CFD simulation of the co-incineration of solid recovered fuels in the precalciner: Fid-Bau Portal

CFD simulation of the co-incineration of solid recovered fuels in the precalciner

Bluhm, Drenhaus T. / Wirtz, S. / Scherer, V. / Perumalsamy, S. / Oeljeklaus, G. / Görner, K. / Aslan, Z. / Schäfer, S. / Hoenig, V.

Abstract

Die Werkzeuge der CFD (numerischen Stromungssimulation) ermöglichen eine detaillierte Berechnung von Verbrennungsvorgangen. Dabei kann die Wechselwirkung von Brennstoffpartikeln mit dreidimensionalen Temperatur-, Strömungs- und Konzentrationsprofilen realitätsnah abgebildet werden. Mit den kommerziellen Standardmodellen können allerdings die Besonderheiten von SBS (festen Sekundärbrennstoffen) nicht erfasst werden, da es sich in der Regel um eine inhomogene Mischung von Partikeln mit unterschiedlichen Eigenschaften handelt. In einem abgeschlossenen Forschungsvorhaben wurde deshalb der Einfluss des SBS Einsatzes auf den Betrieb und die NO(x)-Emissionen von Vorcalcinieranlagen der Zementindustrie untersucht. Wesentliche Teilmodelle wurden zur Beschreibung des Flugverhaltens und des Ausbrandes von SBS entwickelt und anhand der Ergebnisse von Laborversuchen verifiziert. Durch Betriebsmessungen an einer Industrieanlage wurden Daten fur den Vergleich mit Simulationsergebnissen bereitgestellt. Die Simulationsergebnisse erlauben eine detailliertere und weitergehende Analyse der Abläufe im Calcinator unter realitätsnahen Bedingungen, als dies allein mittels Messungen möglich ist. Weiterhin lassen sich anlagenspezifische Anforderungen an die Aufbereitung von SBS ableiten.

Using the tools of CFD (computational fluid dynamics) detailed calculations of combustion processes can be performed. Thus the interaction of fuel particles with three dimensional temperature flow and concentration profiles can be thoroughly analysed. However with the commercial standard models the special features of SRF (solid recovered fuels) cannot be sufficiently recognized because they are usually an inhomogeneous mixture of particles with varying properties. In a completed research project therefore the influence of SRF on the operation and NO(x) emissions of a precalciner in the cement industry was studied. An essential part of this was the modelling of the flight behaviour and combustion properties of SRF and the verification of these models with laboratory scale experiments. Measurements in an industrial plant provided data for the comparison with simulation results. The simulation results allow for a more detailed and more extensive analysis of the processes in the precalciner under realistic conditions than would be possible with measurement data alone. Furthermore plant specific requirements in the processing of SRF can be derived from them.