Biomassa utgör en viktig del av omställningen mot mer hållbara energisystem och används i stor utsträckning i industriella förbränningsanläggningar. I biomassaeldade rosterugnar påverkar temperaturfördelning och flödesförhållanden både förbränningsstabilitet, verkningsgrad och emissioner. Rökgasrecirkulation, FGR, används ofta för temperaturkontroll i den här typen av system, men samspelet mellan driftparametrar och temperaturrespons i ugnen är komplext.  

Syftet med arbetet var att utveckla en stationär CFD-modell av en biomassaeldad rosterugn för att analysera hur rökgasrecirkulation, bränslets fukthalt och mängden murat tegel påverkar temperaturfördelning och emissionsrelaterad potential i förbränningskammaren.  

Modellen utvecklades i COMSOL Multiphysics och baserades på en 6 MW industriell rosterugn. Förbränningsprocessen representerades genom en förenklad modell där värmeavgivningen beskrevs med hjälp av en volymetrisk värmekälla. En parameterstudie genomfördes och baserades på fyra referensfall som representerade ugnens arbetsområde och genomfördes för varierande last, rökgasrecirkulation, fukthalt och mängd murat tegel.

Resultaten visade att rökgasrecirkulationens flöde hade betydligt större påverkan än dess temperatur på temperaturfördelningen i förbränningskammaren. Ökat FGRflöde bidrog generellt till lägre temperaturer och minskade högtempererade områden i ugnen. Driftfall med högre fukthalt uppvisade samtidigt större områden med låga temperaturer och större känslighet för förändringar i rökgasrecirkulation, främst vid låg last. Över lag visade även resultaten att ökad rökgasrecirkulation kunde reducera temperaturförhållanden associerade med bildning av termisk NOx, samtidigt som större andel lågtempererade områden kunde uppstå vid driftfall med hög fukthalt och låg last, vilka skapar förhållanden som är gynnsamma för ofullständig förbränning. Förändringar i mängden murning gav däremot begränsad påverkan på temperaturfördelningen under de undersökta stationära driftförhållandena.  

Den framtagna modellen möjliggjorde analys av relativa skillnader mellan olika driftfall och identifiering av övergripande trender kopplade till temperaturfördelning och emissionsrelaterad potential i rosterugnen. Arbetets resultat indikerar samtidigt att rökgasrecirkulation utgör ett effektivt verktyg för temperaturkontroll i biomassaeldade rosterugnar där förändringar i FGR flöde hade störst påverkan på systemet inom det studerade arbetsområdet.