Weniger Umweltbelastung, mehr Energieausbeute: Forscher der Hochschule Niederrhein verbessern die Zementherstellung
Was sich im Innern eines Drehrohrofens bei der Herstellung von Zement abspielt, hat kein menschliches Auge je gesehen. Kunststück, denn hier herrschen Temperaturen von 1.400 Grad Celsius und mehr. Trotzdem wollen Forscher aus Krefeld und Aachen in Kooperation mit drei Unternehmen diesen Prozess beeinflussen. Ein neuartiges Automatisierungskonzept soll - bei gleichbleibender Produktqualität - weniger Brennstoffkosten, eine messbare Senkung der Umweltbelastung und eine Erhöhung der Energieeffizienz ermöglichen. Genutzt werden dazu Modelle, die am Institut für Modellbildung und Hochleistungsrechnen (IMH) der Hochschule Niederrhein von den Professoren Dr. Peter Farber und Dr. Peer Ueberholz und ihrem Team in Zusammenarbeit mit den Partnern erforscht und entwickelt werden. Know-how der Fachbereiche Maschinenbau/Verfahrenstechnik und Elektrotechnik/Informatik wird dabei interdisziplinär verschmolzen. Das Bundesforschungsministerium unterstützt das Projekt, dessen Träger das Forschungszentrum Karlsruhe ist. Beteiligt sind ferner das Institut für Regelungstechnik der RWTH Aachen, das auf Verfahrens- und Strömungstechnik spezialisierte Ingenieurbüro Aixprocess, der Baustoffhersteller Cemex sowie der Anlagenbauer KHD Humboldt Wedag GmbH. Im Programm "Forschung für die Produktion von morgen" wird das Projekt vom Bund für drei Jahre unterstützt.
Nach dieser Zeit soll das erarbeitete Regelungskonzept auf neue und auch ältere Zementwerke übertragen werden können. Auch Unternehmen der Grundstoffindustrie, der chemischen Industrie und der Energietechnik, die Hochtemperaturprozesse nutzen, können von den Ergebnissen profitieren. Bis dahin sind von den Forschern und ihren Industriepartnern jedoch noch zahlreiche offene Fragen zu klären. Sie konzentrieren sich auf die Prozesse, die beim Brennen der Rohstoffe für die Zementgewinnung im Drehrohrofen ablaufen. Diese Prozesse sind umso schwieriger zu kontrollieren und beeinflussen, als dazu aus Kostengründen zunehmend Altreifen, Kunststoff-, Papier- und Textilabfälle verwendet werden, die jedoch zu Schwankungen beim Heizwert führen und höchst unterschiedlich ausbrennen. Die bestehenden Systeme zur Prozessführung können beim Einsatz dieser Sekundärbrennstoffe wegen der fehlenden automatischen Steuerung nicht die höchste Effizienz erreichen.
Die Krefelder Wissenschaftler wollen vor allem Modelle entwickeln, die die im Ofen ablaufenden Prozesse wirklichkeitsgetreu abbilden. Ein hier installiertes Kamerasystem soll zusätzliche Informationen liefern, besonders zu dem thermischen Zustand im Inneren. Dis Basis bilden Strömungssimulationen von aixprocess. Die Modelle mit ihren riesigen Datenmengen werden anschließend reduziert, damit sie bei der Zementproduktion online zur Regelung und Optimierung des Herstellungsprozesses eingesetzt werden können. Dazu werden spezielle Modelle genutzt, die am IMH der Hochschule Niederrhein erforscht und entwickelt werden. Die neuartige Regelung wird während des Projekts in einem Zementwerk der Cemex erprobt. Mit dem Konzept soll es sogar möglich sein, je nach gewünschter Produktqualität die dafür geringstmögliche Temperatur vorzuwählen.
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