Industrien
Sektorübergreifende, ingenieurtechnische Expertise für komplexe Systeme
Ob für Chemie, Energie, Maschinenbau, Lüftungsbau, Umwelt- oder Lebensmitteltechnik: BK Process Engineering liefert maßgeschneiderte Simulations-, Modellierungs- und Optimierungslösungen für eine Vielzahl von Branchen. Unsere Arbeit ermöglicht es unseren Kunden die Effizienz zu steigern, Emissionen zu reduzieren, die Systemsicherheit zu gewährleisten und Prozesstransparenz zu erhöhen – alles Dank validierter Technik und digitaler Werkzeuge und Erfahrung.
Egal, ob Sie die Luftverteilung in einer Logistikhalle optimieren, NOx-Emissionen in einer Verbrennungsanlage reduzieren oder das Verhalten der thermischen Speicherung in einem Kraftwerk modellieren – wir bringen branchenspezifische Expertise mit echtem Einfluss ein.
Unsere Branchenübergreifende Fähigkeiten
Was wir für Sie tun
Computerströmungsmechanik (CFD)
Prozessmodellierung
Datenmodellierung für prädiktive Analysen und Emissionsprognosen
Maßgeschneiderte Software-Tools für Live-Anlagendiagnostik und -optimierung
Simulation von Wärmetauschern, Energiespeicherung und sauberer Verbrennung
Volle Unterstützung bei Planung, Betrieb und Nachrüstung
Industrien
Unsere Expertise für Ihre Branche
Kraftwerkstechnologie
Verbrennungs- und Wärmetechnologie
Thermische Energiespeicherung
HLK-Systeme
Abwasserbehandlung
Rauchgasreinigung
Kraftwerkstechnologie
Zuverlässige Leistung und hohe Verfügbarkeit in Kraftwerken erfordern einen stabilen Dampf-/Wasserkreislauf, eine effiziente Kühlung sowie einen sicheren Zug-/Schornsteinbetrieb. All das kann mit Simulation optimiert werden.
Wir bieten eine unabhängige Bewertung Ihrer bestehenden Anlage sowie Designprüfungen während der Planungsphase oder auch innerhalb des Betriebs an.
Typischer Simulations- und Ingenieurumfang (je nach Aufgabe)
Dampf- und Wasserkreislauf (thermisch-hydraulisch)
- Wasser- und Dampfberechnungen zur Bewertung von Betriebspunkten, Engpässen und Margen
- Durchflussverteilung und Druckverlustbewertung in Rohrleitungen, Krümmern und komplexen Geometrien
- Unterstützung für Betriebsszenarien (z. B. Laständerungen) und gezielte Modifikationen zur Verbesserung der Zuverlässigkeit
Schornstein, Luftzug & Verteilung
- Natürlicher Naturzug und lokale ∆P-Analyse
- Kondensationskontrolle (einschließlich Säurekondensationsrisiko, wo relevant) und Auswirkungen auf die Isolierung
- Überdruckszenarien und Bewertung des Sicherheitsklappensystems (Öffnungsgrenzen / Schutzkonzept)
- Modellierung der Fahnenverbreitung für Umweltverträglichkeitsprüfungen
Kühlsysteme (Kühlzyklus, Kühlturm, adiabatische Kühlung)
- Thermisch-hydraulische Analyse von Kühlzyklen und Leistung unter unterschiedlichen Umgebungsbedingungen
- Modellierung und Optimierung des Luftstroms im Kühlturm (einschließlich adiabatisches Kühlverhalten, wo angewandt)
- Systemgröße und Bewertung des Hilfsstromverbrauchs für Ventilatoren/Pumpen (projektabhängig)
Eine Optimierung kann durchgeführt werden für:
- Erhöhung der Betriebsstabilität und Reduzierung von Engpässen im Dampf-/Wasserkreislauf
- Verbesserung der Zuverlässigkeit und Reduzierung des Risikos von Kondensation/Korrosion in Kanälen/Schornsteinen
- Verbesserung der Kühlleistung (und Senkung des Zusatzenergiebedarfs) durch Zyklus-/Turmoptimierung
Designunterstützung über die Simulation hinaus
- Schornstein- und Zugsystemdesign (einschließlich Berechnung des natürlichen Zugs und Kondensationsschutz)
- Kühlzyklus- und Kühlturmgröße sowie Unterstützung für Pumpen-/Rohraufbau
Verbrennungs- und Wärmetechnologie
Eine Steigerung der Effizienz in der Technologie ist mit CFD-Simulation besonders kosteneffizient möglich.
Möchten Sie herausfinden, wie Sie die Kesseleffizienz verbessern können? Planen Sie, die Brenner oder die feuerfeste Auskleidung auszutauschen oder neue Brennstoffe wie Holz zu verwenden?
