Industrielle Hochtemperaturprozesse stehen vor einem tiefgreifenden Wandel: Bis 2030 müssen bestehende Öfen ihre CO2-Emissionen um 55 Prozent senken. Das K1-MET COMET-Projekt 2.5 „Smart and Green Furnaces “, entwickelt gemeinsam mit dem Lehrstuhl für Thermoprozesstechnik dafür neue Brenner- und Ofenkonzepte, die alternative Energiequellen – insbesondere Wasserstoff, biogene Gase und elektrische Energie – flexibel und effizient nutzbar machen.
Der Umstieg auf alternative Gase verändert Flammenform, Impuls, Flammengeschwindigkeit und Ofenatmosphäre – mit direkten Auswirkungen auf Wärmeübertragung, Stickoxid-Emissionen und Produktqualität. „Unser Ansatz verbindet eine fortgeschrittene Computational Fluid Dynamics-Methode mit praktischen Brennertests, damit Wasserstoff sicher und stabil in bestehenden Öfen eingesetzt werden kann“, erläutert Priv.-Doz. Dr. Christoph Spijker. Diese Methode (kurz: CFD ist ein rechnergestütztes Verfahren, mit denen Strömungen, Wärmeübertragung und chemische Reaktionen in Gasen simuliert werden.
Angewandte Methoden
Aufbauend auf in früheren Förderperioden entwickelten Werkzeugen zur Modellierung von Öfen und Brennern werden nun Industriebrenner konzipiert, die ohne wesentliche Umbauten mit variablen Gasgemischen betrieben werden können. Parallel dazu werden Stickoxid-Emissionen zuverlässig vorhergesagt und gezielt reduziert. Die dafür notwendige Validierung erfolgt durch den Bau von Prototypen und Messungen in einer Brennerversuchseinrichtung, um die numerischen Simulationen mit realen Daten gegenüberzustellen. Für die Elektrifizierung wird ein teilweise elektrisch beheizter Ofen ausgelegt und bewertet, der sich wirtschaftlich sinnvoll an volatile Strompreise anpassen kann. Ergänzend entsteht ein Ofenmodell, das die Änderung der Ofenatmosphäre durch alternative Gase und deren Einfluss auf den Strahlungswärmeübergang präzise abbildet. Neben K1-MET sind die voestalpine Linz und die RHI Projektpartner.
„Damit legt das Projekt die Grundlage für signifikante CO2- und Stickoxid-Reduktionen, höhere Energieeffizienz und eine robuste Produktqualität in bestehenden Ofenanlagen“, betont der Forscher abschließend.
Weitere Infos
Priv.-Doz. Dr. Christoph Spijker
Lehrstuhl für Thermoprozesstechnik
E-Mail: christoph.spijker(at)unileoben.ac.at
Tel.: 03842 402 5818
