Innovationen für die Thermoprozesstechnik Innovations for Thermo Process Technology In Kooperation mit In cooperation with

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1 HALLE/HALL 10 F18 Innovationen für die Thermoprozesstechnik Innovations for Thermo Process Technology In Kooperation mit In cooperation with

2 Sonderschau auf der THERMPROCESS 2015 Special Show at THERMPROCESS 2015 Forschungsgemeinschaft Industrieofenbau e.v. Vorsitzender Rolf Schwartz Schwartz GmbH, Simmerath Stellv. Vorsitzender Gerald Eckertsberger Ebner Industrieofenbau GmbH, Leonding Stellv. Vorsitzender Matthias Rink Ipsen International GmbH, Kleve Vorsitzender Wissenschaftlicher Beirat Dr. Heinz-Peter Gitzinger Elster GmbH, Wuppertal Geschäftsführer Dr. Franz Beneke Fachverband Thermoprozesstechnik im VDMA, Frankfurt am Main Kontakt FOGI e.v. Lyoner Straße Frankfurt am Main Tel.: Fax: Mail: Internet: Research Association of Industrial Furnace Manufactures Chairman Rolf Schwartz Schwartz GmbH, Simmerath Vice Chairman Gerald Eckertsberger Ebner Industrieofenbau GmbH, Leonding Vice Chairman Matthias Rink Ipsen International GmbH, Kleve Chairman Scientific Advisory Board Dr. Heinz-Peter Gitzinger Elster GmbH, Wuppertal Director Dr. Franz Beneke Association Thermo Process Technology im VDMA, Frankfurt am Main Contact FOGI e.v. Lyoner Straße 18 D Frankfurt am Main Phone.: Fax: Mail: Web: 3

3 Sonderschau auf der THERMPROCESS 2015 Special Show at THERMPROCESS 2015 Gemeinsam forschen für die Zukunft Der internationale Wettbewerb ist vor allem ein Innovationswettbewerb. Neue Technologien verändern die Produktions- und Arbeitsbedingungen in den Unternehmen. Kein Wirtschaftsbereich ist davon ausgenommen. Die Technologie ist der Rohstoff den alle Unternehmen brauchen. Nur wer innovativ ist, bleibt anpassungs- und damit marktfähig. Zu diesem Zweck hat sich 1967 die Forschungsgemeinschaft Industrieofenbau e.v. FOGI aus Mitgliedsfirmen des Fachverbandes Thermoprozesstechnik (TPT) im VDMA gebildet. Die Mitgliedsfirmen kommen aus den Bereichen: Erwärmen, Schmelzen und Gießen von Metallen Wärme- und Oberflächenbehandlung von Metallen, Keramik, Glas und anderen Werkstoffen Feuerungstechnik und Brennerbau Gerade auf dem Gebiet der Thermoprozesstechnik ist eine intensive praxisnahe Forschungsarbeit notwendig um den hohen technischen und wirtschaftlichen Stand zu halten. Es überfordert aber meist die finanziellen Möglichkeiten einzelner Unternehmen, Grundlagenforschung unter anderem auf den Gebieten der Wärmeübertragung, der Prozessführung sowie von Verbrennungsvorgängen zu betreiben. Es hat sich deshalb gerade für kleine oder mittelständische Unternehmen als wirksam erwiesen, Firmengemeinschaftsforschung an unabhängigen Forschungsinstituten zu betreiben. Joint research for the future International competition is mainly focussing on innovation. New technologies are significantly influencing the production and working conditions within the companies in all business areas. Technology itself is the raw material required by an enterprise. Only those who are innovative are capable to adapt themselves to market conditions. In order to meet these challenges the Research Association of Industrial Furnace Manufactures e. V. FOGI was founded by the member companies of the Thermo Process Technology Association (TPT) within VDMA. The member companies are working in the field of: Heating, melting and casting of metals Heat and surface treatment of metal, ceramics, glass and other materials Combustion technology An intensive and practice-related research is required especially in the field of Thermo Process Technology in order to meet the high technical and economical standards. Due to the limited budget of most companies they are often not in a position to finance autonomously a basic research work on heat transfer manufacturing cycles and combustion processes. Therefore, mainly small and medium-sized enterprises benefit from the common research work by independent research institutes. 4 5

