Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Innovative Verfahren zur Umweltentlastung an industriellen Hochtemperatur-Prozessanlagen werden wei-terentwickelt und betrieblich erprobt. Die FuE-Arbeiten werden beispielhaft durchgef\u00fchrt an Schmiede\u00f6fen, die repr\u00e4sentativ sind f\u00fcr zahlreiche \u00d6fen im industriellen Einsatz. Ergebnisse und Wirkung dieser Verfahren sind Steigerung der Energieeffizienz, Senkung der Schadstofffreisetzung, Minimierung der Rohstoffeinsatzes sowie die Erprobung neuartiger, gering gesundheitsgef\u00e4hrdender keramischer Faser-d\u00e4mmstoffe. Dieses soll erreicht werden durch:
\n\u00b7\tSenkung der Abgasw\u00e4rmeverluste mittels neuartiger regenerativer W\u00e4rmetauscher
\n\u00b7\tVerbesserung und Vergleichm\u00e4\u00dfigung der Ofenatmosph\u00e4re durch schnelle Gas\/Luft-Regelung
\n\u00b7\tOptimierung der Beheizungstechnik
\n\u00b7\tSenkung der Aufheiz- und Liegezeiten
\n\u00b7\tVerbesserung der Arbeitsplatzqualit\u00e4t<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Projekt wurde in vier Phasen durchgef\u00fchrt:
\n\u00b7\tSystematische Analyse der vorhandenen Daten \u00fcber Industrie\u00f6fen und detaillierte Aufnahme des Ist-Zustandes an ausgew\u00e4hlten \u00d6fen
\n\u00b7\tEntwicklung der Verfahren sowie theoretische Detailplanung und Ausarbeitung
\n\u00b7\tExperimentelle Untersuchungen und Optimierung der Verfahren
\n\u00b7\tBetriebliche Erprobung und Absicherung sowie Nutzbarmachung f\u00fcr weitere Industriebereiche
\nDie theoretischen Arbeiten wurden unterst\u00fctzt durch Rechnungen mit Simulationsmodellen. Dieses wa-en sowohl eigene Modelle wie auch kommerzielle Tools. Diese Modelle betrafen Str\u00f6mung, Verbrennung und W\u00e4rme\u00fcbertragung in den \u00d6fen und am Nutzgut sowie an Brennern und W\u00e4rmetauschern. Weitere Modelle wurden genutzt, um metallurgische Vorg\u00e4nge wie die Zunderbildung zu untersuchen. Die experimentellen Arbeiten wurden durchgef\u00fchrt an \u00d6fen und Feuerungsanlagen im Labor und im Technikum. An diesen Versuchsanlagen wurden die Feuerungs- und Beheizungsvorg\u00e4nge unter betriebsnahen Bedingungen bei Temperaturwerten von bis zu 1300\u00b0C detailliert und systematisch untersucht. Die anschlie\u00dfende betriebliche Erprobung an den Ofenanlagen im Edelstahlwerk wurde begleitet mit aufw\u00e4ndiger messtechnischer Untersuchung, um auch hier sichere und umfangreiche Ergebnisse zu gewinnen. Diese sicheren Ergebnisse bilden die Basis f\u00fcr die \u00dcbertragung auf andere industrielle Prozessanlagen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Basis f\u00fcr die Arbeiten war eine systematische Bestandsaufnahme mit Betriebsmessungen an ausgew\u00e4hlten Schmiede\u00f6fen. Darauf aufbauend wurden verschiedene Verfahren f\u00fcr eine bessere Beheizungs- und Prozesstechnologie entwickelt und erprobt. Zur Minderung des Energiebedarfs und der CO2-Freisetzung wurden moderne Regenerativ-Brenner-Systeme f\u00fcr die Befeuerung von Schmiede\u00f6fen entwickelt, experimentell untersucht und betrieblich erprobt. Damit ist eine wesentlich umfangreichere Abw\u00e4rmenutzung als bisher m\u00f6glich. Durch Einsatz thermischer Regeneratoren mit keramischen W\u00e4rmespeicherelementen zur Abgasw\u00e4rme-R\u00fcckgewinnung lasen sich wesentlich h\u00f6here Vorw\u00e4rmtemperaturen der Brennluft erreichen als mit den bisher an Schmiede\u00f6fen eingesetzten Rekuperatoren. Umfangreiche Materialuntersuchungen wurden zuvor durchgef\u00fchrt und ein schnelles Regelungssystem f\u00fcr diese Beheizung wurde entwickelt und eingesetzt. Bei hoher W\u00e4rmer\u00fcckgewinnung und Brennlufttemperatur von bis zu 1000\u00b0C werden hier rund 27% Brennstoff im Vergleich zu anderen modernen \u00d6fen eingespart. Die CO2-Freisetzung wird entsprechend vermindert.
\nDie Senkung des Rohmaterialeinsatzes wurde erreicht durch eine Verminderung der Hochtemperaturoxidation des Nutzgutes. Durch Senkung der Sauerstoffkonzentration bei der Nutzgutbeheizung wird die Hochtemperaturoxidation und Zunderbildung vermindert. Bei experimentellen Untersuchungen im Betrieb und begleitend im Labor wurden damit Einsparungen von rund 30% erreicht. Weitere Schwerpunkte waren der industrielle Einsatz und die betriebliche Erprobung von keramischen Faserd\u00e4mmstoffen mit geringerer gesundheitsgef\u00e4hrdender Einstufung als die bisher eingesetzten Feuerfestzustellungen mit Fasermatten aus Aluminiumoxid und Siliziumoxid. Zur Senkung der Schadstofffreisetzung wurde durch moderne MSR-Technik die Ofenbeheizung energetisch und hinsichtlich des NOx-Aussto\u00dfes optimiert. Zudem wurde ein Prozessmodell zur Liegezeitoptimierung von Nutzgut in Schmiede\u00f6fen entwickelt, getestet und mit begleitender Messung der Nutzguterw\u00e4rmung optimiert.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Projektergebnisse wurden u.a. mit Tagungsbeitr\u00e4gen auf nachfolgend benannten Konferenzen ver\u00f6f-fentlicht:
\n\u00b7\tR. Schmidt, W. Bender, S. W. Metz, Upgrading of forging furnaces, new technologies to reduce operating costs, material loss and environmental pollution, IFM-Conference 2000, Wiesbaden, Germany.
\n\u00b7\tR. Schmidt, G. Winning, O. Hatzfeld, W. Bender, H. Rinnhofer , E. Tschapowetz, Improved heating process and reduced energy consumption in a forging furnace, IFM-Conference 2003, Kobe, Japan.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die angestrebten Ziele des Forschungsvorhabens wurden erreicht. Die Arbeiten wurden mit guten Ergebnissen durchgef\u00fchrt und abgeschlossen. Durch die Weiterentwicklung und die Betriebseinf\u00fchrung von innovativen Verfahren zur Beheizung und Prozessf\u00fchrung von Schmiede\u00f6fen 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 Ein-sparungen im Betrieb realisiert. Die \u00dcbertragung dieser Technologien auf Industrie\u00f6fen auch in anderen Bereichen wurde aufgezeigt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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