Entwicklung einer Anlage zur amorphen Erstarrung flüssiger Hochofenschlacke mit gleichzeitiger Wärmerückgewinnung

Die Konservation von Energie gewinnt aufgrund von steigenden Energiekosten, eines steigenden Umweltbewusstseins und steigender staatlicher Restriktionen in Bezug auf Energieeffizienz und Emissionen zunehmend an Wichtigkeit und wirtschaftlichem Interesse. In der vorliegenden Dissertation wird ein Anlagenprinzip entwickelt, vorgestellt und bewertet, das nach dem heutigen Kenntnisstand in der Lage ist, die in flüssiger Hochofenschlacke enthaltene thermische Energie für andere Prozesse nutzbar zu machen und die Schlacke gleichzeitig durch rasche Abkühlung amorph zu erstarren. Es wird ein Anlagenprinzip vorgeschlagen, das aus drei modular aufgebauten Wärmetauschern besteht, die eine Gesamteinheit bilden. Für variierende Schlackenmengen können die einzelnen Gesamteinheiten im Verbund betrieben werden, der durch ein Verteilersystem bedient wird. Der primäre Wärmetauscher besteht aus einer geneigten vibrierenden Einheit, die aus einem öldurchfluteten Unterkasten, einem Rüttelmotor und einer Abdeckung aus Kupferblech besteht, auf der die flüssige Schlacke erstarrt und durch die Vibration des Rüttelmotors in Richtung der Neigung gefördert wird. Hier geschieht die Hauptwärmeabfuhr und die amorphe Erstarrung der Schlacke. Zur Steigerung des Wirkungsgrades der Anlage werden ein sekundärer und tertiärer Wärmetausche vorgeschlagen, die die Restenergie der Schlacke nach Verlassen des primären Wärmetauschers und die Strahlungsenergie während der Abkühlung auf dem primären Wärmetauscher abgreifen. Der sekundäre Wärmetauscher besteht aus einem an die geneigte vibrierende Einheit angeschlossenes geneigtes Rohr, das wiederum über einen Rüttelmotor verfügt und entgegen der Strömungsrichtung der erstarrten und mit Hilfe eines Brechers zerkleinerten Schlacke mit Luft durchströmt ist, die ihre Energie am Ende des Rohres an einen Lamellen--Rohrbündelwärmetauscher abgibt, der wie der primäre Wärmetauscher mit Thermoöl durchströmt ist. Der tertiäre Wärmetauscher ist eine mit Thermoöl durchströmte, halbrohrförmige Abdeckung des primären Wärmetauschers, der die Strahlungsenergie der erstarrenden Schlacke aufnimmt und an das Öl überträgt. Die Verschaltung der drei Module ist variabel und soll im nächsten Projektabschnitt auf einen optimalen Wirkungsgrad hin untersucht werden. Das Projekt wird in einer zweiten auf drei Jahre angesetzten Projektphase, die im Rahmen der vorliegenden Arbeit geplant und projektiert wurde, fortgesetzt. Nach dieser Phase soll ein marktfähiges Produkt entstanden sein.