Die Rostfeuerung ist eine der ältesten Feuerungstechniken für Feststoffe. Aufgrund ihrer geringen Anforderungen an die Brennstoffqualität, ihrer Flexibilität und Robustheit sowie der relativ geringen Investitions- und Betriebskosten werden Rostfeuerungen heutzutage standardmäßig zur thermischen Nutzung von Siedlungsabfällen und festen Biomassen in industriellem Umfang herangezogen. Wechselnde Brennstoffeigenschaften sowie steigende Brennstoffkosten und gesetzliche Auflagen erschweren dabei eine technisch wie wirtschaftlich optimale Betriebsweise. Als Folge der Erneuerbare-Energien-Richtlinie der EU mit dem angestrebten Ausbau der Biomassenutzung ist zusätzlich eine verstärkte Nutzung dieser Feuerungstechnik zu erwarten.
Bedingt durch den rasanten Fortschritt der Computertechnik hat sich die numerische Strömungssimulation ('Computational Fluid Dynamics', CFD) zu einem effizienten und verlässlichen Ingenieurwerkzeug zur Berechnung und Optimierung feuerungstechnischer Fragestellungen entwickelt. In der vorliegenden Arbeit wird ein numerisches Modell vorgestellt, das die relevanten physikalischen und chemischen Teilprozesse bei der thermischen Nutzung fester Brennstoffe in Rostfeuerungsanlagen allgemeingültig und umfassend beschreibt. Ausdrücklich werden dabei die strömungsmechanischen und thermischen Wechselwirkungen zwischen Brennstoffbett und darüberliegendem Gasbereich berücksichtigt. Um die Rechenzeit auf ein angemessenes Maß zu begrenzen, wird die Implementierung des Brennstoffbetts auf Basis einer mehrphasigen Betrachtung interagierender Kontinua (sogenannte 'Euler'-Phasen) gewählt.
Die Sensitivität der Modellergebnisse gegenüber bedeutsamen Modellparametern wird untersucht und auf ihre Plausibilität hin überprüft. Die aufwändige Validierung des Modellansatzes erfolgt durch den Vergleich mit detaillierten Messergebnissen aus realen Rostfeuerungsanlagen unterschiedlichen Maßstabs. Das Modell stellt dabei, unabhängig von der Anlagengröße und dem Betriebszustand, seine prinzipielle Eignung zur Vorhersage von Absolutwerten und Profilen der Temperaturen und der Gaskonzentrationen im Feuerraum unter Beweis.
Durch die Verwendung eines NEC SX Supercomputers lassen sich Rechenzeiten von weniger als 24 Stunden realisieren. Damit ist eine weitere wichtige Voraussetzung erfüllt, um das Modell als ingenieurtechnisches Werkzeug zur Untersuchung und Optimierung industrieller Rostfeuerungsanlagen nutzen zu können.