Strömungssimulationen können verwendet werden, um sehr unterschiedliche Szenarien von Verbrennung, Kraftstoffkombinationen und Geometrien zu berechnen.
Wir können Ihnen helfen, die Machbarkeit solcher Ideen zu überprüfen und Ihr Projektrisiko zu minimieren. Je nach gegebenem Briefing unterstützen und beraten wir Sie, indem wir ausgewählte Modelle, unser Kontaktnetzwerk und unser breites Erfahrungsspektrum nutzen.
Je nach Aufgabe kann unser CFD-Umfang Folgendes umfassen:
- Verbrennungsmodellierung (Konvektion, Strahlung, Turbulenz-Chemie-Wechselwirkung)
- Feststoff-Flüssigkeit-Gas-Mehrphasenmodellierung (z. B. Teilchen/Tröpfchen je nach Scope)
- Kraftstoffmischungsoptimierung und Kraftstoffwechselanalyse
- FGR (Rauchgasrückführung) Leistungsanalyse
- Temperaturverteilung, Geschwindigkeit und Artprofile
Die unterschiedlichsten Anlagen können untersucht werden:
- Gasbefeuerungsanlagen
- Schmelzkammern (Gas, Metall) und ihre Brennsysteme
- Duct Burner
- Magere Gasbrenner
- Ölbefeuerungsanlagen
- Kohlefeueranlage
- Rostbrennung (RDF, Abfall, Kohle, Holz)
- Verbrennungsstoffe
- GT-Abwärmekessel
- Öfen (Keramik)
Duct Burner
- Überprüfung der Position der Brenner im Kanal
- Überprüfung der thermische Last der Inneneinrichtungen
- Stabiles Zündverhalten einschließlich perfekter Steuerung bei niedrigen Emissionen
- Bewertung des Druckabfalls bzw. der Verteilung des Durchflusses im Kanalsystem sowie die Auswirkungen von Mischern und Schaufeln
Gasbrenner
Ob kalorienarmes Restgas oder ein Upgrade auf Wasserstoff: Wir können Ihre Brenner auf Eignung testen. Typische Fokuspunkte:
- Brennerleistung
- Flammenstabilität
- Temperaturfeld
- Emissionstendenzen (qualitativ/relativ, abhängig von Randbedingungen)
Industriekessel/Gasverbrennung
Verstehen Sie den komplexen Verbrennungsprozess mit Ihrem Brennstoff, Brenner und Kessel, dann können Sie Emissionen und Kraftstoff einsparen und die Lebensdauer mit gezielten Änderungen verlängern.
Wir unterstützen bei der Analyse des Wärmestroms, der Wärmeübertragung im Kessel und der Wärmeflussanalyse des Überhitzers (projektabhängig).
EBS-Rostverbrennungsanlage
Durch das verwendete Pyrolyse-Gasmodell können verschiedene Brennstoffe als Zufuhr zum Rost simuliert werden. Häufige Fragen sind die Verweilzeit, die Mischung der Sekundärluft, die Sauerstoffverteilung oder die Teilchenablagerung.
Die Berechnungen können verwendet werden, um folgende Situationen zu untersuchen:
- Flammenentwicklung, z. B. die Drallrichtung von Brennern
- Brennereinlass und Druckverlust des Belüftungssystems
- Anordnung der Überfeuerbelüftung und Wandlüftungen
- Vorhersage für Wandatmosphären sowie CO- und O₂-Verteilung
- FG-Temperatur am Ende der Brennkammer
- Temperaturentwicklung in der Brennkammer
- Verweilzeiten des Rauchgases
- Wärmeflussdichte an der Membranwand
- Wärmeflussdichte an der feuerfesten Auskleidung
- Auswahl der Brennertypen
- Qualitative Emissionsprognosen für NOx, CO, CO₂, O₂
Technische Designunterstützung über CFD hinaus
Wir unterstützen außerdem ausgewählte Projekte mit Kessel-/Brennermodifikation, Entwurf von Kanal- und Rauchgassystemen sowie Wärmetauscherdesign, um Ergebnisse in umsetzbare Maßnahmen umzusetzen.
Thermische Energiespeicherung
Wir entwickeln ein neues System und Reaktorkonzept für thermochemische Energiespeicherung in kleinerem industriellen Maßstab (z. B. für Schmelzwerke, Dampfprozesse usw.). Die Wärmebelastung soll hauptsächlich durch Prozessabwärme oder ungenutzte Prozessströme erfolgen.
Es werden Prozesse betrachtet, bei denen keine Wärmerückgewinnung stattfindet oder stattfinden kann. Die Wärme soll in Zukunft transportiert und zusammen mit dem chemischen Feststofflager gelagert werden können.
