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Particle-resolved computational modeling of hydrogen-based direct reduction of iron ore pellets in a fixed bed. Part II: Influence of the pellet sizes and shapes

Ali, Mohammed Liaket und Mehlhose, Sven und Fradet, Quentin und Riedel, Uwe (2024) Particle-resolved computational modeling of hydrogen-based direct reduction of iron ore pellets in a fixed bed. Part II: Influence of the pellet sizes and shapes. International Journal of Hydrogen Energy, Seiten 1401-1413. Elsevier. doi: 10.1016/j.ijhydene.2024.08.384. ISSN 0360-3199.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
9MB

Kurzfassung

Full-fledged computational modeling of Direct Reduction reactors encompasses single-pellets models and the step-wise scaling up to industrial-scale reactors. This study delves into the particle-resolved computational modeling of hydrogen-based direct reduction of 0.5 kg iron ore fixed-beds, as a scale-bridging step and focusing on the influence of pellet sizes and shapes. To investigate the effect of particle sizes, two beds with particles sized 10.0-12.5 and 12.5-16.0 mm were characterized and numerically reconstructed using the discrete element method. While to assess the effect of particle shapes, a third numerical bed was generated directly upon a high-resolution CT-scan of a real bed. Through reactive CFD simulations, we investigated the reduction process in these three beds using hydrogen as the reducing gas. Our findings reveal that the bed structure significantly impacts the reduction efficiency and overall conversion degree. This study emphasizes the importance of accurate bed reconstruction and provides critical insights for optimizing the hydrogen-based direct reduction process in industrial applications.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/206316/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Particle-resolved computational modeling of hydrogen-based direct reduction of iron ore pellets in a fixed bed. Part II: Influence of the pellet sizes and shapes
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Ali, Mohammed LiaketMohammed.Ali (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9314-0402167234211
Mehlhose, SvenSven.Mehlhose (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fradet, QuentinQuentin.Fradet (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4968-8494NICHT SPEZIFIZIERT
Riedel, UweUwe.Riedel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8682-2192167234212
Datum:September 2024
Erschienen in:International Journal of Hydrogen Energy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.ijhydene.2024.08.384
Seitenbereich:Seiten 1401-1413
Verlag:Elsevier
ISSN:0360-3199
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Direct reduction process,Fixed-bed,Iron oxide pellet,CFD,Hydrogen
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Digitalisierung
DLR - Forschungsgebiet:D - keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):D - keine Zuordnung
Standort: Zittau
Institute & Einrichtungen:Institut für CO2-arme Industrieprozesse
Hinterlegt von: Ali, Mohammed Liaket
Hinterlegt am:11 Sep 2024 10:19
Letzte Änderung:16 Sep 2024 13:12

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