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TU Clausthal auf der THERMPROCESS 1999

03.06.1999 - (idw) Technische Universität Clausthal

Das Institut für Energieverfahrenstechnik und Brennstofftechnik der TU Clausthal ist mit einer ganzen Reihe von Forschungsarbeiten im Rahmen der Forschungsgemeinschaft Industrieofenbau-Sonderschau, Halle 9, Stand A50/B51 auf der diesjährigen THERMPROCESS 99 vom 9. - 15. Juni in Düsseldorf vertreten. Die Clausthaler Wissenschaftler stellen erfolgreiche Modelle für die Prozeßoptimierung vor.

Erweiterung "konventioneller" Regelstrecken von Brennkammerfeuerungen zur NOx-Emmissionsminderung bei wechselnden Brennstoffen

Das Institut für Energieverfahrenstechnik und Brennstofftechnik beschäftigt sich mit der Einbindung von feuerungstechnischen Primärmaßnahmen wie Luftstufung und Abgasrückführung in vorhandene, "konventionelle" Regelstrecken von Feuerungsanlagen mit dem Ziel, bei bekannten und unbekannten Änderungen von Eintrittsgrößen, wie z.B. der Brennstoffzusammensetzung und des Lastzustandes, NOx-Emissionen zu minimieren.
Für diese Zielsetzung ist das entsprechende Wissen über die Haupteinflußgrößen für die Bildung und Reduktion von NOx-Emissionen in die Anlagenregelung zu integrieren. Dazu ist ein Prozeßmodell entwickelt worden, das in der Lage ist, Änderungen von Eintrittsgrößen zu ermitteln (Analysenmodell) und darüber hinaus durch Simulation von Primärmaßnahmen NOx-Minima zu berechnen (Schadstoffmodell) unter Berücksichtigung von anlagenspezifischen Parametern (Basismodell). Um ggf. Unterschiede zwischen berechneten und real vorhandenen NOx-Minima ausgleichen zu können, ist eine geeignete Regelungsstrategie erarbeitet worden, die mit Hilfe des Prozeßmodells ausgehend von berechneten NOx-Minima real vorhandene an Verbrennungsanlagen realisiert.

Prozeßmodell des kokslosen Kupolofens (KLKO)

Der kokslose Kupolofen wird zum Schmelzen von Gußeisen eingesetzt. Er ist ein im Gegenstromprinzip arbeitender Schachtofen, bei dem in der Beschickungssäule (Roheisen, Schrott, Gußbruch) kontinuierlich von unten nach oben von heißem Abgas durchströmt wird. Es gibt derzeit neben dem KLKO kein anderes Schmelzaggregat für Gußeisen, das mit vergleichbar geringem Energieverbrauch beim Schmelzen von festen Einsatzmaterialien bis zu einer Abstichtemperatur von 1400 Grad Celsius auskommt. Des weiteren emittiert der KLKO im Vergleich zum Kokskupolofen wesentlich weniger Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Staub; mithin eine sowohl wirtschaftlich wie umweltpolitisch sinnvolle Alternative. Er wird in der Praxis allerdings erst eingeschränkt eingesetzt, weil die Kenntnisse über verfahrenstechnische und metallurgische Grundlagen bislang gering waren. Das Institut für Energieverfahrenstechnik und Brennstofftechnik konnte jetzt ein tragfähiges Prozeßmodell entwickeln, welches den Einfluß der wesentlichen Betriebsgrößen, wie z. B. Brennerleistung, Schmelzleistung, Abstichtemperatur, spezifische Oberfläche etc. auf das Schmelzverhalten des KLKO beschreibt. Das Prozeßmodell gibt Leitlinien für die Projektierung neuer Öfen und hilft, bestehende Anlagen zu optimieren.

Gegenstromkühlung in einem Schüttgutreaktor

Das in einem Reaktor thermisch behandelte Schüttgut muß vor seinem Austrag in der Regel gekühlt werden. Das geschieht üblicherweise im Gegenstrom. Die Strömungs- und Temperaturprofile hängen im allgemeinen vom Massenstrom und von der Korngröße des Schüttgutes sowie insbesondere vom Kapazitätsstromverhältnis und von der Strömungsführung des Kühlgases ab, die ihrerseits von der Schachtgeometrie, der Zahl und der Lage der Gaseintrittsöffnungen sowie der Gaseintrittsrichtung beeinflußt wird. Um die Abhängigkeit der Kühlung von derartigen Parametern zu bestimmen, wurde ein mathematisches Modell erstellt und dazu ein Berechnungsprogramm entwickelt.

Abkühlverhalten heißer Metalloberflächen bei der Tauchkühlung

Metallische Güter und Werkstoffe müssen nach dem Gießen oder nach Wärmebehandlungsprozessen definiert abgekühlt werden, um die erwünschten Werkstoffeigenschaften (Härte, Festigkeit usw.) zu erzielen. Dazu können verschiedene Kühlverfahren eingesetzt werden. Für die Tauchkühlung ist ein Verfahren entwickelt worden, mit dessen Hilfe Aussagen über den Einfluß einzelner Parameter, wie Art (Wasser, Öl etc.), Qualität des Kühlmittels (Salz-, Gasgehalt usw.), Oberflächenbeschaffenheit, Kühlmitteltemperatur usw. auf den Wärmeübergang beim Abkühlen metallischer Werkstoffe getroffen werden können.

Optimierung der Verbrennung im Calcinator von Anlagen zur Herstellung von Portlandzementklinker

Beim Klinkerbrennprozeß wird aufgrund der für einen guten Sinterprozeß erforderlichen Verbrennungstemperaturen von 1800 - 2000 Grad Celsius in der Primärfeuerung eines Drehrohrofens relativ viel Stickoxid gebildet. Dieses wird mit den Verbrennungsabgasen in den sogenannten Calcinator transportiert, wo aufgrund der Verbrennung von Sekundärbrennstoffen weiteres Stickoxid entsteht. Die Stickoxidkonzentrationen am Anlagenende müssen unter 500 Milligramm Stickoxid pro Kubikmeter bei Neuanlagen bzw. 800 Milligramm pro Kubikmeter bei Altanlagen abgesenkt werden. In einem Forschungsvorhaben wurde die Optimierung der Verbrennung im Calcinator mittels einer im Hinblick auf Brennstoff-, Brenngut- und Luftstufung mehrstufigen Prozeßführung untersucht.


Weitere Informationen:
TU Clausthal
Institut für Energieverfahrenstechnik und Brennstofftechnik
Tel. 0 53 23 72 20 32 - 34, Fax. 0 53 23 72 31 55
http://www.ievb.tu-clausthal.de
Agricolastraße 4
38678 Clausthal-Zellerfeld
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