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.


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