Forschung und Entwicklung

Forschung und Entwicklung

Forschung und Entwicklung

Allgemeines

Einführung

Forschung und Entwicklung gehören zu den Grundwerten von Stork Thermeq. Innovation in all unseren Fachgebieten resultiert in optimalen Lösungen für unsere Kunden.

Das F&E-Team besteht aus Fachleuten in den Bereichen Strömungsdynamik, Verbrennung, Produktionsmethoden und Material. Sie kombinieren Wissen und Erfahrung mit Hightech-Tools, Hardware und Software.

Verbrennungsprüfungen

Die F&E-Abteilung in Hengelo hat ihren eigenen Prüfstand für Verbrennungsprüfungen. Bei diesem Prüfkessel kann Stork Brenner von bis zu 9 MW prüfen, mit mehreren gasförmigen und flüssigen Brennstoffen in Kombination mit unterschiedlichen Lufttemperaturen und Sauerstoffanteilen. Außer für die ständige Entwicklung unserer Produkte wird der Prüfstand auch für Demonstrationen und als Versuchsstand für neue Techniken oder Brennstoffe eingesetzt.

Konzepte für saubere Verbrennung

Ein Beispiel ist ein Projekt aus unserem Programm für Konzepte für saubere Verbrennung: Verbrennung von Schweröl in einem HiTAC-Kessel. Bei diesem teilweise staatlich subventionierten Projekt arbeiteten 2 Universitäten mit Stork Thermeq und einem führenden Öl- und Gasunternehmen zusammen, um herauszufinden, wie der sehr saubere Prozess der Verbrennung bei hoher Lufttemperatur auch auf Schweröl ausgedehnt werden kann. Diese Forschung demonstrierte den Teilnehmern, wie die Verbrennung von Schweröl so optimiert werden kann, dass der Verbrennungsprozess sauberer und effizienter erfolgt.

Hochleistungsrechnen und Studien zu numerischer Strömungsdynamik

Außer Prüfanlagen betreibt Stork Thermeq auch ein eigenes Hochleistungsrechnen-Cluster. Dieses Cluster ermöglicht es Stork Thermeq, hochmoderne Softwarelösungen für Kesselstudien und Brenneroptimierung anzuwenden. Das Cluster wurde ursprünglich auf der Grundlage einer Reihe von Tests zusammen mit Dell zusammengestellt, bei denen neue Dell-Hardware verwendet wurde. Später beschlossen unsere F&E-Ingenieure, ein Cluster mit 40 Kernen zu konfigurieren, um das Betriebssystem Windows HPC Server 2008 auf Dell PowerEdge R610 Rechnern laufen zu lassen. Das Betriebssystem ist auf dem Windows Server’® 2008 64-bit Betriebssystem einschließlich Microsoft Message Passing Interface (MPI) aufgebaut. Unlängst wurde die Rechenleistung durch den Einsatz des Microsoft Windows Server’® 2012 64-bit Betriebssystems erneut mehr als verdoppelt und weiter optimiert.

Das Cluster wird für Simulationen numerischer Strömungsdynamik verwendet, sehr komplexe mathematische Modelle, und darauf laufen hauseigene Software-Tools, die speziell für die Brenner- und Kessel-Optimierung entwickelt wurde.

Die F&E-Abteilung ist auch an internationalen Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten beteiligt, unter anderem bei Forschungsprojekten zusammen mit mehreren europäischen Universitäten sowie als aktives Mitglied einer Vielzahl von Technikstiftungen, wie beispielsweise:

[Cluster]

European Power Plant Suppliers Association
EPPSA – www.eppsa.eu

International Flame Research Foundation
IFRF – www.ifrf.net

Dutch Gas Turbine Association
DGTA – www.dgta.nl

Nederlandse Vereniging voor Vlamonderzoek
Vlamvereniging – www.vlamvereniging.nl

F&E setzt ihre Tools und ihr Fachwissen zusammen mit allen vier Produktlinien von Stork Thermeq ein. Unten stehend sehen Sie verschiedene Beispiele für die Aktivitäten in den vier Produktlinien.

Brenner und Nachrüstung

Zusammen mit der Universität Cardiff wurde eine umfangreiche Forschungsarbeit zur Atomisierung flüssiger Brennstoffe durchgeführt. Bei dieser Dissertation wurde ein 2D-Laser-Ansatz verwendet, um das optimale Innen-Design des Zerstäubers zu ermitteln. Durch intelligentes Variieren der physikalischen Eigenschaften des Brennstoffs waren wir in der Lage, einen einzigartigen Einblick in den Zerstäubungsprozess zu erhalten.

Durch Einsatz hochmoderner Analysesoftware konnten wir diese Einsichten in Modelle umsetzen und diese Daten zur Validierung unseres Ansatzes für die numerische Strömungsdynamik verwenden. Dieses Wissen wird täglich zur Optimierung des Brennerzerstäubungsprozesses verwendet, um einen saubereren Ausstoß mit minimaler Auswirkung auf die Kesseleffizienz zu erhalten.

