Messung des Emissionsgrades von Brennstoffpartikeln in Oxyfuel-Atmosphäre

Um die Auswirkungen des anthropogenen Klimawandels zu begrenzen, sind Maßnahmen nötig, die den Ausstoß des Treibhausgases Kohlenstoffdioxid reduzieren. Eine Möglichkeit dafür ist das sogenannte Oxyfuel-Verfahren, bei dem Brennstoffe mit einem Gemisch aus reinem Sauerstoff und rezirkuliertem Rauchgas verbrannt werden. Anschließend kann das entstandene Kohlenstoffdioxid technisch einfach abgeschieden und weiterverarbeitet oder eingelagert werden. In Kohlekraftwerken wird typischerweise ein Großteil der Wärme durch Strahlung übertragen. Die Wärmeübertragung eines Partikels an seine Umgebung hängt linear vom Partikelemissionsgrad ab, sodass dieser Größe eine besondere Bedeutung zukommt. Daher wurde in dieser Dissertation erstmalig ein Versuchsstand zur „in-flight“ Messung des spektral aufgelösten Emissionsgrades aufgebaut, kalibriert und in Betrieb genommen. Mit diesem Versuchsstand wurden Messungen hinsichtlich des Einflusses verschiedener Prozess- und Partikelparameter auf den Emissionsgrad durchgeführt. Zusätzlich wurde der Emissionsgrad mittels theoretischer Berechnungen aus dem komplexen Brechungsindex der Partikel bestimmt. Dafür wurden die Kohlepartikel mit Hilfe von Kugelclustern modelliert. Mittels verallgemeinerter Mie-Streuung konnte der spektrale Emissionsgrad dieser Cluster berechnet werden. Damit wurden unterschiedliche Einflüsse wie die Struktur der Partikel auf den Emissionsgrad nachgewiesen. Insgesamt konnte durch diese Dissertation die verfügbare Datenbasis deutlich erweitert werden. Zudem sind nun erstmals spektral aufgelöste Daten unter dem Einfluss unterschiedlicher Faktoren im Temperaturbereich bis zu ca. 2500K verfügbar.