M.Sc. Tino Redemann, Prof. Dr.-Ing. Eckehard Specht

Simulation des Brandes von keramischem Gut
Teil 1: Zum Prozessverständnis des Tunnelofens

Pictures/Bilder: Authors/Autoren

»1 Theoretischer Energiebedarf zum Trocknen und Brennen von Keramik

Pictures/Bilder: Authors/Autoren

»2 Prozessschema und Brennkurve für einen Dachziegelbrand
*nur Luft
**inkl. Verdünnung mit Frischluft

»3 Idealisierte Brennkurve für Dachziegel nach [13, 14]

»4 Schema und Brennkurve des verallgemeinerten Ofenprozesses

»5 Besatz- und Ofengeometrie des verallgemeinerten Tunnelofens

»6 Massenströme und Wärmeübergang

»7 Energieströme

»8 Einfluss von Produktdurchsatz und Rohstoffreaktionen auf die Brennkurve

»9 Einfluss von Eingangsgrößen im Bereich der Brennzone auf die Brennkurve

»10 Einfluss von Brennstoffverteilung auf die Brennkurve

»11 Einfluss der zu- und abgeführten Kühlluftmengen auf die Brennkurve

»12 Einfluss von Falschluft auf die Brennkurve

»13 Einfluss der Kühlluftmenge unter Beibehaltung der Gasmenge während der Aufheizung

Im Beitrag wird mithilfe eines mathematischen Prozessmodells der Brand von keramischem Gut im Tunnelofen analysiert. Exemplarisch wird dazu das Brennen von horizontal gelagerten Dachziegeln simuliert. Neben der energetischen Bilanzierung wird der Einfluss von Auslegungs-, Betriebs- und Besatzparametern auf die Brennkurve gezeigt. Auf Grundlage dieser Ergebnisse werden in einem zweiten Teil „Simulation des Brandes von keramischem Gut: Roadmap zur CO₂-freien Herstellung von Ziegeln bis 2050“ Konzepte für die Weiterentwicklung des Tunnelofenprozesses vorgestellt.

1 Einführung

Die Herstellung von Baukeramik wie Klinker, Vormauer- und Hintermauerziegel sowie Dachziegel ist energieintensiv. Zum Trocknen und Brennen werden in der industriellen Praxis im Durchschnitt etwa 2300 kJ Energie benötigt, bezogen auf ein kg gebrannte Ware [1]. Diese Energie wird dem Prozess zumeist in Form von Erdgas zugeführt. Demgegenüber steht die theoretische Mindestenergie, die für die Verdampfung des Anmachwassers aufgewendet werden muss (»1).

Bei einem massebezogenen Anteil des Anmachwassers von 20 % entspricht dies einer Mindestenergie für die Trocknung von 625 kJ je kg...

Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Institut für Strömungstechnik und Thermodynamik

www.uni-magdeburg.de

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