Einfluss der Brennstoffzusammensetzung auf die Rückstandsbildung bei der Verdampfung flüssiger Brennstoffe in porösen Medien

Aufgrund von klimapolitischen Zielen der Bundesregierung ergeben sich auch bei flüssigen Energieträgern maßgebliche Änderungen. Fossile Energieträger werden zunehmend von alternativen Energieträgern aus verschiedenen Quellen ergänzt. Ihre Kompatibilität mit bestehenden Verbrennungstechnologien ist nicht immer gewährleistet. Auch der Gemischbildungsbereich von Bestandsanlagen, welcher zur Brennstoffbereitstellung für die Verbrennung dient, ist hiervon betroffen. Das Verdampfungsverhalten der verschiedenen Brennstoffe spielt hierbei eine wichtige Rolle. Unter anderem aufgrund von Pyrolysereaktionen, welche durch hohen Wärmeeintrag in den Brennstoff verursacht werden, bilden sich Ablagerungen auf benetzten Oberflächen des Gemischbildungsbereichs. Das Ausmaß und die Eigenschaften der Ablagerungen hängen unter anderem von den Mitteldestillatzusammensetzungen und -eigenschaften, der Verdampfergeometrie und den Betriebsbedingungen des Verdampfers ab.
Ziel des Forschungsvorhabens ist das Ermöglichen der ablagerungsfreien Brennstoffbereitstellung auch von alternativen Energieträgern für den Verbrennungsvorgang. Der Einsatz von alternativen flüssigen Energieträgern sowie Mehrkomponentenbrennstoffen in Heizgeräten für mobile und stationäre Anwendungen soll ermöglicht werden.

In diesem Forschungsvorhaben sollen die chemisch-physikalischen Ursachen für die Ablagerungsbildung bei der Brennstoffverdampfung identifiziert werden. Dafür ist einerseits die detaillierte Charakterisierung der Brennstoffe notwendig, um eventuelle detailanalytische Unterschiede zu identifizieren. Andererseits erfolgen anwendungstechnische Untersuchungen mit einem Prüfstand, dessen Kernelement ein Vliesverdampfer ist. Die in den anwendungstechnischen Untersuchungen generierten Ablagerungen werden ebenfalls mit gravimetrischen, bildgebenden und detailanalytischen Methoden untersucht, um ihre Ausprägung und Zusammensetzung zu ermitteln. Aus diesen Ergebnissen dieser Untersuchungen werden Strategien zur Vermeidung und Regeneration der Ablagerungen entwickelt. Diese können zum einen Additivierungsstrategien und zum anderen eine Anpassung der Betriebsbedingungen sein. Überdies wird basierend auf den analytischen und anwendungstechnischen Untersuchungen ein Modell weiterentwickelt, mit dem die Vorhersage des Verdampfungsverhaltens von Mehrkomponentenbrennstoffen möglich ist. Ziel des Vorhabens ist es, die ablagerungsfreie Verwendung alternativer Energieträger in Heizgeräten zu ermöglichen.

Das Projekt ist abgeschlossen. Die Ergebnisse sind im DGMK-Forschungsbericht 829 dokumentiert.