Bei der Fertigung von Autoteilen im Mercedes Benz Werk fallen Metallspaene und Metallschlaemme an, die mit Kuehlschmierstoffen verunreinigt sind. Im Arbeitsbereich Abfallwirtschaft sollen Untersuchungen zur biologischen Reinigung dieser Problemstoffe durchgefuehrt werden. Zeitgleich werden Reaktoren zur Behandlung dieser Problemstoffe konzipiert und angefertigt. Wegen der meist nicht festen Konsistenz, des zumeist hohen Fremdstoffgehaltes und der unterschiedlichen und oft problematischen Zusammensetzung ist die Verwertung oder Entsorgung der oelhaltigen Spaene und Schlaemme schwierig und kostspielig. Eine Moeglichkeit, einen Teil der Verunreinigung abzutrennen, ist das Zentrifugieren der Problemstoffe. Dabei kann ein Teil der Kuehlschmierstoffe (KSS) zurueckgewonnen werden, und der Transport der Abfallstoffe wird vereinfacht. Ausserdem ist eine thermische Entfeuchtung bzw. Wiederverwertung moeglich. Bei diesen Verfahren fuehrt die meist unvollstaendige Verbrennung zu Problemen in der Abluft und zur Zerstoerung von Elektrofiltern durch Glimmbraende. Eine Abgasnachverbrennung koennte hier die Probleme minimieren. Mit Wasch- und Extraktionsverfahren, bei denen mit Waschwasser und Tensiden gearbeitet wird, ist ebenfalls eine Trennung moeglich. Von Huettenwerken werden nur Metallspaene angenommen, wenn diese eine trocknende Vorbehandlung, mindestens in Form eines Zentrifugierens, erfahren haben. Ordnungsgemaess aufbereitete, fuer die schmelztechnische Verarbeitung vorgesehene Spaene sollten Restfeuchten von kleiner 0,3 Prozent aufweisen. Ein Recycling ohne vorherige Reinigung ist daher nicht moeglich. Erste Voruntersuchungen zur biologischen Reinigung der oelhaltigen Schlaemme bzw. Spaene haben gezeigt, dass die Verunreinigungen verringert werden koennen. Bei diesen anaeroben Versuchen wurde den oelhaltigen Abfallstoffen anaerobes organisches Material zum Animpfen zugegeben. Weitere Versuche mit unterschiedlichen Zuschlagsstoffen und veraenderten Milieubedingungen werden folgen.
Filterasche aus Elektrofiltern von Verbrennungsanlagen ist giftig, da loesliche Schwermetallverbindungen, sowie Dioxine und Furane enthalten sind. Bei der thermischen Filterstaubentgiftung von Asea Brown Boveri wird die Filterasche in einem elektrisch beheizten Ofen erhitzt. Dabei verschmilzt der sandaehnliche Filterstaub oberhalb von 1200 GradC zu einem Glas, das aus dem Ofen ausgetragen wird. Die Auslaugraten von diesem Glas liegen deutlich unter den Grenzwerten der Abwassernorm. Die Schwermetallverbindungen dampfen bei der hohen Temperatur ab und werden nach Quenchen mit viel Kaltluft auf einem Schlauchfilter abgeschieden. Eine Rueckgewinnung der Schwermetalle aus dieser Fraktion ist moeglich. Dioxine und Furane werden thermisch zerstoert und nicht wieder gebildet.