4 Sonderschau auf der THERMPROCESS 2015 Special Show at THERMPROCESS 2015 Forschungsschwerpunkte der FOGI sind die Entwicklung und Optimierung von thermoprozesstechnischen Verfahren und Anlagen auf den Gebieten Ressourcenschonung Energieeffizienz Wertstoffrückgewinnung Kreislaufwirtschaft CO 2 - und NO X -Reduzierung Verbrennungsvorgänge Werkstoffe des Ofenbaues Umweltverträglichkeit Chemische, thermische Beständigkeit Produktionsoptimierung Automatisierung Prozess-Simulation Visualisierung des Anlagenzustandes The main research activities of FOGI are the development and improvement of thermoprocess technology and equipment in the fields of Preserving resources Energy efficiency Retrieval of resources Economical cycles CO 2 - and NO X -reduction Combustion processes Materials for industrial furnaces Environmental compatibility Chemical and thermal constancy Optimization of production processes Automation Process simulation Visualization of the plant conditions Ziele der Gemeinschaftsforschung: Gemeinschaftliche Forschung im vorwettbewerblichen Bereich Ausgleich wettbewerbs- oder strukturbedingter Nachteile von mittelständischen Unternehmen gegenüber der Großindustrie Förderung einer zukunftssichernden Wettbewerbsfähigkeit Gemeinschaftsforschung als Grundlage für firmeneigene, produktbezogene Entwicklungen Objectives of a common research: Research in common areas of interest in pre-competitive fields Compensation of competitive or structural disadvantages of medium-sized companies versus large scale industry Promotion of a sustainable competitiveness Common research as a basis for single, product-related in-house developments 6 7

5 Sonderschau auf der THERMPROCESS 2015 Special Show at THERMPROCESS 2015 Auf einer Sonderschau der Forschungsgemeinschaft Industrieofenbau FOGI präsentieren sich renommierte Forschungsinstitute der Energie-, Wärme-, Verfahrens- und Feuerungstechnik an Universitäten, Technischen Hochschulen und Fachhochschulen sowie private Forschungseinrichtungen und Stiftungen. Aufgrund der Forschungsarbeiten in den vergangenen Jahren sind zukunftsweisende Thermoprozessanlagen und Brenner für die Wärmebehandlung entwickelt worden. Die FOGI-Sonderschau bietet somit eine Plattform als Kompetenzzentrum im Bereich des Industrieofenbaus mit sachkundigen Ansprechpartnern und gibt einen Überblick über das aktuelle Technologie-Know-how. Ein Schaufenster von der Wissensinnovation zur Produktinnovation. Aufgrund der Forschungsergebnisse der zurückliegenden Jahre sind die Hersteller von Thermoprozessanlagen bei den entscheidenden Hochtechnologien der Wärmebehandlung führend. Dazu haben die Forschungsaktivitäten der FOGI und ihrer Mitgliedsfirmen maßgeblich beigetragen. During an own special exhibition of the Research Association of Industrial Furnace Manufactures FOGI well-known university research institutes, universities of applied sciences as well as private institutes will represent themselves in the fields of engery-, heat-, process- and combustion technology. Thermoprocessing plants and burners that meet future requirements have been developed on the basis of the research results achieved during the last few years. The FOGI special exhibition serves as a competence hub in the field of industrial furnace manufacturing. It hosts expert contact partners and gives an overview on state-of-the-art know-how. A showcase for innovative knowledge on its way to product innovation. Based on the research results of the last years, the manufacturers of thermoprocessing plants are leading with regard to the decisive heat treatment high-technologies. This success was mainly achieved by the research activities of FOGI and its member companies. 8 9

