Zielsetzung und Anlass des Vorhabens:
Innovative Verfahren zur Umweltentlastung an industriellen Hochtemperatur-Prozessanlagen werden weiterentwickelt und betrieblich erprobt. Die FuE-Arbeiten werden beispielhaft durchgeführt an Schmiedeöfen, die repräsentativ sind für zahlreiche Öfen im industriellen Einsatz. Ergebnisse und Wirkung dieser Verfahren sind Steigerung der Energieeffizienz, Senkung der Schadstofffreisetzung, Minimierung der Rohstoffeinsatzes sowie die Erprobung neuartiger, gering gesundheitsgefährdender keramischer Faser-dämmstoffe. Dieses soll erreicht werden durch:
-Senkung der Abgaswärmeverluste mittels neuartiger regenerativer Wärmetauscher
-Verbesserung und Vergleichsmäßigung der Ofenatmosphäre durch schnelle Gas/Luft-Regelung
-Optimierung der Beheizungstechnik
-Senkung der Aufheiz- und Liegezeiten
-Verbesserung der Arbeitsplatzqualität
Fazit:
Die angestrebten Ziele des Forschungsvorhabens wurden erreicht. Die Arbeiten wurden mit guten Ergebnissen durchgeführt und abgeschlossen. Durch die Weiterentwicklung und die Betriebseinführung von innovativen Verfahren zur Beheizung und Prozessführung von Schmiedeöfen wurde eine deutliche Umweltentlastung erreicht. Einsparpotentiale von bis zu 30% bei Brennstoffbedarf, CO2-Freisetzung und Rohmaterialeinsatz wurden identifiziert, Verfahren zur Nutzung entwickelt, erprobt und sodann diese Einsparungen im Betrieb realisiert. Die Übertragung dieser Technologien auf Industrieöfen auch in anderen Bereichen wurde aufgezeigt.
Bei vielen Anwendungen im Hochtemperaturbereich kommt es zu Korrosionserscheinungen an metallischen Konstruktionsmaterialien aufgrund der Prozessgase. Besonders aggressive Verbrennungsatmosphären treten vor allem bei der Müllverbrennung, in der Zementindustrie oder anderen Prozessen, in denen Ersatzbrennstoffe wie etwa hochkalorische Müllfraktionen (Kunststoffabfälle) eingesetzt werden, aber auch bei Prozessen der chemischen Industrie auf. Kritisch sind hierbei im Wesentlichen hohe Gehalte an Chlorverbindungen bzw. weiteren Halogenen, Alkalien, Schwefel und Schwermetallen, welche die Bildung leicht flüchtiger Verbindungen bzw. schmelzflüssiger Salze ermöglichen. Die Untersuchungen konzentrieren sich auf Anker zur Befestigung der Feuerfestmaterialauskleidung, sind aber auf andere korrosionskritische Bereiche übertragbar. Diese Anker sind starken korrosiven Angriffen ausgesetzt aufgrund der Porosität des Auskleidungsmaterials und einhergehender Diffusionspfade für die Prozessgase. Das Versagen derartiger Anker ist sehr kostspielig, da Schäden durch Abplatzen von Mauerteilen auftreten können und Stillstandzeiten zwecks Reparaturen notwendig werden können. Um eine möglichst lange Betriebsdauer sicherzustellen, werden in den hochtemperaturbeanspruchten Bereichen derzeit kostenintensive Austenite oder Nickelbasislegierungen als Ankermaterialien verwendet. Das vorliegende Projekt setzt sich zum Ziel, diese Materialien durch kostengünstige Werkstoffe, welche mit einer schützenden Aluminiumdiffusionsschicht versehen werden, zu ersetzen. Hierfür sollen Schichtsysteme entwickelt werden, welche direkt auf eingebaute Anker appliziert werden können. Der notwendige Diffusionsprozess soll mittels der prozesseigenen Energie erfolgen, ohne dass die Verwendung einer Schutzgasatmosphäre notwendig ist. Für die Beschichtung sind umweltfreundliche, wasserbasierte Schlickersysteme vorgesehen. Zum Schutz vor Oxidation des zu diffundierenden Aluminiums sind unterschiedliche Deckschichtsysteme vorgesehen, welche im Laufe des Vorhabens entwickelt und untersucht werden.