Brenner und Nachrüstung

Neue Prüfanlage

Stork Thermeq baut zur Zeit eine neue Prüfanlage. Dies wird einer der modernsten Prüfstände der Welt im Bereich der Zusatzfeuerungsbrenner und direkt befeuerten Brenner. Dieser Prüfstand wird Stork Thermeq die Weiterentwicklung von Brenneranlagen für anspruchsvollste Betriebsbedingungen ermöglichen. Besonders wichtig ist bei der Entwicklung dieses Prüfstands die Möglichkeit, Turbinenabgasströme in jetzigen und künftigen, noch in der Entwicklung befindlichen Turbinen zu simulieren. Der Hauptzweck ist, Kunden flexible Brennerlösungen durch Optimierung der Brennereffizienz und Verringerung der Ausstoßrate zu ermöglichen. 

Neue Prüfanlage

Kessel-Services

Die F&E-Abteilung unterstützt unsere sehr erfahrene Gruppe der Produktlinie Kessel-Services durch die Entwicklung neuer Tools und die Beurteilung von Messtechniken, beispielsweise die Entwicklung eines Verfahrens zur Wärmebehandlung nach dem Schweißen. Bei dieser Forschungsarbeit kombinierten die F&E-Ingenieure von Stork Thermeq 3D-Scan-Techniken mit finiter Elementenanalyse. Der Kunde erhielt eine optimale Strategie für seine Wärmebehandlung nach dem Schweißen, wodurch weniger Nachbearbeitung notwendig war und weniger Verformung der vorhandenen Struktur auftrat.

Unlängst lieft in der F&E-Abteilung von Stork Thermeq ein neues Projekt an, das zusammen mit der Universität Twente und der Universität Eindhoven durchgeführt wird und den tatsächlichen Prozess der Dampfbildung untersuchen soll. Die grundlegende Forschungsfrage ist: Wie schreitet der tatsächliche Prozess des Übergangs von Wasser zu Dampf in Kesselturbinen wirklich fort? Bei diesem Forschungsprojekt entwickeln F&E-Ingenieure von Stork Thermeq und Studenten ein Experiment, mit dem wirklich der Übergang von der flüssigen zur gasförmigen Phase einschließlich aller dazwischenliegenden Prozessmodi gemessen werden kann. Parallel zu dieser Arbeit wird an der Universität Twente ein numerisches Modell entwickelt. Zusammen wird dies in einem Modell resultieren, mit dem sich das genaue Strömungsmuster in Kesselrohren vorhersagen lässt. Die Service-Ingenieure von Stork Thermeq werden dieses Modell zur genaueren Vorhersage von Rohrerosion, Ablagerungen und Temperaturspitzen nutzen.

Kessel-Services

Entgaser

Die einzigartige Konstruktion des Stork Sprüh-Entgasers überzeugt die Kunden weltweit, dass sie das beste Preis-Leistungsverhältnis bekommen. Doch die F&E-Ingenieure von Stork Thermeq arbeiten an einer weiteren Optimierung des Entwurfs. Eine wichtige Rolle spielt dabei die Entwicklung eines hauseigenen Schlüssels, der es ermöglicht, ein vollständiges Modell der gesamten internen Physik der Entgaserfunktion zu erstellen. Dieser Schlüssel umfasst Zerstäubung, Blasenbildung, Kondensation, Verdampfung und Sauerstoffaustausch. Das endgültige Modell wird zur Optimierung der Konstruktion verwendet, um passgenaue Lösungen für neu gebaute Entgaser und auch für Nachrüstungen zu entwickeln.

Entgaser

Energieeffizienzlösungen (EES)

Eines der spannenden Projekte der Produktlinie EES (Energy Efficiency Solutions) ist die Realisierung einer 25-MWth-Polygeneration-Pyrolyse-Anlage. Zusammen mit Partnern im Empyro-Projekt wurde diese Anlage 2014 fertiggestellt. Sie soll im Endeffekt jährlich über 20 Millionen Liter Pyrolyseöl sowie Dampf und Strom für Industrieanlagen vor Ort erzeugen.
Stork Thermeq war nicht nur Partner bei der Entwicklung der Pyrolyseanlage, sondern hat auch das in der Pilotanlage erzeugte Öl in Bezug auf den Einsatz in Industriekesseln geprüft. Die F&E-Ingenieure haben einen für die Feuerung dieses Bio-Brennstoffs optimierten Brenner entworfen und getestet. Im Jahr 2015 wurde die erste integrierte Brenner/Kessel-Anlage für Hybridanwendungen (Pyrolyseöl + Flüssigerdgas) an ein Molkereiunternehmen geliefert. Dieses Unternehmen wird der Erstkunde für Empyro, die neue Pyrolyseanlagenentwicklung.

Energieeffizienzlösungen (EES)

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