6 Sonderschau auf der THERMPROCESS 2015 Special Show at THERMPROCESS 2015 Ressourceneffizienz neue Perspektiven mit Industrie 4.0? Einladung zur FOGI-Präsentation mit anschließender Podiumsdiskussion Energieeffizienz ist nicht erst seit kurzem ein Thema für die Thermoprozessbranche genau wie Ressourceneffizienz, die jedoch bislang als Thema, jedoch deutlich weniger präsent ist. Industrie 4.0 hingegen hoch aktuell und in aller Munde. Im Grunde wird der Energieeinsatz seit den Anfangszeiten der Herstellung und Veredelung von Metallen reduziert. Durch Ressourceneffizienz wird das Nachhaltigkeitsthema erweitert und aufgefächert. Dies geschieht vielfach durch Weiterentwicklungen der Verfahren, in einem weit größeren Umfang jedoch durch Verbesserung und Optimierung der Thermoprozessanlagen inkl. ihrer Komponenten. Ein Ende der Entwicklung ist nicht absehbar. Unter dem Stichwort Industrie 4.0 werden Komponenten, Anlagen und ganze Fertigungsbereiche vernetzt, damit einerseits ein Datenaustausch untereinander stattfinden kann, andererseits sollen dadurch Optimierungspotenziale - auch vor den Hintergrund der Effizienzsteigerung gehoben werden. Was hat das für die Thermoprozessbranche zur Folge und wo liegen die Potenziale? Die FOGI möchte in einer Podiumsdiskussion mit Forschern und Experten aus dem Bereich Ressourceneffizienz der Thermoprozessbranche den aktuellen Stand vor dem Hintergrund von Industrie 4.0 und darüber hinausgehende aber auch Zukunftsvisionen zusammen mit den Teilnehmern diskutieren. Podiumsdiskussion Heiß, heißer, energieeffizient Was Sie schon immer über die Energieeffizienz in der Thermoprozessbranche wissen wollten Rückblick und Ausblick über Themen der Ressourceneffizienz und der Forschung in der FOGI Ort THERMPROCESS 2015 Halle 9/D74 THERMPROCESS-Symposium-Stand Dienstag, 16. Juni :30 bis 17:00 Uhr Teilnehmer Prof. Claus Oetter, VDMA FV Software, Frankfurt am Main Dr. Franz Beneke, FOGI e.v., Frankfurt am Main Gerald Eckertsberger, Ebner GmbH, Leonding Dr. Joachim A. Wünning, WS Wärmeprozesstechnik, Renningen Anschießend lädt der Vorstand der FOGI zu einer Fortführung der Diskussion (mit Alt-Bier) auf der FOGI-Sonderschau (Halle 10, Stand F18) ein

7 RWTH AACHEN Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik und Lehrstuhl für Hochtemperaturtechnik, Prof. Dr.-Ing. Herbert Pfeifer Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik (IOB) Lehre und Forschung Vorlesungen, Übungen und Praktika in den Bereichen Hochtemperaturtechnik (Wärmeübertragung, Strömungsmechanik) Prozess- und Anlagentechnik Lichtbogen- und Plasmatechnik Simulation von Hochtemperaturprozessen Industrieofentechnik Thermodynamik u.a. in den Studiengängen Computational Engineering Science, Maschinenbau, Metallurgical Engineering (englisch), Nachhaltige Energieversorgung, Werkstoffingenieurwesen, Wirtschaftsingenieurwesen und Umweltingenieurwissenschaften. Die Forschungsaktivitäten sind in den Arbeitsgebieten Hochtemperaturströmungstechnik > CFD (Computational Fluid Dynamics)-Simulation von Stahl- und Metallschmelzenströmungen in Pfanne, Stranggießverteilern und Kokillen (Bandgießen, Dünnbramme, Hazelett, Al-Strangguss) > Physikalische Simulation von Strömungen in metallurgischen Prozessen mit Wassermodellen > Strömungs- und Lasermesstechnik (LDA, PIV, LIF) Elektrostahlerzeugung > Massen- und Energiebilanzen von Elektrolichtbogenöfen > Abgasentstehung und Reinigung von Abgasen aus Lichtbogenöfen > Schadstoffe > Pilotlichtbogenofen Industrieofentechnik > Strömung und Wärmeübertragung in Industrieöfen für die Wärmebehandlung von NE-Metallen > Gaswechsel für Schutzgasöfen > Simulation von Industrieöfen > Abgas-Sensorik Education and research Lectures, exercises and practical courses in High temperature engineering (heat transfer and fluid dynamics) Process- and plant technology Electric arc furnaces and plasma technology Simulation of high temperature processes Industrial furnaces Thermodynamics inter alia in the study courses Computational Engineering Science, Mechanical Engineering, Metallurgical Engineering (english), Sustainable Energy Supply, Materials Engineering, Business Administration and Engineering and Environmental Engineering. The research activities are located in the fields of High temperature fluid dynamics > CFD (Computational Fluid Dynamics) simulation of metallic flows in ladle, tundish and mould (strip casting, thin slab casting, Hazelett, Al CC) > Physical simulation of flows in metallurgical processes with water models > Laser fluid flow measuring methods (LDA, PIV, LIF) Electric arc steelmaking > Mass- and energy balances of electric arc furnaces > Off-gas generation and cleaning > Pollutions > Pilot-plant Industrial furnaces > Fluid flow and heat transfer in industrial furnaces for the heat treatment of nonferrous materials > Process gas exchange in furnaces > Fluid-flow- and structural simulation of industrial furnaces > Off-gas sensors 12 13

