Bestimmung der temperaturabhängigen spektralen Emissionsgrade von Aschen und Aschebestandteilen unter Oxyfuel-Bedingungen

Das Ziel der vorliegenden Dissertation ist die Untersuchung der strahlungstechnischen Eigenschaften von Aschen und Aschebestandteilen einer Oxyfuel-Feuerung. Für die Beschreibung des Wärmehaushalts einer Oxyfuel-Feuerung ist die detaillierte Kenntnis des Einflusses durch die Oberflächenstruktur sowie der chemisch-mineralogischen Zusammensetzung auf die spektralen Strahlungseigenschaften von Belägen unter Oxyfuel-Bedingungen erforderlich. In technischen Feuerungen bilden sich aus den mineralischen Verbindungen der Festbrennstoffe auf den Wärmetauscherflächen Ablagerungen der Brennstoffasche. Die Übertragung der Prozesswärme an das Arbeitsmedium ist abhängig von der Wärmeleitfähigkeit und den Strahlungseigenschaften dieser Ablagerungen. Der dominierende Wärmeübertragungsmechanismus ist bei den im Feuerraum vorherrschenden Temperaturen die Wärmestrahlung. Schwerpunkt dieser Dissertation sind experimentelle Untersuchungen an einem Strahlungsmessstand, mit dem die Detektion der Strahlungsleistung der Probenkörper und eines Schwarzkörpers in einem Temperaturbereich zwischen 500°C und 1000°C mit einem FTIR-Spektrometer erfolgt. Aus den Messdaten werden spektrale Emissionsgrade und Gesamtemissionsgrade berechnet, mit denen die Strahlungseigenschaften der Aschen und von Aschebestandteilen quantifiziert werden können. Der Fokus der Untersuchungen liegt auf Reinstoffen sowie Zweistoffsystemen typischer Bestandteile von Feststoffaschen aus Oxyfuel-Feuerungen. Aufgrund des erhöhten CO2-, SO2- und H2O-Partialdruckes in Oxyfuel-Feuerungen wird im Vergleich zur Feuerung in einer Luftatmosphäre verstärkt die Präsenz von Carbonaten, Sulfaten und Pyrit beobachtet. Aus diesem Grund stehen primär diese Mineralien im Fokus der Arbeit.