Die benötigte Wärme kann aus gasförmigen oder flüssigen Prozessströmen entnommen werden. Die Wärmeentladung kann je nach Prozessbedingungen in unterschiedlichen Situationen erfolgen. Das bedeutet, dass die Entladung beispielsweise während Spitzenlasten oder Zeiten hoher Energiepreise stattfinden kann.
Die Grundlage für einen effizienten Prozess ist eine positive Kosten-Nutzen-Analyse. Wir entwickeln ein geeignetes Anlagen- und Reaktorkonzept für Sie, das in Ihrem Maßstab eingesetzt werden kann.
Energien können aus ungenutzten Gasen wie CO- oder Prozessgasen stammen. Eine weitere Quelle für ungenutzte Brennstoffe könnten VOCs (flüchtige organische Verbindungen) (flüssig wie gasförmig) sein, die z. B. in chemischen Prozessen oder bei der Lagerung von Chemikalien ungenutzt bleiben.
Eine Möglichkeit für diese Kombination ist die Verwendung eines Moduls, bei dem die Rückstände verbrannt oder oxidiert werden. Die bei der Verbrennung erzeugte Wärme kann dann genutzt werden, um den Speichertank mit Wärme aufzuladen. Sobald Energie für kalorienarme Rückstände benötigt wird, kann thermochemische Energie aus der Speichereinheit zurückgegeben werden, um die Rückstände sicher zu oxidieren.
Dann ist keine zusätzliche Primärenergie erforderlich. Dieses System hat den Vorteil, dass die gespeicherte Energie flexibel genutzt werden kann.
Wenn Sie an einer Studie für Ihr Unternehmen interessiert sind, kontaktieren Sie uns gerne. Wir freuen uns darauf, Sie zu beraten.
HLK-Systeme (Heizung, Lüftung, Klima)
Eine effiziente Klimaanlage wird durch eine gründliche Simulation garantiert.
Wir berechnen die Prognosen der Wärme- und Abflussverteilung für Ihre Räume, Hallen oder Kraftwerke. Wo Sie die Dimension der Belüftung für Räume, Gebäude oder Flure gestalten müssen, führen wir Sensitivitätsanalysen für die unterschiedlichsten Szenarien durch.
Weitere Leistungen
- Bewertung der Mischungsqualität und des Druckabfalls in Luftverteilungssystemen
- Bewertung des Einflusses von Rohrleitungen, Schaufeln und statischen Mischern auf die Durchflussgleichmäßigkeit und -verluste.
Dies unterstützt praktische Entscheidungen zur Luftverteilung, zur Verringerung von Hotspots und stabilem Betrieb mit geringerem Energiebedarf.
Darüber hinaus bieten wir auch die Berechnung und Inspektion von Rauchabsaugsystemen innerhalb von Gebäuden gemäß VDI 6019 an.
Zu unseren Modellen gehören unter anderem:
- Heizsysteme (Konvektion und Strahlung)
- Rauchgasverteilung
- Sonnenstrahlung
- Erzwungene Konvektion (Belüftung)
Planungs-/Designprüfungen
- Kanalgröße und Druckverlustberechnung
- Einschließlich Empfehlungen zur Verbesserung der Verteilung
Abwasserbehandlung
Abwassertechnologie benötigt zuverlässige Prozesswege. Zur Optimierung des Abwasserflusses und der Belüftungstanks in den Abwasseranlagen kann die computergestützte Strömungsmechanik erhebliche Unterstützung zur Optimierung bieten. So können wir Sie dabei unterstützen, Ihre Anlage neu zu bewerten und potenzielle Lösungen zur Verbesserung Ihres Projekts zu finden. Im Wesentlichen kann eine erhöhte Effizienz einzelner Prozessschritte erreicht werden.
Der ASM1-Mechanismus, der im CFD-Modell integriert ist, kann beispielsweise zur Berechnung der Nitratzersetzung verwendet werden. Die Abbildungen zeigen einen Querschnitt eines Belüftungstanks in einer Kläranlage.
Der Optimierungsprozess kann nach dem Prinzip der IST-(As-Is-)Bewertung und gezielten Optimierungsmaßnahmen (Layout und Betriebsszenarien) verbessert werden.
