Optimierung der thermischen
Substitutionsrate – Teil 2

CINAR LTD.

Hauptbrenner

Tertiärluftleitung zum Kalzinator

lllustration des Steigrohrs des Air-through-Vorkalzinators [Abmessungen in mm]

Gitteranordnungen für das MI-CFD-Modell des Kalzinators

Untere Anordnung des Petrolkoksbrenners und seine Ausrichtung

Geschwindigkeitsvektoren und nach oben gerichtete Geschwindigkeitskomponente

Illustration der Strömung im Steigrohr

Flugbahnen der Teilchen des Petrolkokses und heißen Mehls – die Farben zeigen die Verweilzeiten in Sekunden

Mischung von CO₂, ausgelöst durch die Verbrennung von Halbkoks

Sauerstoffkonzentration [kg/kg] (bei 6 % O₂ abgebrochen)

Temperaturverteilung in der Steigrohrkammer des Vorkalzinators [in C°]

Positionserhöhung eines geneigten Inline-Vorkalzinators um 3 m

Verweilzeit der Petrolkoksteilchen im Steigrohr (a = Normalfall, b = verlängertes Steigrohr mit niedriger angeordnetem Brenner) [in sek.]

Flugbahnen der Petrolkoksteilchen des Brenners mit einem höheren Impuls

Ofenkopf, -brenner und -layout [Dimensionen in mm]

Konfiguration des Ofenbrenners

Berechnung von Ofen, Ofenkopf und Ofenbrenner

Temperaturprofil
[in °C] (Temperatur am Ofenausgang = 1077°C)

Sauerstoffkonzentrationen [in Gew.-%] (O₂-Gehalt am Ofenausgang = 5,75%)

Geschwindigkeitsvektorfeld mit Größenangabe [in m/s]

Zementwerk

Ofenbetttemperatur entlang der Ofenlänge [in °C/m]

Hauptarten des gebildeten Klinkers

Typisches Temperaturprofil der Gasphase

Eindüsungsstellen des Brenners für Biofeststoffe und feste Sekundärbrennstoffe

Teilchenflugbahnen einer Simulation mit einem Anteil an EBS im Brennstoffgemisch von 90% (45% feste Sekundärbrennstoffe, 45% Biofeststoffe und 10% Erdgas)

Teilchenflugbahnen einer Simulation mit einem Anteil von EBS im Brennstoffgemisch von 75% (75% rückgewonnene Festbrennstoffe, 25% Erdgas)

Vorhergesagte Klinkerzusammensetzung bezüglich seiner Hauptbestandteile (45% rückgewonnene Festbrennstoffe, 45% Biofeststoffe und 10% Erdgas)

Vorhergesagte Klinkerzusammensetzung bezüglich seiner Hauptbestandteile (75% rückgewonnene Festbrennstoffe, 25% Erdgas)

Mit Hilfe von MI-CFD-Modellierungen kann ein Ansatz zur Erhöhung der thermischen Substitutionsrate gut bewertet werden. Fallstudie II zeigt, wie Erdgas durch alternative Brennstoffe ersetzt werden kann.

Im ersten Teil des Beitrages in Ausgabe 5/2012 wurde mit Fallstudie I vorgestellt, wie mittels MI-CFD-Modellierungen die Thermofluiddynamik eines Kalzinators besser verstanden werden kann. In Teil II werden Fallstudie II und generelle Vorschläge zum Sekundärbrennstoffeinsatz vorgestellt.

Fallstudie II

Die zweite Fallstudie befasst sich mit einer erdgasgefeuerten Anlage, wobei 40 % der zugeführten Wärme für den Ofenbrenner und 60 % für den Kalzinator verwendet werden. Der Kunde wollte das Erdgas durch Brennstoffe aus Müll ersetzen, d.h. feste Sekundärbrennstoffe und Bio-feststoffe, um sie in den...