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Entwicklung einer modularen Glasschmelzwanne als zentralen Baustein einer flexiblen Glasschmelztechnologie.
Teilvorhaben: Auswahl und Test der Glaskontaktwerkstoffe
Das Projekt DisConMelter hat die technische Realisierbarkeit eines diskontinuierlich arbeitenden, vollelektrischen Schmelzofens mit separatem Hochtemperatur-Speicher für das Schmelzen von Glas zum Ziel. Das vollelektrische Schmelzen von Glas ist technisch bereits etabliert und bietet im Hinblick auf die Energiewende eine Möglichkeit regenerativ-erzeugte Energie für die Glasproduktion zu nutzen. Jedoch ist die vollelektrische Wanne auf fluktuierende Energieströme (und -preise) bislang nicht vorbereitet.
Im Rahmen des Vorhabens wurde eine neuartige, elektrische Glasschmelzwanne konstruiert und aufgebaut mit dem Ziel, eine Entkopplung von Schmelzen und Formgebung durch Integration eines Speichervolumens für die Glasschmelze zu erzielen. Mit thermischen Simulationen wurden Verfahren zur Flexibilisierung des Schmelzprozesses durch entkoppeltes Schmelzen und Ausarbeiten untersucht. Eine Trennung von Rau- und Blankschmelze erfolgte durch Wannensegmentierung, wobie die Entkopplung der Füllstände durch Wehre realisiert wurde. Im Glasspeicher ist der Füllstand variabel. Der Korrosion üblicher Feuerfestmaterialien für Glaswannen durch Glaskonvektion wird durch Einbau eines Inliners aus Molybdän entgegengewirkt. Zur Vermeidung der Molybdän-Oxidation wurde die gesamte Anlage unter Schutzgas betrieben. Die Evaluierung des Konzepts fand an einem Testmodul mit einer Kapazität von 180 kg Glas und einem Durchsatz von 12 kg/h statt.
Die Ergebnisse zeigen, dass bei diskontinuierlichem Schmelzen der Energieaufwand zwar von 1,0 kWh/kg bei kontinuierlichem Betrieb auf etwa 1,5 kWh/kg steigt, andererseits das Potenzial zur Nutzung von Demand-Side-Management zunimmt. Nach dem viermonatigen Testbetrieb wurden eingesetzte Werkstoffe sowie Robustheit und Skalierbarkeit des Systems bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass Molybdän mit Hilfe der Inertisierung eine gute Korrosionsbeständigkeit bietet. Lange Standzeiten führten jedoch zu Verfärbung der Schmelze; im Regelbetrieb ist diese jedoch beherrschbar. Insgesamt weisen mehrere der erarbeiteten Teillösungen und Komponenten einen ausreichenden Reifegrad für die Skalierung in den industriellen Maßstab auf.
Technische Probleme im Wannenbau verhindern derzeit eine finale Bewertung der entwickelten Technologie. Allerdings konnten mit dem entwickelten Testmodul wertvolle Ergebnisse gewonnen werden, die für eine Weiterentwicklung dieses Systems sprechen. Weitere Optimierung, eine ökonomische Bewertung und Langzeiterfahrungen sind jedoch Voraussetzung, dass die DisConMelter-Technologie eine technologisch ausgereifte und erprobte Option für die Glasherstellung werden kann.
Projektprofil
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Laufzeit: 01.05.2017 - 31.08.2019 Förderung: Kopernikus-Projekte (Bundesministerium für Bildung und Forschung) Projektpartner: Kontakt: Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes, Dr.-Ing. Andreas Rosin, Dominik Helling |
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Weiterführende Links
Pageflow des Projekts beim Projektträger Jülich
Projektbeschreibung auf den Seiten des BMBF