Zugl.: Dresden, Techn. Universiẗat, Diss., 2007.

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2008

Zugl.: Kassel, Univ., Diss., 2005

Universiẗat, Diss., 2005--Kassel. / Download lizenzpflichtig.

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2008.

Universiẗat, Diss., 2005--Kassel.

Zugl.: Berlin, Techn. Univ., Diss., 2009

Techn. Universiẗat, Diss., 2003--Berlin.

Bei der Zementherstellung wird ein wesentlicher Teil thermischer Energie für das Brennen des Zementklinkers im Drehrohrofen aufgewendet. Heutzutage werden parallel zu den fossilen Brennstoffen Ersatzbrennstoffe (EBS) eingesetzt, die erstere substituieren. Die Zementhersteller streben eine Erhöhung des EBS-Anteils an, um ihre Wettbewerbssituation zu sichern bzw. zu verbessern. Neben wirtschaftlichen sind insbesondere auch ökologische Vorteile zu nennen. So kann der Einsatz von EBS etwa zur Verminderung klimarelevanter CO₂-Emissionen beitragen. Ziel des Forschungsprojektes war es, diejenigen Brennstoffpartikel im EBS zu identifizieren, die nicht vollständig in der Flamme verbrennen, im Klinkerbett umgesetzt werden und dabei potenziell die Ausbildung der Klinkerphasen beeinträchtigen können, z.B. durch lokal reduzierende Brennbedingungen. Dabei sollten deren Wechselwirkungen mit dem Klinker genauer untersucht werden. Basierend darauf sollten Empfehlungen zur EBS-Qualität und Erhöhung des EBS-Einsatzes erarbeitet werden. Im Projekt wurde ein repräsentatives Bild der in Deutschland eingesetzten EBS erstellt und mittels CFD-Simulation die Auftreffschwerpunkte und Eigenschaften von EBS-Partikeln in einer typischen Ofenanlage ermittelt. Erstmals wurde eine Methode entwickelt, mit der der Umsatz von Brennstoffpartikeln im Klinkerbett in einem Laborofen simuliert werden kann. Mittels eines ausführlichen Laborprogramms wurde das Verständnis der Abläufe und Zusammenhänge deutlich erweitert. Als ungünstig einzustufende Brennstoffpartikel und Sinterzeiten wurden anhand einer Bewertung der Klinker-Qualitätsparameter identifiziert. Bei einem Werksversuch und begleitenden CFD-Simulationen wurde dies weitgehend bestätigt. Es wurde ein Tool entwickelt und bereitgestellt, mit dem sich die Flugweite von EBS-Partikeln berechnen lässt, um gezielt Optimierungen durchführen zu können. Betreiber von Zementwerken werden dadurch Erkenntnisse und ein Werkzeug an die Hand gegeben, um den EBS-Einsatz ohne negative Auswirkungen auf die Produktqualität weiter erhöhen zu können.

Bei der Zementherstellung wird ein wesentlicher Teil der thermischen Energie für das Brennen des Zementklinkers im Drehrohrofen aufgewendet. Heutzutage werden als Ersatz für fossile Brennstoffen vorwiegend Alternativbrennstoffe im Klinkerbrennprozess eingesetzt. Ein Großteil davon sind abfallbasierte, mechanisch aufbereitete flugfähige Fraktionen (Ersatzbrennstoff, EBS). Aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten und um CO₂-Emissionen zu reduzieren, streben die Zementhersteller eine Erhöhung des EBS-Anteils an. Idealerweise sollte der EBS durch entsprechende Aufbereitung so vorkonditioniert sein, dass er ausreichend homogen hinsichtlich wesentlicher verbrennungstechnischer Parameter ist. Dies erleichtert es dem Betreiber, einen gleichmäßigen Ofenbetrieb sicherzustellen und eine Beeinträchtigung der Klinkereigenschaften zu vermeiden. Voraussetzung hierfür ist, dass die Qualitätsanforderungen an den EBS möglichst genau beschrieben, überprüft und mit dem EBS-Lieferanten abgestimmt werden können. Ziel des Projektes war es, der deutschen Zementindustrie einen neuartigen Prüfapparat zur quasi-kontinuierlichen Eingangskontrolle der EBS-Lieferungen als Gebrauchsmuster zur Verfügung zu stellen. Hierzu wurde erstmals ein System entwickelt, konstruiert und getestet, dass auf einer schnellen, technisch robusten und effizienten Charakterisierung von Flugfähigkeit, Feuchte und stofflicher Zusammensetzung basiert. Die Erprobung in Zementwerken hat ergeben, dass das System geeignet ist, um damit die EBS-Qualität fortlaufend zu überprüfen. Bei Betriebsversuchen konnten Änderungen der EBS-Feuchte und -Flugfähigkeit detektiert und quantifiziert sowie die stoffliche Zusammensetzung bestimmt werden. Bei Absinken der EBS-Qualität wurde eine Beeinträchtigung der Klinkereigenschaften (Braunverfärbung) festgestellt. Der Betrieb des Schnellprüf-Verfahrens kann dazu beitragen, diesem Effekt durch Anpassung der EBS-Qualität entgegenzuwirken und so die EBS-Einsatzrate zu erhöhen.