Modellentwicklung zur Beschreibung von Transport, Mischung und Abbrand von Hausmüll auf Rostsystemen mit Hilfe einer CFD-DEM-Kopplung

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Im Rahmen des vorliegenden Projektes soll mit Hilfe numerischer Untersuchung das Grundlagenverständnis des Transport- und Mischungsverhaltens sowie des Abbrands auf Verbrennungsrosten verbessert werden. Dazu soll, nach dem Kenntnisstand der Antragsteller, erstmals eine dreidimensionale partikelorientierte Methode (Diskrete-Elemente-Methode, DEM) für den Abbrand des Müllbetts mit einer 3D-CFD Simulation gekoppelt werden. Hierzu sind die Modelle für die Wärmetransport- und Reaktionsvorgänge auf Partikelebene weiter zu entwickeln, um die wesentlichen thermischen und physikalisch-chemischen Effekte so rechenzeiteffizient abzubilden, dass große Partikelsysteme beherrschbar bleiben. In den DEM-Simulationen der Hausmüllschüttungen repräsentieren geometrisch einheitliche Partikel (Kugeln) den Brennstoff. Um mit repräsentativen Kugeln die für Abfall charakteristischen Schüttwinkel und die korrekten Verweilzeiten auf einem Rost nachzubilden, werden diese mechanischen Eigen-schaften durch ein spezielles Adhäsionsmodell approximiert, dessen Modellparameter anhand von Messungen an einem Modellmüll ermittelt werden. Anhand von Sensitivitätsanalysen wird in der numerischen Simulation der Einfluss stofflicher und betrieblicher Parameter (Aufteilung des Mülls in verschiedene Müllfraktionen, Roststabgeschwindigkeiten, Roststabhublänge) auf die lokalen Schürraten, das Temperaturfeld und den Reaktionsfortschritt innerhalb des Betts an typischen Rostgeometrien (Vor- und Rückschubrost) untersucht.