CFD-Berechnungen - STEAG

Bei STEAG Energy Services werdenim Bereich Nuclear TechnologiesCFD-Berechnungen zur computergestütztenSimulation von Strömungsvorgängensowohl in kerntechnischenAnlagen als auch in fossil befeuertenKraftwerken durchgeführt.Kessel- und VerbrennungsberechnungenZur Simulation des Feuerungsraums fossil befeuerter Kraftwerke führen wir Verbrennungsberechnungendurch, in denen der komplette Kessel samt komplexer Brennergeometriensimuliert wird.In den Verbrennungsberechnungen wird an den Brennernder Einlass des Brennstoffes samt Kern-, Primär-, Sekundär-und Tertiärluft mit entsprechenden Drallwinkeln geometrischexakt abgebildet. Die Brennstoffparameter sowiedie für die Verbrennung ausschlaggebenden chemischenReaktionen fließen in die Berechnung ein. Bei Kohlestaubfeuerungenwird die Verbrennung auf den Pfaden der eingedüstenKohlestaubpartikel berechnet.Beispielhaft zu nennende Ergebnisse von Verbrennungsberechnungensind:· Das Temperaturfeld im Feuerungsraum· Die thermische Beanspruchung der Kesselwände· Die Spezieskonzentrationen im Feuerungsraum· Die Sauerstoffkonzentration an den Kesselwänden(Korrosionsvermeidung)Für die STEAG-Steinkohlekraftwerke Walsum und Iskenderun(Türkei) wurden Berechnungen erfolgreich durchgeführt.Darstellung desTemperaturfeldes imKessel des KraftwerksWalsum3

Geometriemodell eines REA-WäschersKonzentration der Suspension in denSprühebenen eines REA-Wäschers desKraftwerks BergkamenOptimierung von RauchgasentschwefelungsanlagenIm Zuge der Optimierung von Rauchgaswäschern für Großkraftwerke führen wirBerechnungen zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse und der Abscheideleistungenvon Wäschern und deren Zu- und Abströmkanälen durch.In den Berechnungen wird mit einem Rechenmodell fürMehrphasenströmungen der Wärme- und Stoffaustauschzwischen Tropfen und Rauchgas berücksichtigt.Die Berechnungen dienen beispielsweise dazu, das Geschwindigkeiten,Temperaturen und Suspensionskonzentrationenim Rauchgaswäscher zu homogenisieren, ins besondere durch Unterdrückung der Rand gän gigkeit und derSchieflagen der Rauch gas strö mung.Dies kann durch geometrische Optimierung der Wäschereinbautenwie z.B. Sprühebenen, Sprühdüsen und Tropfenabscheidergeschehen.Für die STEAG-Steinkohlekraftwerke Bergkamen, Lünen,Bexbach und Iskenderun (Türkei) wurden Berechnungenzur REA-Optimierung erfolgreich durchgeführt.4

Nach der Strömungsgeschwindigkeiteingefärbte Pfadlinien der Drallströmunghinter zwei Rauchgaswäschern imKraftwerk BergkamenIso-Konturen der Strömungsgeschwindigkeitin der Rauchgasreinigungsanlage desRaffineriekraftwerks GodorfOptimierung von RauchgaskanälenIm Rahmen einer Vielzahl von Berechnungsprojekten haben wir bereits Optimierungender Strömungsführung und der Einbauten in den Rauchgaskanälen fossil befeuerterKraftwerke durchgeführt.Bei den Berechnungen stehen meist die Verbesserung derStrömungsverhältnisse und die damit einhergehende Ermittlungvon Einsparpotentialen hinsichtlich des Druckverlustesim Vordergrund. Aus den Berechnungsergebnissenwerden zielführend Vorschläge für geometrische Umbaumaßnahmenabgeleitet.Die Rauchgasparameter und die auftretenden thermodynamischenEffekte (Auftrieb, Wärmeübergang, Wärmequellen)werden modelltechnisch exakt berücksichtigt.Für Tröpfchenströmungen werden die Ausbreitung und dieVerdampfung von Wassertropfen modelliert.Für eine Reihe von Kraftwerken wurden Berechnungenerfolgreich durchgeführt:· Gemeinschaftskraftwerk Bergkamen (RWE/STEAG)· Raffineriekraftwerk Godorf (Shell/STEAG)· Braunkohlekraftwerk Niederaußem (RWE)· Kohleheizkraftwerk Mainz (KMW)· Cottam (E.ON UK)· Iskenderun (Türkei, STEAG)6