Flug- und Ausbrandverhalten von Ersatzbrennstoffen in Zementdrehrohröfen

Zemente haben als Grundbaustoff für die unterschiedlichsten Bauaufgaben eine große Bedeutung. Rohstoffe für die Herstellung von Portlandzementklinker sind Kalksteine und Tone, die in gemahlener und getrockneter Form in Drehrohröfen zu Zementklinker verarbeitet werden. In Abbildung 1 ist ein solcher Drehrohrofen dargestellt. Bevor das Rohmehl in den Ofen gelangt, wird es in Vorwärmeranlagen durch die Abgase des Ofens auf 800 °C am Ofeneingang aufgeheizt und Kohlendioxid wird aus dem Kalk freigesetzt. Durch die Drehung des geneigt liegenden Rohrs bewegt sich das Mehl von der Aufgabestelle zur Flamme am unteren Ofenende.

Der Beitrag beschreibt ein Kooperationsprojekt eines Anlagenbauers pneumatischer Fördersysteme für Brennstoffe der Zementindustrie und eines Forschungsinstitutes. Die Ergebnisse dieses Projekts werden zur Optimierung der Fördersysteme und der Identifizierung problematischer EBS-Fraktionen (EBS = Ersatzbrennstoff) genutzt. Um das Flug- und Verbrennungsverhalten von EBS in einem Zement-Drehrohrofen zu bestimmen, werden experimentell bestimmte Parameter benötigt, die in einem Rechenmodell zusammengeführt werden können. Mittels eines solchen Modells soll die Flugbahn einzelner Partikel durch eine Brennerflamme im Drehrohrofen berechnet werden. Experimentelle Informationen über die Verweilzeit der EBS-Partikel in der Brennerflamme und über die Flugbahn werden durch ein Windsichtungsverfahren ermittelt, das als Ergebnis die spezifische Flugweite und deren Abhängigkeit von der Austrittsgeschwindigkeit liefert. Bei gleichzeitiger Bestimmung der Sinkgeschwindigkeit können die Ergebnisse genutzt werden, um die Flugbahn und durchschnittliche Fluggeschwindigkeit zu ermitteln. Die Sinkgeschwindigkeit wird in einem speziellen Fallschacht, der bei Fraunhofer UMSICHT entwickelt wurde, bestimmt. Diese Daten werden mit einem Modell zur Beschreibung des Verbrennungsverhaltens kombiniert. Das Verbrennungsmodell berücksichtigt das Schrumpfen des Partikels, die Freisetzung flüchtiger Bestandteile und die Vergasung des fixen Kohlenstoffs während des Verbrennungsprozesses. Die hierzu notwendigen Daten, wie z. B. die Freisetzungsgeschwindigkeit der flüchtigen Bestandteile und deren Heizwerte in Abhängigkeit von der Temperatur, werden durch analytische Methoden bestimmt, die teilweise von Autoren dieses Beitrags entwickelt wurden.



Copyright: © Wasteconsult International
Quelle: Abfallforschungstage 2008 (Juni 2008)
Seiten: 13
Preis inkl. MwSt.: € 6,50
Autor: Dipl.-Ing. (FH) Philipp Danz
Dr. Thomas Marzi
Dr.-Ing. Asja Mrotzek-Blöß
Dr.-Ing. Luigi Di Matteo
Günther Marotz

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