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Davies, Michael

Name:Davies, Michael
Thema:Energetische Prozeßmodellierung und Möglichkeiten der Prozeßgestaltung von Schachtofensystemen am Beispiel eines kokslosen gasbefeuerten Kupolofens (KLKO)
Abgabe:2002

Zusammenfassung:

In dieser Arbeit wird gezeigt, wie kontinuierlich betriebene Gegenstromschachtofenprozesse modelliert werden können. Der kokslose erdgasbefeuerte Kupolofen (KLKO) ist ein nach dem Gegenstromprinzip arbeitender Schachtofen, in dem die Beschickungssäule als disperse Phase kontinuierlich nach unten sinkt und im Gegenstrom vom heißen Abgas durchströmt wird. In erster Linie stand die energetische Betrachtung des Vorwärmens, des Schmelzens bei einer sich verkleinernden Oberfläche sowie des Überhitzens im Vordergrund. Anhand von Energiebilanzen war es möglich, den ablaufenden Schmelzprozeß im realen Versuchsofen durch das numerische Prozeßmodell zu simulieren. In den Bilanzen wurden neben den Energieverlusten durch Kühlung auch der Energieeintrag durch metallurgische Reaktionen im Bereich der Schmelzzone (Abbrandreaktionen) und der Energieverbrauch von Zersetzungsreaktionen (z.B. Kalkstein und Dolomitstein) in der Vorwärmzone berücksichtigt. Die Betrachtungen führten zu guter Übereinstimmung mit den praktischen Meßergebnissen am Versuchsofen. Mit dem validierten Modell sind Simulationsrechnungen, die den Einfluß der wesentlichen Betriebsgrößen auf das Betriebsverhalten des KLKO verdeutlichen, durchgeführt worden. Diese Simulationsergebnisse wurden in Betriebsdiagrammen dargestellt und zeigen so mögliche Betriebsbereiche des Ofens auf.

In einem weiterführenden Schritt wurde die Brennstoffsubstitution, welche schon heute erfolgreich angewendet wird und die Möglichkeit bietet, Primärenergie (Erdgas) durch Hausmüllpyrolysegas auszutauschen, um so Primärenergieressourcen zu schonen, am Versuchsofen untersucht. Es hat sich gezeigt, daß für eine Brennstoffsubstitution von Erdgas durch Abfallpyrolysegas mit einer prozeßintegrierten Abgasrückführung zu arbeiten ist. Hierzu wird eine mögliche Schaltungsvariante für den Prozeß des KLKO‘s zur Wärmerückgewinnung bei Einsatz von Ersatzbrennstoff vorgestellt und dem Prozeß bei reinem Erdgasbetrieb vergleichend gegenübergestellt. Diese prozeßtechnische Erweiterung ist ein Ergebnis der Simulationsrechnungen und stellt eine bisher in der Technologie der Schachtofenschmelztechnik noch nicht angewandte Möglichkeit der Prozeßführung dar.

 

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