Prozessinnovation und Energieeinsparung in der Zement- und Sekundärbrennstoff verwertenden Industrie durch den Einsatz von alkalikorrosionsbeständigen Schichten und Komponenten. Abschlussbericht

Neue Brennstoffe aus dem Bereich der sekundären Rohstoffe finden in der Zementindustrie zunehmend Anwendung. Dadurch werden Elemente in den Brennraum eingetragen, die zu einer vermehrten Alkalikorrosion der Ofenausmauerung und des Stahlgerüstes führen und die Standzeiten verkürzen. Um die Bildung von Alkalikondensat zu unterdrücken, wird oberhalb des Taupunktes gearbeitet und gezielt Wärme in die Ofenwände geleitet, die als Verluste in die Umgebung abgegeben werden. Innerhalb des Vorhabens sollen neue, alkalikorrosionsbeständige keramische Schutzschichten und Komponenten entwickelt werden, die zur Reduzierung von Energieverlusten und Emissionen in Hochtemperaturprozessen und zur Prozessinnovation beitragen. Die Aufgabe des Fraunhofer IKTS innerhalb des Forschungsverbundes besteht in der Entwicklung und Herstellung von korrosionsbeständigen Schutzbauteilen aus β-Tonerde für metallische Komponenten der Stahlverankerung mittels des keramischen Spritzgießens. Traditionell ist die Zementindustrie in Deutschland beheimatet. Da der Prozess einen hohen Energiebedarf bedingt, müssen ständige technologische Weiterentwicklungen auf dem Gebiet der Energieeffizienz und der Ausnutzung alternativer Ressourcen die internationale Konkurrenzfähigkeit sicherstellen. Innerhalb des Vorhabens wurden Korrosionsprobleme, die mit dem Einsatz sekundärer Brennstoffe als Ersatz für fossile Brennstoffe verbunden sind, adressiert. Es konnten wesentliche Fortschritte erzielt werden, zu denen die Entwicklung der Schutzkappen in diesem Teilprojekt einen wichtigen Beitrag geleistet hat. Die Stahlanker konnten mit Hilfe der Schutzröhrchen effektiv vor dem korrosiven Angriff der alkalihaltigen Ofenatmosphäre geschützt werden. Da nach dem Abbruch des Testfeldes noch keine Schädigung der geschützten Anker ersichtlich war, kann von einer erheblichen Standzeiterhöhung ausgegangen werden. Damit ist in erster Linie eine Erhöhung der Produktivität durch Verringerung von Totzeiten, die eine Erneuerung oder Reparatur der Ofenausmauerung beinhaltet, verbunden. Weiterhin ergeben der Wegfall von Ab- und Anfahrprozessen eine bessere Ausnutzung der Produktionskapazität. Neben diesem hohen wirtschaftlichen Nutzen ist damit auch ein ökologischer Nutzen verbunden. Es kann tendenziell eine bessere Wärmedämmung der Öfen angestrebt werden, da eine Vermeidung von Alkalikondensat nicht mehr vorrangig ist. Abwärmeverluste können minimiert und damit der Rohstoffeinsatz verringert werden, was neben der effektiven Ausnutzung des Brennmaterials eine Reduzierung der CO 2-Emissionen beinhaltet. Für den praktischen Einsatz scheinen die Schutzröhrchen geeignet zu sein, da der Projektpartner und Endanwender Lafarge den geringen Montageaufwand als positiv einschätzt. Damit erweisen sich die dichten Schutzröhrchen als zielführend auf dem Weg zu Erhöhung der Produktivität, Effektivität und Energieausnutzung von großen Ofenaggregaten. Das hohe Interesse der Projektpartner an der Weiterführung der Thematik zeigt die Relevanz für die gesamte Branche. Die innerhalb des Projektes gefunden Erkenntnisse sind nicht nur direkt für Zementwerke von Bedeutung, sondern können auf andere Industriezweige, die ihren Energiebedarf mit sekundären Brennstoffen aus der Müllverwertung decken oder die mit der Korrosion ihrer Öfen konfrontiert sind, übertragen werden. Ein Beispiel dafür sind Müllverbrennungsanlagen.