Das Ziel des Projektes liegt in der Entwicklung eines Systems, welches z.B. in einem Aluminiumschmelzofen eingesetzt werden kann, um die Energie- und Materialeffizienz zu steigern. Unter Einsatz intelligenter Steuerungsmodule, umfassender Sensorik und innovativer Lösungsansätze im Verbrennungsbereich soll der SmartOfen über einen hohen Automatisierungsgrad verfügen. Im Teilvorhaben der TU Bergakademie Freiberg soll am IWTT das Konzept der gestuften Verbrennung im Ofenraum realisiert werden. Ziel ist es durch die Schaffung von Bereichen mit unterstöchiometrischer Verbrennung den Aluminiumabbrand zu minimieren. Weiterhin werden Brennerentwicklungen zur Realisierung einer optimalen Flammenlänge während des Schmelzens vorgenommen. Es wird ein Konzept zur gestuften Verbrennung mit integrierter Nachverbrennung entwickelt. Dieser beinhaltet eine Zone mit reduzierender Atmosphäre im Schmelzbereich und eine Zone mit oxidierender Atmosphäre vor dem Abgasaustritt aus dem Kamin. In der zweiten Zone wird durch eine zusätzliche Luftzufuhr die vollständige Verbrennung sichergestellt. Numerische Strömungssimulationen sollen helfen, die Ausführung der oxidierenden Zone zu optimieren. Weiterhin wird ein Konzept zur Modifikation des Brenners mit dem Ziel einer einstellbaren Flammenlänge erarbeitet. Die entwickelten Konzepte werden am Demonstratorofen getestet.
Den Energieeinsatz optimieren, Energiekosten senken, Umweltbelastungen reduzieren und zugleich die Wettbewerbsfähigkeit stärken sowie Wachstum und Beschäftigung sichern - das sind konstante Herausforderungen für deutsche Unternehmen. Trotz der immer weiterführenden Entwicklung und Verwendung von modernen Isolierwerkstoffen sowie der Gasbrennersystemen weisen die auf dem Markt verfügbare Aluminiumschmelzöfen immer noch einen sehr hohen Energieverbrauch und damit eine hohe CO2-Emission auf. Das Ziel des Projektes liegt in der Entwicklung eines Systems, welches z.B. in einem Aluminiumschmelzofen eingesetzt werden kann, um die Energie- und Materialeffizienz zu steigern. Dank dem Einsatz intelligenter Steuerungsmodule, umfassender Sensorik und innovativer Lösungsansätzen im Verbrennungsbereich soll der SmartOfen über einen hohen Automatisierungsgrad verfügen. Ein weiteres Ziel des Systems ist die Verbesserung der Arbeitsbedingungen, da die Daten auch für andere Prozessschritte (wie z.B. Condition Monitoring) interessant sein können. Das wiederum kann zu einer besseren Auslastung der Ressource Mitarbeiter führen. Für die erfolgreiche Durchführung des Vorhabens sind folgende Aufgaben im Laufe des Projektes zu erfüllen: 1) Weiterentwicklung und Auswertung der Effektivität des Einsatzes vom beweglichen Brennersystem und dessen Leistungsanpassung; 2) Überwachung und Auswertung solcher Daten aus dem Schmelzbadbereich wie Badfüllstand, Anbackungen an den Wänden, Oxydschicht auf der Badoberfläche; 3) Die Untersuchung der Zusammenhänge zwischen der mehrstufigen Verbrennung und der Oxydbildung bzw. dem Abbrandverhalten und Ermittlung der optimalen Parameter für den Schmelzprozess; 4) Programmierung des intelligentes Steuerungsmoduls zur Erhöhung des Automatisierungsgrades beim Einsatz der Schmelzöfen.