8 LEIBNIZ UNIVERSITÄT HANNOVER Institut für Elektroprozesstechnik, Prof. Dr.-Ing. Bernhard Nacke Institut für Elektroprozesstechnik Elektrothermische Prozesstechnik und ressourcenschonende Energienutzung stehen im Mittelpunkt der Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten des Instituts für Elektroprozesstechnik der Leibniz Universität Hannover. Die Projekte werden in enger Kooperation mit Partnern aus Industrie und Forschungseinrichtungen durchgeführt. Im Bereich der elektrothermischen Prozesstechnik konzentrieren sich die Arbeiten auf das induktive Erwärmen und Schmelzen. Neben den klassischen Eisen und Nichteisenmaterialien stehen zunehmend Werkstoffe für Hochtechnologie Anwendungen, wie Halbleiter Silizium und Solar-Silizium, Titan Aluminide oder hochschmelzende Oxide im Blickpunkt des Interesses. Zu diesen Themengebieten werden im Rahmen der FOGI Sonderschau Exponate aus diversen Forschungsprojekten gezeigt. Hierzu gehören unter anderem eine für den Industrieofenbau speziell konfektionierte Datenbank thermophysikalischer Materialeigenschaften und eine computergestützte Simulation der instationären dreidimensionalen Temperaturverteilung in indirekt beheizten Kammeröfen. Darüber hinaus werden Möglichkeiten der thermischen Prozessund Anlagenanalyse mittels Thermografiemesstechnik sowie der messtechnischen Analyse und Reduzierung elektromagetischer Streufelder im Umgebungsbereich von Induktionsanlagen vorgestellt. Electrothermal process technologies and the efficient and environment friendly use of energy are in the centre of the reseach and development activities of the Institute for Electrotechnology, Leibniz Universität Hannover. The projects are performed in close co operation with partners from industry and research. Most of the current projects in the field of electrothermal process techno logies are focused on induction heating and melting. Along with many new developments in the area of common ferrous and non ferrous metals, there has been an increase in projects concer ning innovative materials for high technology applications, such as semiconductor silicon and solar silicon, titanium aluminium alloys and oxides with high melting points. In the frame of the FOGI specialshow the Institute presents exhibits of different research activities. For inductive melting of weakly conductive materials with the so called Skull-Process as well as for inductive hardening of surface layers. Furthermore a data base of thermophysical properties of materials, assembled for manufacturers of industrial furnaces, and a computeraided simulation of the transient threedimensional meltflow in induction furnaces are exhibited. In addition possibilities for thermal analysis of industrial processes and installations using infrared thermography, as well as design analysis for the reduction of electromagnetic strayfields in the vicinity of induction heating installations will be introduced

