Institut für Automation und angewandte Informatik

3D-Partikel-Tracking in Flammen (im Rahmen von AiF-FLUFF)

Ziel des von der AiF geförderten Projekts „FLUFF“ ist die Bereitstellung von experimentell abgesicherten CFD-Modellen für die thermische Umsetzung von Ersatzbrennstoffen.

Deutschland ist derzeit Vorreiter bei der Nutzung von Ersatz-/Sekundärbrennstoffen aus Abfällen (EBS).  In der Zementindustrie wird EBS typischerweise in der Mitverbrennung zusätzlich zum Regelbrennstoff Kohlestaub eingesetzt. Da Sekundärbrennstoffe einen biogenen Anteil enthalten, wirkt sich dies günstig auf die CO2-Bilanz der Anlagen aus. Den massenmäßig größten Anteil der hochkalorischen Abfälle in Zementwerken (1,9 Mio. Tonnen, entsprechend ca. 36 Mio. GJ) stellen aufbereitete, feste, flugfähige Brennstoffe (FLUFF) dar. FLUFF ist eine Mischung aus unterschiedlichen Fraktionen, z. B. Papier und Pappe, Holz, Plastikfolien und 3D-Plastikpartikeln. Typisch für FLUFF ist die komplexe Zusammensetzung und das unterschiedliche Flug- und Verbrennungsverhalten der Partikel. Ziel des Vorhabens ist daher die Bereitstellung von 3D-Verbrennungssimulationen mit Computercodes (CFD-Simulationen) zur Beschreibung des Flugverhaltens und Abbrandes von EBS, welche eine kostengünstige Alternative zu den experimentellen Untersuchungen im Originalmaßstab beim Ersatz von Regelbrennstoffen darstellt.

Am IAI werden hierzu neue Verfahren zur Ermittlung der Statistik der dreidimensionalen Flugbahnen und Zündzeiten reagierender Partikel im Drehrohr und in einem „heißen“ Fallschacht mittels Kameratechnik entwickelt und für die Analyse der Daten verschiedener Messkampagnen eingesetzt. Dabei kommt ein plenoptisches Hochgeschwindigkeitskamerasystem (Lichtfeldkamera) zum Einsatz.