FG Thermische Energietechnik
In diesem Beitrag wird ein Flammenbewertungsverfahren auf Basis eines Flammenwächtersignals vorgestellt. Mit zunehmender Flexibilisierung der Verbrennungsanlagen und der Absenkung von Emissionsgrenzwerten wird eine unmittelbare Flammenanalyse für die Regelung der Brennersysteme zunehmend erforderlich. Auf Basis eines Flammenwächtersignals wird mittels Frequenzanalyse ein ergänzendes Auswertungsverfahren dargestellt. Anhand der vorgestellten Untersuchungen an einem Erdgas-/Kohle-Kombibrenner wird die Qualifizierung der Prozessmesstechnik für die Flammenbewertung und Brennersteuerung überprüft. Die Ergebnisse im Erdgas- und Kohlebetrieb belegen, dass mit der erweiterten Signalanalyse eine Veränderung des Flammenverhaltens mit dem Flammenwächtersignal in Zusammenhang gebracht werden kann. Dabei konnte einmal das Emissionsverhalten bei verschiedenen Brennereinstellungen beurteilt werden und andererseits ein Zugriff auf das Stabilitätsverhalten der Kohleflamme ermöglicht werden. Durch die Analyse des Strahlungssignals der Chemilumineszenz des OH* bzw. CH*-Radikals ist ein Bezug zur Veränderung in der Reaktionszone hergestellt. Die entwickelte Bewertungsmethodik kann für die Entwicklung und Etablierung von Beobachter- und Regelmodellen von Brennersystemen genutzt werden.
District heating dynamic models arise as an alternative approach to in-situ experimental investigations. The main advantage of dynamic modeling and simulation is the possibility to avoid technical and operational risks that might occur during in-situ experimental investigations (e.g. heat demand is not met, damages in the energy systems etc.). Within this study, the authors present two models for an existing district heating system in Cottbus, Germany. One model is developed using the tool EBSILON Professional, while the other one is developed using the Simscape toolbox for physical modeling in Matlab/Simulink. The models were experimentally validated against measured data from the considered district heating system. The results show that the Simscape model has a better fit and better response than the EBSILON model. Yet, some discrepancies were found between the measured and the simulated data and, therefore, the uncertainties of the models were addressed. A comparative study between both tools is presented. The EBSILON models permit only unidirectional flow, whereas the Simscape toolbox permits reverse flow. Nevertheless, the EBSILON model outperforms the Simscape model in computation time. In addition, this study presents an approach for dynamic thermo-hydraulic modeling of district heating networks. This approach is utilized to examine the role of district heating networks as heat storage as an optimization configuration. The numerical results show less start-ups for additional heat sources. Yet, higher heat losses from the network are observed due to the installation of unburied pipelines.