Simulation des Einsatzes von Ersatzbrennstoffen in Drehrohröfen zur Zementklinkerherstellung: Fid-Bau Portal

Simulation des Einsatzes von Ersatzbrennstoffen in Drehrohröfen zur Zementklinkerherstellung

Ghenda, J.T.O.

Die Zugabe von Ersatzbrennstoffen in Form von stückigen Abfällen im Drehrohrofeneinlauf beeinflusst sowohl die zuzuführende Menge an Regelbrennstoffen als auch deren Aufteilung auf den Calcinator und den Drehrohrofen. Die genaue Aufteilung ergibt sich aus dem Grad des Ausbrandes des Abfallbrennstoffes im Drehrohrofen. Um diese Zusammenhänge quantitativ vorhersagen zu können, wurde ein mathematisches Modell für den Drehrohrofen entwickelt. Berücksichtigt wurden dabei Materialtransport (radialer und axialer Feststofftransport, Verweilzeitverhalten, usw.), Mischung (Vermischung und Entmischung), Wärmetransport (Wärmeübertragung durch Konvektion und Strahlung sowie Wärmeleitung), Stofftransport (Stoffübertragung und Diffusion) und die chemische Kinetik. Für die Berechnung wurden als Ersatzbrennstoffe Altreifen und Altholz gewählt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Zugabe von Ersatzbrennstoffen in der Zusatzfeuerung eines Drehrohrofens zu einer Änderung des Energiebedarfs der gesamten Zementklinkeranlage führt. Weiterhin verdeutlichen die Ergebnisse, dass infolge der Verbrennung der eingesetzten stückigen Ersatzbrennstoffe die Gastemperatur im Ofeneinlauf zunimmt. Im Gegensatz dazu nimmt das Maximum der Gastemperatur in der Sinterzone des Drehrohrofens ab. Die Zunahme der Gastemperatur im Ofeneinlauf führt zur Änderung der Energieaufteilung zwischen Calcinator und Drehrohrofen, die nicht nur von den Eigenschaften und der Menge des eingesetzten Brennstoffs abhängig ist, sondern auch von dessen Abbrandverlauf im Drehrohrofen bestimmt wird. Aus den Ergebnisse geht hervor, dass für die Berechnung des Wärmetransportes im Drehrohrofen eine Abbrandfunktion des aus dem Ersatzbrennstoff gebildeten Restkokses frei gewählt werden kann, solange diese untere Anpassung geeigneter Parameter den Abbrandverlauf und die Umsetzungsgeschwindigkeit angenähert wiedergibt. Weiterhin ergibt sich ein S-förmiger Verlauf des Umsatzes des Restkokses im Drehrohrofen. Daraus kann geschlossen werden, dass sich eine ortsabhängige Exponentialfunktion für die Beschreibung des Umsatzverlaufs des Restkokses im Drehrohrofen gut eignet. Die Form dieser Funktion entspricht derjenigen, die für die Flamme bereits bekannt ist.