Typische CFD-Schwerpunkte (je nach Umfangsbereich) umfassen:
- Optimierung des Mischbehälters und Prüfungen der Positionierung / Anordnung des Mischers
- Belüftungsanalyse (Luft-/Sauerstoffinjektion) zur Verbesserung der Sauerstoffnutzung und Sauerstoffverteilung
- Chemische Injektionsmodellierung (Dosierorte und Mischverhalten)
- Sedimentationsverhalten und Vorhersage der Schlammablagerung
- Rückspülflusssimulation (wo relevant)
- Unterstützung für die Überwachung der Abwasser-Compliance in prozessgetriebenen Projektansätzen
Hier sind einige Beispiele für mögliche Berechnungen:
- Verdichter, Mischer und Lüftungspumpen
- Nitrat/Ammonium, Phosphate und CSB
- Verbesserung der Sauerstoffnutzung
- Variation der Belüftung oder auch von Rühr- und Belüftungsanordnungen
Prozess-/Designunterstützung über CFD hinaus
Wir unterstützen zudem Themen wie Neutralisation, Schwermetallausfällung, Feststoff-Flüssigkeits-Trennung, Filtration sowie Schlammverdickung/Entwässerung und Schlammbehandlung (projektabhängig).
Rauchgasreinigung
Die Anforderungen an Anlagen zur Rauchgasbehandlung, egal ob bestehende oder geplante Anlagen, werden zunehmend komplex. Ein Schwerpunkt liegt auf der Flexibilität hinsichtlich der Brennstoffqualität und der Erhöhung der Lastgradienten. Ein weiterer Fokus liegt auf reduziertem Eigenverbrauch und einer Verlängerung der Betriebszeiten zwischen den Reinigungen.
Wir bieten eine Bewertung der tatsächlichen Situation unabhängig von den Lieferanten sowie Prüfungen Ihres Projektdesigns während der Planungsphase.
Je nach Aufgabe umfasst unsere CFD-Bewertung die Durchflussverteilung, den Druckabfall, Temperaturprofile und die Mischungsqualität (z. B. Injektions-/Mischleistung).
Gerne entwickeln wir auch spezifische Modelle für REA, SCR, SNCR, E-Filter und Textilfilter.
Rauchgasentschwefelung
Wir analysieren Gas-Flüssigkeit-Wechselwirkung, Düsensprühverteilung, Zweiphasenfluss und Tröpfchenverhalten sowie Druckabfall und Temperaturprofil, wo erforderlich.
Eine Optimierung kann durchgeführt werden für:
- Druckverlust
- Verringerung des L/G-Anteils bei konstanter Trennung
- Reduzierung des RG-Wandeffekts
- Düsenpositionierung
- Positionierung des Wandrings
- Einsätze für das Fach
- Sumpfniveau
- O₂-Injektion
- Einlass- und Auslassfluss
Planungs-/Designunterstützung:
- Absorber-Designprüfungen
- Düsenlayout
- Pumpengröße
- Materialauswahl
Staubentfernung: E-Filter, Textilfilter
Wir optimieren bestehende Anlagen und Installationen sowie solche, die sich noch in der Planungsphase befinden. Unsere Analysen zielen nicht nur darauf ab, den Grad der Trennung zu verbessern, sondern auch den Energieverbrauch zu verbessern und den Einsatz von Prozessmedien zu reduzieren. In unseren Rechenprojekten stellen wir die einfache Umsetzung des Projektplans sicher, und wir pflegen enge Kontakte zu den Lieferanten.
Typische CFD-Schwerpunkte sind Strömungsgleichmäßigkeit, Partikelverfolgung und Vorhersage der Sammlungseffizienz (sofern zutreffend).
Eine Optimierung kann durchgeführt werden für:
- Druckverlust
- Einlass- und Auslassfluss
- Grad der Trennung
- Reduzierung des Medien- und Energieverbrauchs
- Spezielle Betriebsmodi
SCR (DeNOx)
Egal, ob Sie Hilfe bei der Projektplanung oder in der späteren Betriebsphase benötigen: Unsere Fluidberechnungen und unsere Projektexpertise unterstützen Sie bei der Nachrüstung oder Optimierung Ihrer SCR-Installation. In Zusammenarbeit mit unseren erfahrenen Partnerunternehmen können wir Ihnen auch den physischen Modellbau und die Messungen vor Ort anbieten. So erhalten Sie eine umfassende All-in-One-Unterstützung für Ihr gesamtes Projekt.
Unser SCR/SNCR-Scope umfasst NH₃-Injektionsmodellierung, Injektionspunktoptimierung, Mischqualitätsanalyse, Geschwindigkeitsprofiloptimierung und Katalysatorflussgleichmäßigkeit (je nach Projektumfang).
Eine Optimierung kann durchgeführt werden für:
- Unterstützung der Layoutplanung
- Optimierung der Kanalgeometrie
- Entwurf und Bau von statischen Mischern und Wandlern
- Optimierung der NH₃-Injektion, NH₃-Mischung und NH₃(l)-Verdampfer
Planungs-/Designunterstützung:
- Reaktorgröße
- Katalysatorlayout
- NH₃-Einspritzgitterdesign
- Statische Mischerspezifikation