Das Projekt "Optimierung der Verbrennung im Calcinator einer Anlage zur Herstellung von Portlandzementklinker" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Energieanlagentechnik durchgeführt. Zur Herstellung von Portlandzementklinker wird das Rohmehl in Calcinatoren entsaeuert. Um die Energie fuer die stark endotherme Reaktion der Calcinierung bereitzustellen, wird dem Rohmehl Brennstoff zugemischt. Ein Teil der erforderlichen Brennluft fuer die Umsetzung des Brennstoffes stammt aus dem Drehrohrofen. Dadurch wird dem Prozess ueber das heisse Abgas (1000-1100 Grad Celsius) ein zusaetzlicher Enthalpiestrom zugefuehrt. Aufgrund der hohen Gastemperaturen von 1800 bis 2000 Grad Celsius im Drehrohrofen wird thermisches NO gebildet, wodurch das Ofenabgas mit einer hohen NO-Vorbeladung in den Calcinator eintritt. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, zu untersuchen, inwieweit sich eine mehrstufige Prozessfuehrung durch Luft- und Brennstoffstufung auf die Rauchgasemissionen auswirkt. Es wird eine Absenkung der NOx-Emissionen am Ende des Calcinators von derzeit 1,3 bis 1,7 g NO/m3 N auf den zukuenftigen Grenzwert von 0,5 g NO/m3 N bei einem Referenz-O2-Gehalt von 10 Prozent im Calcinatorabgas angestrebt.
Das Projekt "Optimierung der Drehofenfeuerung bei der Bereitstellung von Portlandzementklinker" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsinstitut der Zementindustrie durchgeführt. 1. Um Energie einzusparen und die NOx-Emission abzusenken, wurden in den vergangenen Jahren etwa 30 deutsche Drehofenanlagen mit NOx-armen Brennern ausgeruestet. Dadurch sank der spezifische Energieverbrauch z. T. betraechtlich, die NOx-Emission nahm aber nur in wenigen Faellen signifikant ab. Es fehlen bisher allgemeingueltige Methoden zur betrieblichen Optimierung der Brennereinstellung. 2. In Betriebsversuchen soll untersucht werden, wie sich die Einstellparameter des Drehofenbrenners auf den Brennstoffenergiebedarf, die NOx-Emission, die Ofenleistung, die Qualitaet des Klinkers und die Ansatzverhaeltnisse im Drehrohrofen auswirken. 3. Aus den Untersuchungen laesst sich ableiten, dass die Betriebsweise des Ofens und die NOx-Emissionen aus dem Zusammenwirken unterschiedlicher Parameter resultieren, die sich in anlagentypischer Weise gegenseitig beeinflussen. Zu nennen sind hier vor allem die Art des Brenners, die Brennstoffzusammensetzung und dessen Korngroessenverteilung sowie die Zusammensetzung des Rohmaterials. Auf Grund dieses multivariablen Systems muss die Optimierung der Drehofenfeuerung individuell fuer jedes Werk vorgenommen werden. 4. Durch die Optimierung der Drehofenfeuerung koennten im Mittel rd. 100 kJ/kg Klinker, das sind rd. 2,8 Prozent des gesamten Brennstoffenergieverbrauchs eingespart sowie bis zu 30 Prozent der NOx-Emission gemindert werden. Dies haette fuer die vorwiegend mittelstaendisch strukturierte deutsche Zementindustrie mit derzeit 107 Ofenanlagen und einer Gesamtproduktion von ueber 30 Mio. t/a eine erhebliche betriebswirtschaftliche Bedeutung.
