Projekte

Nachfolgend zwei Projektbeispiele, die exemplarisch für eine Vielzahl durchgeführter Arbeiten aus den verschiedensten technischen Disziplinen – vom Maschinenbau über Mechatronik bis hin zur Verfahrenstechnik und Biotechnologie – stehen.

Entwicklung einer neuartigen Heißgasfiltration

Rauchgasentschwefelungsanlagen (REA) sind ein wesentlicher Bestandteil der Abgasreinigung in Kraftwerken. Schwefeldioxid verbindet sich mit Wasser in der Atmosphäre zu saurem Regen und ist verantwortlich für immense Umweltschäden, z.B. durch Waldsterben.

Bei den heutigen REA werden oftmals die theoretisch möglichen 95% Umwandlung der Schwefeldioxide bei weitem nicht erreicht. Bei Schlauchfilteranlagen sind in dieser Betriebssituation die Filterschläuche durch Gips aus dem Reinigungsverfahren größtenteils zugesetzt. Dies ist das Resultat einer schlechten Strömungsführung, bei der Teile der Reinigungskammern gar nicht oder nur schlecht durchströmt, andere dafür aber völlig überlastet sind.

Im Rahmen des PROgrammes „Förderung der Erhöhung der INNOvationskompetenz mittelständischer Unternehmen“ (PRO INNO II) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) haben Fa. Hellmich GmbH & Co. KG in Kirchlengern und das Institut für angewandte Simulationstechnik und Forschungstransfer (ISF) der Hochschule OWL in Lemgo in einem Kooperationsprojekt eine neuartige Heißgasfiltration entwickelt. Ziel des FuE-Vorhabens war die Entwicklung eines kostengünstigen und energetisch optimierten Verfahrens.

Unter Verwendung modernster CFD-Tools mit Particle-Tracking-Modellen wurde nach Erhebung des Ausgangszustands eine optimale Strömungsführung in Rohrleitungen und Filterkammern entwickelt. In der optimalen Strömungsführung liegt ein großes Potenzial für Energieersparnis und Senkung der Betriebskosten. Das Reinigungsverfahren wurde deutlich verbessert, was chemische Analysen anschaulich bewiesen haben.

Abb. 1: REA mit Schlauchfilterkammern*

Abb. 2: CFD-Berechnung Filterkammer

Abb. 3: Partikel-Agglomeration in einer rauchgasführenden Rohrleitung, Rechenmodell 'Particle Tracking'

Das erfolgreich abgeschlossene Projekt stärkt die Marktposition der Fa. Hellmich als Anbieter von Rauchgasentschwefelungsanlagen und führt beim ISF zur Kompetenzerweiterung durch den Gewinn an umfangreicher praktischer Erfahrung im REA-Bereich.

Entstaubung von Lichtbogenöfen

Wurden um 1900 in Deutschland pro Tag etwa 6-7t Stahl in einem Elektrostahlofen mit 3 t Fassungsvermögen erzeugt, so machte das eine Jahresproduktion an Elektrostahl von etwa 0,09 Mio. t aus. Rund 100 Jahre später hatte die Bedeutung der Elektrostahlproduktion derart zugenommen, dass im Jahr 2005 in Deutschland bereits über 13 Mio. t Stahl in Elektrostahlwerken in Öfen mit bis zu 200 t Abstichgewicht erzeugt wird.

Bei frühen Elektrostahlöfen wurden die Abgase noch über eine Esse direkt ins Freie geleitet. Bei den heutigen Lichtbogenöfen (LBO) entstehen auf Grund der großen Stahlmengen enorme Abgasemissionen, die eine Nachbehandlung erforderlich machen. Insbesondere Kohlenmonoxid, Schwefeloxid und Stickoxide müssen nach TRGS 900 und TA Luft auf ein Mindestmaß begrenzt oder ganz vermieden werden. Ebenso wichtig ist die Entstaubung der Einhausungen für die LBO, hier werden Großfilteranlagen eingesetzt.

In einem Forschungsprojekt in Zusammenarbeit mit Fa. Neotechnik aus Bielefeld hat das Institut für Strömungsmaschinen und Fluiddynamik am IWT ein Absaugsystem für Lichtbogenöfen neu entwickelt und optimal auf die zukünftigen Einsatzbedingungen abgestimmt. Ein wichtiges Werkzeug hierbei war die Numerische Strömungssimulation (CFD), die zur Berechnung von Stoffkonzentrationen, Temperatur- und Geschwindigkeitsverläufen eingesetzt wurde.

Abb. 1: Strömungsverlauf und Kohlenmonoxid-Konzentrationen in einem Lichtbogenofen (LBO)

Abb. 2: Geschwindigkeitsverteilung auf einer Schnittebene durch einen Lichtbogenofen (LBO)