9 Engler-Bunte-Institut, Bereich Verbrennungstechnik Prof. Dr.-Ing. Dimosthenis Trimis Engler-Bunte-Institut, Bereich Verbrennungstechnik Das Engler-Bunte-Institut, Bereich Verbrennungstechnik, des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) befasst sich traditionell sowohl mit Grundlagen- als auch anwendungsorientierter Forschung auf dem Gebiet der Hochtemperaturverfahrenstechnik. Die Forschungsschwerpunkte sind: Bestimmung von feuerungstechnischen Kenngrößen für konventionelle und alternative Brennstoffe (Brenngeschwindigkeit, Zündeigenschaften etc.) durch Untersuchungen an Modellbrennern Stabilitäts- und Emissionsverhalten von hochturbulenten Vormisch- und Diffusionsflammen Oxyfuel Prozesse Zerstäubung und Verbrennung von flüssigen Brennstoffen Verbrennung bei überatmosphärischen Drücken (bis 20 bar) Porenbrennertechnologie Systemintegration in der Hochtemperaturbrennstoffzellentechnologie Die Forschung bei den genannten Schwerpunkten erfolgt sowohl experimentell als auch theoretisch und numerisch. Zur experimentellen Untersuchung werden konventionelle Sonden- als auch berührungslose optische Messtechniken eingesetzt. Zu den theoretischen Untersuchungen gehören die Validierung von Reaktionsmechanismen und die Simulation der Strömung mit überlagerter Verbrennung, die sowohl mit kommerziellen (CFX, Fluent, Chemkin) als auch mit open source (OpenFOAM, Cantera) sowie eingene CFD Codes mit einem breiten Bereich von Detailierungsgrad (RANS, LES, DNS, LBM) durchgeführt wird. The Engler-Bunte-Institute, Division of Combustion Technology, at the Karlsruhe Institute of Technology (KIT) is traditionally focused on fundamental and application-oriented research in the field of high-temperature process engineering. Research focus areas: Determination of key parameters in combustion technology (burning velocity, ignition characteristics etc.) of conventional and alternative fuels through investigations on model burner setups Stability and emission of highly turbulent premixed and diffusion flames Oxyfuel processes Atomization and combustion of liquid fuels Combustion at elevated pressure (20 bar) Porous burner technology System integration of high temperature fuel cells Research on these focus areas is carried out experimentally as well as theoretically and numerically. Conventional probes and also noninvasive optical measurement techniques are applied for experimental investigations. Theoretical and numerical investigations are focused on validation of chemical kinetic reaction mechanisms and simulation of reactive flows using commercial software (CFX, Fluent, Chemkin) and also open source software packages (OpenFOAM, Cantera) together with in house CFD- Codes over a wide range detail level (RANS, LES, DNS, LBM)

10 OEL-WÄRME-INSTITUT GmbH Dr.-Ing. Klaus Lucka OWI Oel-Waerme-Institut Die OWI Oel-Waerme-Institut GmbH erforscht und entwickelt als freie und gemeinnützige Forschungseinrichtung in Zusammenarbeit mit Partnern aus Industrie und Forschung Konzepte und Technologien auf dem Gebiet der Wärme- und Stromerzeugung. Der Schwerpunkt liegt auf der energieeffizienten und schadstoffarmen Nutzung flüssiger, fossiler und regenerativer Brenn- und Kraftstoffe. Gegenstand der Forschung und Entwicklung sind die Bereiche Herstellungsverfahren, Stoffeigenschaften, Anwendung und Speicherung, Konzeptentwicklung sowie Technologiebewertung und -transfer. Das Ziel der Arbeiten ist die Entwicklung neuer, marktfähiger Produkte. Das OWI ist ein An-Institut der RWTH Aachen und versteht sich als Mittler zwischen Grundlagenforschung und Anwendung. Im Rahmen des Technologietransfers bearbeitet das OWI sowohl aus öffentlichen Fördermitteln finanzierte Projekte als auch industrielle Forschungsaufträge. Zu den Kunden gehören beispielsweise Hersteller von Haushaltsheizungen, Unternehmen der Automobilzulieferindustrie, der Mineralölwirtschaft und des Industrieofenbaus. Folgende Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkte werden am OWI verfolgt: Brenn- und Kraftstoffe Verbrennungstechnik Reformierung Brennstoffzellensysteme Hochtemperaturtechnik Heizungstechnik Kraft-Wärme-Kopplung Materialforschung Energiespeicher Berechnungen und numerische Simulation Grundlagenforschung The OWI Oel-Waerme-Institut GmbH is a free and non-profit research institution that researches and develops concepts and technologies in the areas of heat and power generation in cooperation with partners from the industry and research. The focus is on an energy-efficient and low-emission utilization of fossil and regenerative liquid fuels. Subjects of research and development are the areas of production process, substance properties, application and storage, conceptual development as well as technology assessment and transfer. The aim is to develop new marketable products. OWI regards itself as a mediator between fundamental research and application. In the context of technology transfer OWI works on projects financed through public funds as well as industrial research assignments. Customers include i.e. manufacturers of domestic heating systems, companies of the automotive supply industry, the petroleum industry and the industrial furnace engineering. The following research and development priorities are pursued at OWI: Fuels Combustion Engineering Reforming Fuel Cell Systems High-Temperature Technology Heating Technology Combined Heat and Power Materials Research Energy Storage Devices Modelling and Numerical Simulation Fundamental Research 18 19

