progres.NRW Research Projekt H2RadiantTube

Wasserstoff aus erneuerbaren Energien als Brennstoff im Strahlheizrohr

Forschungsstellen
RWTH Aachen, Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik

Laufzeit
01.09.2020 – 28.02.2021

Zusammenfassung
Im Kurzvorhaben wird das Potenzial des Einsatzes von H2 als Brennstoff in Strahlheizrohren initial untersucht. Viele Erwärmungs- und Wärmebehandlungsöfen werden unter Schutzgas betrieben. Aus wirtschaftlichen und ökologischen Gründen werden diese meist mit fossilen Brennstoffen, vorrangig Erdgas, beheizt. In diesem Fall kommen Strahlheizrohre zum Einsatz, um die Verbrennungsgase räumlich vom Gut zu trennen. Die Verbrennung im Strahlheizrohr findet in einem beengten Raum statt, sodass erhöhte NOx-Emissionen auftreten können, die mit diversen Minderungsmaßnahmen gesenkt werden. Des Weiteren ist die Lebensdauer metallischer Strahlheizrohre und Brenner, so wie sie zum Großteil in der Industrie eingesetzt werden, aufgrund der hohen thermo-mechanischen Belastung begrenzt.

Schwerpunkte der Entwicklungen im Bereich der Strahlheizrohrtechnologie liegen deshalb in der Minderung der NOx-Emissionen sowie der Erhöhung der Lebensdauer metallischer Brenner und Strahlheizrohre. Der Einsatz alternativer Gase, wie z. B. Koksofengas ist bereits großtechnisch umgesetzt, jedoch ist die Nutzung von reinem H2 bisher nicht untersucht worden. Ebenso ist der Einfluss wechselnder Gaszusammensetzungen unbekannt.

Im Rahmen experimenteller und numerischer Voruntersuchungen werden erste Erkenntnisse zum Einfluss des Einsatzes von H2 als Brennstoff in Strahlrohren untersucht. Betrachtet werden die Prozessstabilität, die Temperaturverteilung am Strahlheizrohr, die Schadstoffemissionen, der feuerungstechnische Wirkungsgrad sowie die CO2-Einsparung. Mittels einer Technologieanalyse werden die Herausforderungen sowie zukünftige Forschungsschwerpunkte im Bereich der Strahlheizrohrtechnologie ermittelt.