Modellierung und Konzeptstudie eines Zementwerks mit Abtrennung von CO2

Abstract

Mit steigendem Bedarf an Zement und dessen Unersetzlichkeit als Baumaterial steht die Zementindustrie zunehmendem im Fokus, denn sie gilt als eine der größten industriellen CO2-Emissionsquellen. Neben bereits in der Zementindustrie in unterschiedlichem Ausmaß verfolgten Maßnahmen zur CO2-Minderung werden den zukünftigen Carbon Capture Technologien große Minderungspotentiale zugeschrieben. Ziel der vorliegenden Arbeit war es einen Konzeptvorschlag für die Umrüstung von Zementwerken mit in Frage kommenden CCS-Technologien durch numerische Prozesssimulation zu erarbeiten und deren Potentiale zur Emissionsminderung zu beurteilen. Dafür wurde die Oxyfuel- und Post-Combustion Technologie an einem bestehenden Modell eines nach dem Trockenverfahren arbeitenden Zementwerks umgesetzt. Durch Betrachtung mehrerer Konfigurationen je CCS-Technologie konnten Auswirkungen verschiedener Veränderungen untersucht und Vergleiche vorgenommen werden.<br />Im Zuge der Oxyfuel-Technologie wurden neben dem starken Einfluss von Falschluft auf die CO2-Bilanz Auswirkungen auf den chemisch-mineralogischen Abläufen unter einer veränderten Ofengasatmosphäre bei der Zementherstellung aufgezeigt. Für die Post-Combustion-Technologie zeigte sich, dass das Betreiben einer Amin-Wäsche für die Zementherstellung ein eigenes Kraftwerk erfordert.<br />Durch den notwendig werdenden Einsatz eines Kraftwerks muss dessen CO2-Ausstoß in dem Wäsche-Prozess berücksichtigt werden, um eine bedeutende Reduktion in der gesamten CO2-Bilanz zu bewirken. Während ein Nachrüsten von älteren Zementwerken auf das Oxyfuel-Verfahren im Gegensatz zu einer Post-Combustion Amin-Wäsche unwahrscheinlich ist, stellt die Oxyfuel-Technologie jedoch aus einem energetischen Gesichtspunkt eine attraktive (Retrofit)-Lösung für modernere Zementwerke zur CO2-Minderung dar.