11 IWT Stiftung Institut für Werkstofftechnik Bremen Prof. Dr.-Ing. Hans-Werner Zoch, Prof. Dr.-Ing. Udo Fritsching Die Stiftung Institut für Werkstofftechnik (IWT) Die Stiftung Institut für Werkstofftechnik ist durch ihre bundesweit einmalige Konzeption der Zusammenfassung der ingenieurwissenschaftlichen Disziplinen Werkstofftechnik, Verfahrenstechnik und Fertigungstechnik unter einem Dach in der Lage, disziplinübergreifende Fragestellungen der metallverarbeitenden Industrie aufzugreifen, kompetent zu lösen und dabei schnell auf wechselnde technologische Anforderungen zu reagieren. Als Beispiele für diese Konzeption werden auf dem gemeinsamen Messestand der FOGI Ergebnisse aus Forschungsprojekten zu den Themen: Intensivkühlung Metal dusting in Ofenanlagen Ultraschallunterstützte Gasabschreckung vorgestellt. The Institute for Material Science (IWT) is the only research center in Germany which has, in the interest of conducting complex research in metalworking technology, united the three disciplines of material science, process engineering and manufacturing technologies - disciplines which traditionally go their own separate ways - as equal-ranking divisions working together under a single roof. Thanks to this structure, IWT is able to solve complex technological problems on an interdisciplinary level without the usual time-consuming process of coordinate and consent. As an example of this concept, within the common FOGI exhibition, results of research projects on: Intensive quenching Metal dusting in furnaces Ultrasound-assisted gas quenching are shown

12 TU BERGAKADEMIE FREIBERG Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik, Lehrstuhl für Gasund Wärmetechnische Anlagen, Prof. Dr.-Ing. habil. Ulrich Groß Institut für Gas- und Wärmetechnische Anlagen am Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik der TU Bergakademie Freiberg führt die lange Tradition von Forschung und Lehre auf dem Gebiet der Thermoprozesstechnik fort. Auf der Thermprocess 2015 stehen folgende Schwerpunkte im Fokus: Korrosion keramischer Werkstoffe und Wärmedämmmaterialien Numerische Simulation lokaler Temperaturen und Strömungen in Gutstapeln Optimierung von Aluminiumschmelzöfen Nutzung von Mikrowellen für die Erwärmung von keramischen Schüttgütern Graphitwerkstoffe in Vakuumanwendungen Neben den genannten Forschungsarbeiten beschäftigt sich der Lehrstuhl mit Aufgaben der Gastechnik (z.b. Biogaserzeugung und Einsatz von Biogas), der Energietechnik (Kraft-Wärme-Kopplung und Abwärmenutzung, Wasserstoffproduktion), der Verbrennungstechnik (Verbrennung in porösen Medien, Laserdiagnostik) und der numerischen Simulation in den genannten Arbeitsgebieten. The chair of Gas and Heat Technology at the Institute of Heat Technology and Thermodynamics of the Technical University of Freiberg continues the long tradition of research and education in the field of thermoprocessing, At the trade fair Thermprocess 2015, the focus willbe on the results of the following research topics: corrosion of ceramic materials and heat insulation materials, numerical simulation of local temperatures and flows in stacked goods, optimization of aluminum melting furnaces, use of microwaves for the heating of ceramic bulk material, graphite materials in vacuum application. Other research activities of the chair include: gas technology (e.g. production and usage of biogas), energy technology (combined heat and power generation off heat usage, hydrogen generation), combustion technology (combustion in porous media, laser diagnostics) and numerical simulation in the mentioned fields

