Welche spezifischen Randbedingungen sind bei einer Umstellung einer enrdgasbefeuerten Glasschmelzwanne auf einen Betrieb mit Wasserstoff zu beachten?
Versprödung bei Kontakt mit Metallen
Sicherheitskonzept muss überholt werden (Hohe Drücke, niedrige Temperaturen) —> Flammen für Mitarbeitende sichtbar machen
Mess- und Regeltechnik zur Überwachung und Einschreiten wenn Sauerstoffgehalt zu hoch wird
Wobbe Index ca. 9,5% geringer als bei Erdgas
Größerer Volumenstrom (geringere volumetrische Energiedichte, geringerer Heizwert), evtl. Anpassung der Zuleitung nötig
Flammentemperatur und Flammenlänge:
-Anpassung an Brenner, Ofenführung, flammenbeständiger Aufbau
-Erhöhung Flammengeschwindigkeit —> Gefahr Rückschlag der Flamme in Zuleitung
Temperatur steigt von ca. 1950° C auf ca. 2120°C
Taupunkttemperatur steigt
-Relevant für Rauchgasreinigung
-Andere Abgaszusammensetzung, größere Mengen NOx
Abfallprodukt ist nicht CO2, sondern Wasser
Mögliche Wechselwirkungen mit der Schmelze (Produkt) Höhere Kosten durch hohen Wasserstoffpreis
Erkläre den Joule-Thomson Effekt
Normalerweise: Entspannung von Gas = Abkühlung
Bei H2 ist Entspannung = Erwärmung
Unterhalb -73°C kühlt auch H2 bei Entspannung ab
Beschreiben Sie das Verhalten von Wasserstoff bei einer Drosselung von 700 bar und einer Temperatur von 25°C auf 1 bar. Wir können Sie sicherstellen, dass eine bestimmte Temperaturgrenze (z.B.30°C) während der Drosselung nicht überschritten wird?
Die Temperatur erhöht sich auf ca. 60°C durch den Joule-Thomson-Koeffizienten
Durch konstante externe Kühlung oder Zwischenkühlung
Was versteht man unter Normalwasserstoff? Wodurch unterscheidet sich Normalwasserstoff von flüssigem Wasserstoff?
Zusammensetzung Normalwasserstoff:
Bei T>250 K (-23°C) liegt immer eine Zusammensetzung von 75% Orthowasserstoff und 25% Parawasserstoff vor
—> Kein unmittelbarer Bezug zum Normzustand von Gasen
Flüssiger H2:
T< -253°C ist H2 flüssig
Je kälter die Temperatur, desto größer wird der Parawasserstoff-Anteil
Wird der H2 flüssig, sind es nur noch Parawasserstoffmoleküle
Umwandlung Ortho- zu Parawasserstoff:
endotherme Reaktion (Energie benötigt)
Wesentliche Randbedingung, die bei der Verflüssigung zu berücksichtigen ist
Wie verändert sich die Abgaszusammensetzung bei dem Betrieb eines Gasbrenners mit Wasserstoff im Vergleich zu einem Betrieb mit Erdgas? Was verändert sich durch eine Oxyfuel-Verbrennung?
Abfallprodukte:
H2 —> H2O, Wasser und Wasserdampfanteil steigt
—> NOx, steigt mit zunehmenden Anteil an H2
—> Abgasnachbehandlung notwendig
—> kein CO2
Erdgas —> CO2
Oxyfuel-Verbrennung
Anstelle von Luft wird reiner Sauerstoff zur Verbrennung verwendet
Kann zu höheren Verbrennungstemperaturen führen, was die Effizienz bestimmter Prozesse beeinflussen kann
Es entstehen sowohl bei Erdgas als auch H2 keine Stickoxide
- In der Theorie reine Verbrennung
Vorteil von Oxyfuel bei der Erdgasverbrennung
Reduziert NOx —> Höhere Konzentration CO2 —> effizientere Abtrennung und Speicherung
Kann höhere Verbrennungstemperaturen ermöglichen —> führt zu höherer Energieeffizienz
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