Thema:

Untersuchung des Einflusses von Sekundärbrennstoffen auf die Ansatzbildung in Drehrohröfen der Zementindustrie

Forschungsstelle:

Ruhr-Universität Bochum, Lehrstuhl für Energieanlagen und Energieprozesstechnik (LEAT)

Forschungsinstitut der Zementindustrie

AiF – Fördernummer: 19833 N

Laufzeit: 01.12.2017 – 30.11.2020

Kurzfassung:
In Drehrohröfen zur Zementklinkerherstellung führt eine verstärkte Ansatzbildung häufig zu kostenintensiven Produktionseinschränkungen und Anlagenstillständen. Bisherige, häufig empirische Untersuchungen und Betriebserfahrungen zeigen, dass die Ansatzbildung maßgeblich durch die Temperaturverteilung im Ofen und durch niedrigschmelzende Alkalien-Mineralverbindungen (z.B. Alkalichlorid und Alkalisulfat) im Brenngut bestimmt wird.

Die beim Einsatz von Ersatzbrennstoffen (EBS) veränderte Wärmefreisetzung und Flammengeometrie sowie die über den Brennstoff zusätzlich eingebrachte Menge an Chlor und Schwefel, führen in der Regel zu einer kritischen Ansatzbildung und begrenzen daher die Einsatzmenge dieser Brennstoffe.

Das beantragte Projekt soll den derzeitigen Wissensstand dahingehend erweitern, dass die Zustände in der Anlage beim Einsatz von Ersatzbrennstoffen besser erfasst und quantifiziert werden können. Hierzu sind vertiefte Kenntnisse über die örtlich im Ofen ablaufenden gas- und feststoffseitigen Prozesse sowie deren Einfluss auf die sich einstellenden Ansatzprofile erforderlich.

Es soll ein iteratives Vorgehen mittels gekoppelten CFD- und Prozessrechnungen unterstützt von Werksmessungen angewandt werden, um die Ursachen der Ansatzbildung in Drehrohöfen genauer untersuchen und kritische Zustände identifizieren zu können. Gemessene Drehrohr-Außenwandtemperaturen dienen als Randbedingung zur Berechnung der lokalen Ansatzdicke mittels der zu entwickelnden CFD- und Prozessrechnungskopplung.

Die geplante Bereitstellung von Handlungsempfehlungen kann es Zementwerksbetreibern ermöglichen, die Betriebsweise der Anlagen ansteigende EBS-Mengen anzupassen und zusätzliche Kriterien bei der Brennstoffauswahl zu berücksichtigen. Die dokumentierten Ergebnisse bieten weiterhin die Möglichkeit, Probleme und Betriebsstörungen beim Einsatz von EBS frühzeitig erkennen und zielgerichtet beheben zu können, um so Produktionseinschränkungen oder Stillstände zu minimieren.