Gemeinsam mit dem Institut für Nichtmetallische Werkstoffe der TU Clausthal und dem Lehrstuhl für Umweltverfahrens- und Anlagentechnik der Universität Duisburg-Essen untersuchte der VDZ in einem Forschungsvorhaben über die Deutschen Vereinigung für Verbrennungsforschung die Möglichkeiten einer maximalen Auskopplung elektrischer Energie bei der Zementherstellung.
Der Kerngedanke des Forschungsvorhabens bestand darin, bei einer in Menge und Qualität unveränderten Zementklinkerproduktion zugleich eine maximale Stromerzeugung aus der anfallenden Prozessabwärme zu realisieren. Der erzeugte Strom sollte die Grundlast der Zementproduktion abdecken.
Dabei wurde die gesamte nutzbare thermische Energie des Abgasstroms nach Aufheizen und Entsäuern des Rohmaterials im Calcinator ausschließlich zur Stromerzeugung eingesetzt und nicht, wie herkömmlich, zur Vorwärmung genutzt. Es wurde angestrebt, die zur Verfügung stehende thermische Energie mit größtmöglichem Wirkungsgrad in Strom umzuwandeln.
Im relevanten Temperaturbereich von 850 bis 900 °C werden meist Zyklonabscheider zur Staubabscheidung verwendet. Unter diesen Bedingungen sind die Prozessstäube sehr klebrig und würden durch Ablagerungen auf den Wärmetauscherflächen die Wärmeübertragung stark einschränken. Da Zyklone nicht so hohe Staubabscheidegrade erzielen, wie zum Schutz des Abhitzekessels nötig ist, wurden zwei Konzepte zur Staubabscheidung im Heißgasbereich des angepassten Klinkerbrennprozess betrachtet: Einerseits wurde eine innovative Hochtemperatur-Austauschstufe in Form eines umlaufenden Klinkerbettes entwickelt, in der das heiße Ofen- bzw. Calcinatorabgas ohne signifikanten Temperaturverlust entstaubt werden soll. Andererseits wurde eine zirkulierende Wirbelschicht als bewährter Hochtemperaturprozess in neuer Anwendung zur integrierten Entstaubung und Wärmerückgewinnung in einem nachgeschalteten Kessel untersucht.