Den Energieeinsatz optimieren, Energiekosten senken, Umweltbelastungen reduzieren und zugleich die Wettbewerbsfähigkeit stärken sowie Wachstum und Beschäftigung sichern - das sind konstante Herausforderungen für deutsche Unternehmen. Trotz der immer weiterführenden Entwicklung und Verwendung von modernen Isolierwerkstoffen sowie der Gasbrennersystemen weisen die auf dem Markt verfügbare Aluminiumschmelzöfen immer noch einen sehr hohen Energieverbrauch und damit eine hohe CO2-Emission auf. Das Ziel des Projektes liegt in der Entwicklung eines Systems, welches z.B. in einem Aluminiumschmelzofen eingesetzt werden kann, um die Energie- und Materialeffizienz zu steigern. Dank dem Einsatz intelligenter Steuerungsmodule, umfassender Sensorik und innovativer Lösungsansätzen im Verbrennungsbereich soll der SmartOfen über einen hohen Automatisierungsgrad verfügen. Ein weiteres Ziel des Systems ist die Verbesserung der Arbeitsbedingungen, da die Daten auch für andere Prozessschritte (wie z.B. Condition Monitoring) interessant sein können. Das wiederum kann zu einer besseren Auslastung der Ressource Mitarbeiter führen. Für die erfolgreiche Durchführung des Vorhabens sind folgende Aufgaben im Laufe des Projektes zu erfüllen: 1) Weiterentwicklung und Auswertung der Effektivität des Einsatzes vom beweglichen Brennersystem und dessen Leistungsanpassung; 2) Überwachung und Auswertung solcher Daten aus dem Schmelzbadbereich wie Badfüllstand, Anbackungen an den Wänden, Oxydschicht auf der Badoberfläche; 3) Die Untersuchung der Zusammenhänge zwischen der mehrstufigen Verbrennung und der Oxydbildung bzw. dem Abbrandverhalten und Ermittlung der optimalen Parameter für den Schmelzprozess; 4) Programmierung des intelligentes Steuerungsmoduls zur Erhöhung des Automatisierungsgrades beim Einsatz der Schmelzöfen.
Der Beitrag des IPH besteht in der 3D-Datenakquise und deren primärer Aufbereitung für den Brennerraum und Schmelzbad. Optische Ist-Daten, sowie weitere um Soll-Zustandsdaten ergänzte Ist- Daten aus dem Ofeninnenraum werden mittels künstlicher Intelligenz (KI-Modul) bearbeitet wird, zunächst ausgewählt und verarbeitet, um damit Handlungsanweisungen für die Brennersteuerung zu errechnen und auszugeben. Die durch das IPH zur Verfügung zu stellenden Daten werden optisch erfasst und sollen die Ist-Oberflächen von Schmelzbrücke- und Schmelzbadinnenraum repräsentieren. Die optische Erfassung des Konturfeldes bringt Möglichkeiten mit sich, die mit anderen Systemen z.B. taktile Messsystemen nur unter sehr hohem Aufwand oder unter Umständen überhaupt nicht zu erreichen sind. Mit Hilfe dieser Oberflächeninformationen sollen zwei unterschiedliche Vorgänge initiiert werden: 1. Die Daten über Schmelzreste auf der Brücke werden genutzt, um den Flammstrahl nach Intensität und Richtung zu steuern, so dass für den Abbrand dieser Reste lediglich ein notwendiges Minimum an Energie aufzubringen ist. 2. Mit Hilfe der Oberflächeninformationen über das Schmelzbad wird einerseits auf das verbleibende Füllvolumen (Ist-Füllvolumen) zurückgeschlossen, um die notwendige Menge an Schmelzgut zu bestimmen, mit der die Schmelzbrücke zu bestücken ist. Andererseits kann auf diese Weise der Zeitpunkt bestimmt werden, an dem eine mechanische (manuelle) Entfernung der im Schmelzbad verbliebenen Oxidablagerungen vorzunehmen ist. AP1.1 Weiterentwicklung bzw. Ergänzung der optischen Messtechnik und der entwickelten Software zur Überwachung der Schmelzbrücke AP1.2 Definition und Auswahl der Messtechnik für das Schmelzbad AP2 Erzeugung von Testdaten zur Bearbeitung der Phase 1 AP3 Versuchsaufbau, -durchführung und -auswertung am Demonstrator unter erweiterten Einsatzbedingungen zur Bearbeitung der Phase 2 und 3 AP4 Versuchsdurchführung und -auswertung am Demonstrator unter industriellen Bedingungen
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| Bund | 72 |
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| Förderprogramm | 72 |
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