Erster Zementklinker mit Oxyfuel-Kühler hergestellt
Den CEMCAP-Partnern IKN, HeidelbergCement und VDZ ist es jetzt gelungen, Zementklinker mithilfe der innovativen Oxyfuel-Kühler-Technologie herzustellen. Der hierfür erbaute Prototyp eines Oxyfuel-Klinkerkühlers wurde in den vergangenen sechs Monaten im Rahmen des EU-Forschungsprojekts CEMCAP getestet. Das Projekt soll die Voraussetzungen für einen großflächigen Einsatz von CO₂-Capture-Technologien in Zementwerken schaffen und so eine spätere Lagerung oder Nutzung des CO₂ ermöglichen (CCS, CCU). Die europäische Zementindustrie könnte durch die CO₂-Abscheidungstechnologie einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leisten, gerade im Hinblick auf die künftige Minderung von prozessbedingten CO₂-Emissionen.
Die experimentellen Arbeiten am Prototyp dienten dazu, den Oxyfuel-Kühler in einer industriellen Umgebung zu testen und dabei eine ausreichende Kühlleistung (Effizienz) und Klinkerqualität zu sichern. Trotz zahlreicher technischer Herausforderungen wurden im Kühlmedium wiederholt CO2-Konzentrationsniveaus von über 70 Vol.-% erreicht und Klinkerproben entnommen, die jetzt im VDZ-Labor untersucht werden.
Mit dem Ziel, die CO2-Abscheidungstechnologien für die Zementindustrie auf eine höhere technologische Entwicklungsstufe (TRL) und damit dem Praxiseinsatz näher zu bringen, prüfte der VDZ den Prototyp des Oxyfuel-Klinkerkühlers von September 2016 bis März 2017 im HeidelbergCement-Werk in Hannover. Der Prototyp basiert auf theoretischen Konzepten, die in der Projektphase III der ECRA entwickelt wurden. Die anspruchsvollste Aufgabe des Prototypenentwurfs war die Gewinnung von Heißklinker aus dem laufenden Betrieb der Ofenlinie. Dies wurde durch die Entwicklung eines innovativen Klinkerabzugssystems von IKN erreicht. Die Testprozessparameter wurden kontinuierlich aufgezeichnet. Abgasströme wurden erfasst und vom VDZ analysiert, um die Effizienz der Abdichtung gegen Falschlufteinbruch zu beurteilen. Für die Analyse wurden regelmäßig Klinkerproben vor und nach dem Oxyfuel-Klinkerkühler genommen.
Das Oxyfuel-Kühlmedium (CO2-reiches Gas) wurde vor Ort synthetisch hergestellt. Über eine Injektion gelangte das CO2 aus CO2-Flaschen in die Pilotanlage. Da CO2 im Vergleich zur Luft eine höhere Dichte besitzt und so zur Akkumulation in Bodennähe tendiert, wurden spezielle Sicherheitsmaßnahmen getroffen. Hierzu zählen die Installation eines CO2-Warnsystems auf Bodenniveau und die obligatorische Verwendung eines mobilen CO2-Detektors. Während des Experiments wurden keine Leckagen von CO2-reichem Gas festgestellt. Während der Versuche war eine kontinuierliche Injektion von CO2 in die Pilotanlage erforderlich, um im Kühlmedium eine konstante CO2-Konzentration von über 70 % aufrechtzuerhalten. Der durchgehende Klinkereinsatz in den Klinkerkühler-Prototyp stellte infolge üblicher Instabilitäten beim Klinkerherstellungsprozess eine weitere Herausforderung dar. Erste Erkenntnisse über den Betrieb des Oxyfuel-Klinkerkühler-Prototyps zeigen, dass die Übergangszonen wie das Kaltklinker-Entladesystem besondere Aufmerksamkeit erfordern, im Hinblick auf die Minimierung von Falschlufteinbruch auch bei Projekten in industriellem Maßstab.
Die VDZ gGmbH und die IKN GmbH erstellen derzeit eine detaillierte Expertise zur Leistung der Pilotanlage und zu den Auswirkungen des CO2-reichen Gases auf die Klinkerqualität. Die finalen Ergebnisse werden voraussichtlich Ende Juli 2017 im CEMCAP-Forschungsprojekt präsentiert.
CEMCAP ist ein Forschungsprojekt, das aus dem Forschungs- und Innovationsprogramm der Horizon 2020 der Europäischen Union im Rahmen der Fördervereinbarung Nr. 641185 finanziert wird. Es soll die Voraussetzungen für einen großflächigen Einsatz von CO2-Capture-Technologien in der europäischen Zementindustrie schaffen. Projektpartner im CEMCAP Arbeitspaket 9 „Oxyfuel Klinkerkühler Prototyp“ sind die IKN GmbH, die HeidelbergCement AG, die VDZ gGmbH und SINTEF als Koordinator des CEMCAP Projektes.
