Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Automatisierte Klassifizierung und Bewertung von Ersatzbrennstoffen

Um Brennstoffkosten und CO2-Emissionen einzusparen, wird Kohle in der Zementherstellung zu einem großen Teil durch sog. „Ersatzbrennstoffe“ (EBS) aus zerkleinertem Industrie- und Siedlungsabfällen ersetzt. Da diese Abfälle zeitlich und regional variabel sind, ist auch die Zusammensetzung der Ersatzbrennstoffe variabel. Eine Qualitätskontrolle der EBS findet für gewöhnlich lediglich durch Stichproben im Labor statt und ist somit zu ineffizient für einen Nutzen in der Steuerung der Zementherstellung. EBS lassen sich manuell in verschiedene Fraktionen wie Folien, Hartplastik, Papier einteilen. Diese Fraktionen unterscheiden sich in Abbrand- und Flugverhalten und führen zu geänderten Bedingungen im Drehrohrofen, sodass die Zusammensetzung der EBS entscheidend für eine gute Zementqualität ist. Das Ziel des Projektes ist ein Ampelsystem für Ersatzbrennstoffe in der Zementherstellung. In dem Ampelsystem sollen die Zusammensetzung sowie kritische Brennstoffeigenschaften automatisch zusammengefasst werden. Die Ampel soll dabei als Information für einen optimalen Betrieb im Leitstand zur Verfügung stehen. Um das Ziel zu erreichen, sollen Proben aus dem EBS-Strom entnommen werden und mit wenigen Messungen (Fotografie, Nah-Infrarot) und Machine Learning-Systemen erfasst werden. Die Machine Learning-Systeme umfassen ein Clustering sowie eine Klassifizierung und werden mit Hilfe einer Datenbank mit Messwerten einzelner EBS-Partikel angelernt. Das System soll in Betriebsversuchen in zwei Zementwerken im industriellen Einsatz untersucht werden. Das angestrebte Forschungsvorhaben bietet KMU der Branchen Zementhersteller, Zulieferer, EBS-Aufbereiter und Machine Learning alle Informationen, die für die Implementation einer automatischen Bewertung von EBS notwendig sind. Hierdurch lässt sich der Drehrohrofen gleichmäßiger betreiben, was die Produktqualität erhöht. Zulieferer und Machine Learning-KMU haben die Möglichkeit der Produktinnovation im Bereich der Zementindustrie.