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Computational Modeling of Iron-oxide Pellets Reduction using H2 in a Fixed Bed

Ali, Mohammed Liaket und Fradet, Quentin und Riedel, Uwe (2023) Computational Modeling of Iron-oxide Pellets Reduction using H2 in a Fixed Bed. Jahrestreffen der DECHEMA-Fachgruppen Computational Fluid Dynamics und Wärme- und Stoffübertragung, 2023-03-06 - 2023-03-08, Frankfurt am Main. (nicht veröffentlicht)

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
1MB

Kurzfassung

Full-fledged computational modeling of Direct Reduction (DR) reactors encompasses single pellets models and the step-wise scaling-up to industrial-scale reactors. The specific focus lies here on scale-up from a single iron ore pellet to a fixedbed reactor model. However, this process poses several challenges like, a) Synthetic packed-bed structures need to be generated instead of a realistic image-based method due to the high cost, b) Good quality mesh for multi-pellet fixed bed is difficult to generate and c) Scaling up to a CFD environment is cost-intensive. Furthermore, the correct modeling of transport and kinetics-related processes for a single pellet is a prerequisite for a meaningful scale-up. This has not yet been demonstrated. In this work, the chemistry and transport data for the reduction of single iron oxide pellets with H2 gas, obtained from a previously developed 1D solid porous model will be used. The purposes of this article are 1) Proposing a CFD model that reproduces single pellet reduction experiments with H2 gas for wide experimental conditions in a 3D-CFD environment. 2) Computationally generating a random packing of 212 industrial pellets (0.5 kg) by applying the discrete element method (DEM) to simulate a lab-scale fixedbed reactor. 3) Creating a 3D domain, based on the particle position data from the previous step and meshing the pellets and the voids among them in different refinements. 4) Reproducing a multi-pellet fixed-bed experiment with pure H2 from literature. 5) Investigating the effects of temperature variations in the bed. In this way, the concept of scaling up to multi-pellet fixed bed model simulation with H2 will be demonstrated successfully

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/204606/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vorlesung, Poster)
Titel:Computational Modeling of Iron-oxide Pellets Reduction using H2 in a Fixed Bed
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Ali, Mohammed LiaketMohammed.Ali (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9314-0402NICHT SPEZIFIZIERT
Fradet, QuentinQuentin.Fradet (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4968-8494NICHT SPEZIFIZIERT
Riedel, UweUwe.Riedel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8682-2192NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:6 März 2023
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:nicht veröffentlicht
Stichwörter:Fixed-bed, CFD, Iron oxide pellet, direct reduction process, packed-bed generation
Veranstaltungstitel:Jahrestreffen der DECHEMA-Fachgruppen Computational Fluid Dynamics und Wärme- und Stoffübertragung
Veranstaltungsort:Frankfurt am Main
Veranstaltungsart:nationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:6 März 2023
Veranstaltungsende:8 März 2023
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Thermische Hochtemperaturtechnologien
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Dekarbonisierte Industrieprozesse
Standort: Cottbus , Zittau
Institute & Einrichtungen:Institut für CO2-arme Industrieprozesse
Institut für CO2-arme Industrieprozesse > Kohlenstoffarme Reduktionsmittel
Hinterlegt von: Fradet, Dr. Quentin
Hinterlegt am:11 Jun 2024 12:45
Letzte Änderung:11 Jun 2024 12:45

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