Tescari, Stefania und Moumin, Gkiokchan und Bulfin, Brendan und de Oliveira, Lamark und Schaefer, Stefan und Overbeck, Nicolas und Willsch, Christian und Spenke, Carsten und Thelen, Martin und Roeb, Martin und Sattler, Christian (2018) Experimental and Numerical analysis of a Solar Rotary Kiln for Continuous Treatment of Particle Material. In: 23rd International Conference on Concentrating Solar Power and Chemical Energy Systems, SolarPACES 2017, 2033 (103001). AIP Publishing. SolarPACES 2017, 2017-09-26 - 2017-09-29, Santiago, Chile. doi: 10.1063/1.5067148. ISSN 0094-243X.
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Offizielle URL: https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.5067148
Kurzfassung
Several energy intensive industrial processes, such as cement production, require particulate material to be treated at high temperatures. Renewable energy could be used to remove the reliance upon fossil fuels in such processes, and of the available technologies concentrated solar energy is perfectly adapted to provide a high temperature energy source. With this objective, the present study focuses on a solar reactor continuously transferring concentrated solar radiation to a bed of flowing particles. Rotary kilns are the chosen concept due to their technical maturity, easy control and simple design. The feasibility of a solar driven rotary kiln has already been proven at lab-scale, with the successful calcination of materials up to a scale of kg/h. The present work describes a large solar rotary kiln able to heat particles to over 1000 °C at flow rates of up to 20 kg/h. The thermal performance of the reactor was evaluated through an on-sun experimental campaign, performed in the high flux solar simulator at the DLR. During one test, 17 kg/h of particles were heated up to 990 °C, with a thermal efficiency of 45 %. An improvement of the efficiency can be obtained by optimizing the reactor. To do this, a numerical model was developed and its parameters fit to the measured data. Simulations were used to quantify the different heat loss mechanisms, and to explore ways of reducing them. The promising experimental results, together with the mprovements suggested by the model, provide the basis for an upcoming chemical campaign, where the calcination of CaCO3 and the effect of endothermic reactions on the temperature distribution will be investigated.
elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/117171/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Dokumentart: | Konferenzbeitrag (Vortrag) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Titel: | Experimental and Numerical analysis of a Solar Rotary Kiln for Continuous Treatment of Particle Material | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Autoren: |
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Datum: | Juli 2018 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Erschienen in: | 23rd International Conference on Concentrating Solar Power and Chemical Energy Systems, SolarPACES 2017 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Referierte Publikation: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | Nein | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Nein | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Band: | 2033 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1063/1.5067148 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Verlag: | AIP Publishing | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Name der Reihe: | AIP Conference Proceedings | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 0094-243X | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | veröffentlicht | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stichwörter: | concentrated solar Radiation, Rotary kiln, cement, particles, phosphate | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Veranstaltungstitel: | SolarPACES 2017 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Veranstaltungsort: | Santiago, Chile | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Veranstaltungsart: | internationale Konferenz | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Veranstaltungsbeginn: | 26 September 2017 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Veranstaltungsende: | 29 September 2017 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Veranstalter : | SolarPACES | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Forschungsbereich: | Energie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Programm: | Erneuerbare Energie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Programmthema: | Solare Brennstoffe | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Schwerpunkt: | Energie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Forschungsgebiet: | E SW - Solar- und Windenergie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben): | E - Solare Brennstoffe (alt) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Standort: | Köln-Porz | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institute & Einrichtungen: | Institut für Solarforschung > Solare Verfahrenstechnik Institut für Solarforschung > Großanlagen und solare Materialien | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hinterlegt von: | Sattler, Prof. Dr. Christian | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hinterlegt am: | 18 Dez 2017 12:00 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Letzte Änderung: | 24 Apr 2024 20:21 |
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