Optimierung von Kalzinatoren in der Zementindustrie

Zusammenfassung: Innerhalb der Pyroprozesstechnik zur Herstellung von Zement befassten sich die meisten Entwicklungen der letzten Jahre mit dem Kalzinator. Neben dessen ursprüngliche Aufgabe, das Rohmehl zu kalzinieren, trat die Anforderung möglichst hoher Einsatzraten von oftmals grobstückigem Sekundärbrennstoff immer öfter in den Vordergrund. Dies stellt besondere Herausforderungen an die Gestaltung von Kalzinatoren, da ein sicheres Zünden und Ausbrennen des Brennstoffes oftmals Gestaltungsmerkmale erfordert, die im Widerspruch zu den Erfordernissen zur möglichst gleichmäßigen Entsäurung stehen. Zur Lösung der sich dadurch ergebenden Optimierungsaufgabe ist ein detailliertes Prozessverständnis notwendig, welches mit Hilfe von CFD (Computational Fluid Dynamics)-Methoden erschlossen werden kann. Darüber hinaus kann mit Hilfe der Simulationsrechnung die Optimierung des Kalzinators preiswert am Computer vorangetrieben werden, ohne mehrmalige Modifikationen der Produktionsanlage durchführen zu müssen. Dieser Beitrag beschreibt wesentliche Aspekte der Zusammenhänge der Aufgabenstellung und schließt mit einem Beispiel zur CFD-gestützten Optimierung eines Kalzinators zum Einsatz von Reifenschnitzeln.

1 Entwicklungsstand der Brenntechnik

Seit der Einführung der Kalzinatortechnik in den 1960-er Jahren hat sich kein weiterer vergleichbarer Technologiesprung in der Pyroprozesstechnik zur Herstellung von Zement ergeben. Steinbiss gibt in [1] einen guten Überblick über die frühen Entwicklungen der Kalzinatortechnik sowie bereits einen Ausblick auf die Wirtschaftlichkeitsaspekte der Reststoffverbrennung. Neben einigen maschinentechnischen Innovationen im Bereich der Mahltechnik [2–8] hat es im Bereich der Brenntechnik in den letzten Jahren einige Entwicklungen bei der Kalzinator- und...

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