BMWi-Projekt FLOX‑2

Mehrstufige flammlose Oxidation als Beitrag zur CO2-neutralen Prozesswärmeerzeugung — FLOX‑2

For­schungs­stel­len
RWTH Aachen, Insti­tut für Indus­trie­ofen­bau und Wärmetechnik
WS-Wär­me­pro­zess­tech­nik GmbH

Lauf­zeit
01.05.2020 — 30.04.2023

Zusam­men­fas­sung
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 kann es eben­so mög­lich sein, 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 teil­wei­se 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 anschlie­ßend der Heiz­kam­mer zuge­führt und nach­ver­brannt. Die Ver­bren­nung soll, unge­ach­tet der gerin­ge­ren Pro­zess­tem­pe­ra­tur (T < 850 °C), eben­so flamm­los erfolgen.


Das For­schungs­vor­ha­ben mit dem För­der­kenn­zei­chen 03EN2044A wird vom Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Wirt­schaft und Kli­ma­schutz auf­grund eines Beschlus­ses des Deut­schen Bun­des­ta­ges gefördert.