Das Projekt "Reduzierung der Umweltwirkung der Betonbauweise durch neuartige Zemente und daraus hergestellter Betone unter Verwendung hinreichend verfügbarer Ausgangsstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Spenner GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel des Forschungsvorhabens war die labor- und werkseitige Herstellung und Prüfung von Zementen mit Kalksteingehalten jenseits der in DIN EN 197-1 beschriebenen Maximalgehalte. Es wurden Kalksteingehalte zwischen 35 M.-% und 70 M.-%, bezogen auf den sulfatträgerhaltigen Zement, verwendet. Die eingesetzten Kalksteine erfüllten die Anforderungen der DIN EN 197-1 an den TOC-Gehalt und den Methylenblauwert. Die CaCO3-Gehalte lagen zwischen 74 M.-% und 98 M.-%. Die Auswirkung der Klinkerreduzierung im Zement in Abhängigkeit der Eigenschaften des Kalksteins als weiterem Hauptbestandteil auf die Festigkeitsentwicklung und die Dauerhaftigkeit von Beton wurde untersucht. Im Zentrum stand die Frage, in wieweit den Auswirkungen der Klinkersubstitution im Zement durch Optimierung der Korngrößen- und Komponentenverteilung sowie der Anpassung der Betontechnologie unter Laborbedingungen und unter praxisnahen Bedingungen begegnet werden kann.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass für die Herstellung und Verwendung kalk-steinreicher Zemente (bis 50 M.-% LL) anspruchsvolle verfahrenstechnische Maßnahmen im Zementwerk und ebenso anspruchsvolle betontechnologische Maßnahmen (wasserarmer Beton mit entsprechenden Zusatzmitteldosierungen) in der Betonherstellung erforderlich wären. Werden diese Maßnahmen unter Praxisbedingungen beherrscht, können zulassungsfähige Dauerhaftigkeitskennwerte am Beton erzielt werden. Die Robustheit derartiger Systeme im Baubetrieb bedarf einer weiteren Absicherung.
Durch eine Substitution des Portlandzementklinkers durch Kalkstein im Zement können die Werte aller Wirkungskategorien einer Ökobilanz verbessert werden. Bei der Bilanzierung von Betonen mit niedrigeren Wasserzementwerten mit den kalksteinreichen Zementen kann bei gleicher Leistungsfähigkeit (Druckfestigkeit und Dauerhaftigkeit im Labor) eine Reduzierung der wichtigsten ökobilanziellen Wirkungskategorien erreicht werden. Das Treibhauspotential eines Betons aus einem Zement mit 50 M.-% Kalkstein liegt mehr als 30% unter dem Treib-hauspotential eines Betons mit CEM I bzw. rd. 25% unter dem Treibhauspotentials eines Betons mit CEM II/A-LL bzw. dem Durchschnittszement der VDZ-EPD.
Für die Fa. Spenner Zement ergeben sich durch das Forschungsvorhaben ökonomische Vorteile sowohl durch eine kurzfristige Umsetzung der Erkenntnisse für die Herstellung bis-her praxisüblicher Zemente als auch ggf. mittelfristig durch die Einführung neuer Zemente auf Basis veränderter Betontechnologie.
Das Projekt "Verbesserung der Dauerhaftigkeit von Betonen mit hüttensandhaltigen Zementen durch Verringerung der Carbonatisierungsempfindlichkeit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von VDZ gGmbH durchgeführt. Hüttensandhaltige Zemente werden seit Jahrzehnten in zahlreichen Bereichen der Bauindustrie erfolgreich angewendet. Ein besonderer ökologischer Vorteil besteht - wie bei allen Zementen mit mehreren Hauptbestandteilen - in dem reduzierten Anteil an Portlandzementklinker. Somit kann mit der Herstellung und Anwendung dieser Zemente ein deutlicher Beitrag zur Senkung von CO2-Emissionen geleistet werden. Allerdings weisen die mit hüttensandreichen Zementen hergestellten Betone in Laborversuchen eine höhere Carbonatisierungsempfindlichkeit auf, die sich in der Praxis unter ungünstigen Bedingungen ggf. in einem verringerten Korrosionsschutz des Bewehrungsstahls niederschlagen kann. Ursache für dieses Materialverhalten ist der chemisch/mineralogische Gefügeaufbau des Zementsteins und seine Porosität. Mit diesem Forschungsvorhaben soll untersucht werden, inwiefern es gelingt, durch den Einsatz von mehlfeinen Additiven einen hüttensandreichen Zement zu entwickeln, dessen Zementsteingefüge weniger porös, d.h. weniger durchlässig für schädigende Gase und somit unempfindlicher gegen Carbonatisierung ist. Darüber hinaus soll die Umsetzbarkeit der großtechnischen Herstellung von derart modifizierten Zementen getestet und die Lebensdauer von Betonen mit diesen Zementen berechnet werden.