandsumgebungen verbessert das Verständnis von Oxy-Fuel-Prozessen und dient als Grundlage numerischer Modelle, die mithilfe der Daten abgeleitet oder validiert werden können.

Abb. 1: Measuring probe collecting ignited particles inside a laminar flow reactor
Abb. 1: Measuring probe collecting ignited particles inside a laminar flow reactor
Abb. 2: Microwave plasma heater test rig used for the auto-ignition of fuels under turbulent conditions
Abb. 2: Microwave plasma heater test rig used for the auto-ignition of fuels under turbulent conditions

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