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Mathematische Modelle zum Prozess des Brennens von Zementklinker - Teil 1: Reaktionen und Grundoperationen

Locher, G.

Während in vielen Industriezweigen die mathematische Modellierung der jeweiligen Prozesse bereits weit vorangeschritten ist, existieren für den Prozess des Brennens von Zementklinker in Drehofenanlagen der Zementindustrie bisher nur wenige Ansätze. Ein wesentlicher Grund hierfür ist die Komplexität der Wärmeübertragung, über die nur vergleichsweise wenig bekannt ist, und die gleichzeitig mit chemischen, physikalischen und mineralogischen Reaktionen stattfindet. Mit dem im Beitrag beschriebenen mathematischen Modell lassen sich die Wärme- und Stoffübertragungsvorgänge von der Aufgabe des Ofenmehls in einen Zyklonvorwärmer bis zum Austritt des Klinkers aus dem Kühler berechnen. Das Modell basiert auf Energie- und Stoffbilanzen und besteht aus Einzelmodellen für die Anlagenkomponenten Vorwärmer, Calcinator, Gasabzug (Bypass), Drehrohrofen und Rostkühler. Die Modelle sind rechnerisch durch die Brenngut-, Gas- und Staubflüsse miteinander gekoppelt und erlauben die Berechnung eines stationären Zustands für die gesamte Drehofenanlage. Im ersten Teil werden die Grundlagen des Modells beschrieben. Hierzu gehören die Berechnungen der Material- und Gasströme, der Feuerung sowie des Mischens und Aufheizens von Gasen und Feststoffen. Drei weitere Teile befassen sich mit den einzelnen Anlagenkomponenten und im letzten Teil werden Ergebnisse zur Gesamtanlage vorgestellt. (Zweisprachiges Dokument: Deutsch/Englisch) (wird fortgesetzt)