13 GWI Gaswärme-Institut e.v. Essen Dr.-Ing. Anne Giese Innovation & Forschung in der Energiebranche Das Gas- und Wärme-Institut Essen e.v. (GWI) ist seit über 75 Jahren ein anerkanntes und weit über Nordrhein-Westfahlen hinaus etabliertes Forschungsinstitut. Die Mitgliedsunternehmen des GWI decken die gesamte Branche ab, darunter sind Versorgungsunternehmen und Netzbetreiber, Hersteller von Produkten der Heizungstechnik sowie Industrieunternehmen und Verbände. In den F&E Abteilungen Brennstoff- und Gerätetechnik sowie Industrie- und Feuerungstechnik werden anwendungsnahe sowie praxisorientierte Forschungs- und Entwicklungsprojekte durchgeführt. Das akkreditierte Prüflaboratorium zählt zu den wichtigsten der Branche und das Bildungswerk vermittelt Praktikern durch Schulungen, Seminare und Beratung technische Sicherheit und neue Techniken für die Praxis. Durch die enge Verzahnung dieser interdisziplinär aufgestellten Bereiche ist das GWI Motor für Innovationen und fokussiert die Forschungsschwerpunkte auf die Themen Gasbeschaffenheiten (aktuell z. B. Engineering und Qualitätssicherung für L-H Anpassungsmaßnahmen), Versorgungssicherheit und Gasanwendungstechnologien, die vom Maßstab der Haushaltsebene bis hin zum industriellen Maßstab reichen. Erdgas im Energiesystem der Zukunft unter diesem Motto arbeitet das GWI gemeinsam mit Mitgliedsunternehmen und Kunden in einem sich rasant verändernden Umfeld an den Energiethemen der Zukunft mit Fokus auf Gasanwendungen rund um Gase der öffentlichen Versorgung. Dies sind neben Erdgas aus den verschiedenen Bezugsquellen zunehmend regenerativ erzeugte Gase wie Biogas, Wasserstoff, SNG und LNG. Die Arbeitsschwerpunkte liegen u. a. auf Fragestellungen zu Auswirkungen von Gasbeschaffenheitsschwankungen auf Industrieprozesse und Anwendungstechnologien, der Integration der erneuerbaren Energien in bestehende Energieversorgungsstrukturen sowie der KWK in der häuslichen und gewerblichen Ener- Gas- und Wärme-Institut Essen e. V. (GWI) is a well-established and renowned institute for applied research which has been working in the field of gas applications for more than 75 years. Organized as a non-profit association, GWI s members consist of public and municipal utilities, network operators and associations as well as manufacturers of heating systems, industrial burners and other gas-related equipment and appliances. The R&D Departments of Fuel and Appliance Technology and Industrial Combustion Technology carry out applied research projects in gas and energy-related fields. The accredited Testing Laboratory is one of the most important of its kind in Germany, while the Training and Consulting Center promotes new technological developments in seminars, training courses and consulting activities. The close cooperation of these interdisciplinary departments makes GWI a driver for innovation. At the moment, GWI s activities focus on the topic of gas quality (e. g. engineering and quality control for L-H conversion measures), security of supply and gas application technologies in general, ranging from domestic appliances to heavy-duty applications on an industrial scale such as industrial furnaces. Natural gas in the energy systems of the future based on this slogan, GWI, its members and customers work on the energy topics of the future in this rapidly changing field, focusing on gas applications using gases from public distribution networks. This includes natural gas from various sources, including SNG and LNG, as well as gases from sustainable sources such as biogas and hydrogen. Key areas of interest are the impact of gas quality fluctuations on industrial furnaces and equipment as well as domestic appliances, the integration of renewable energy sources into existing 24 25

14 GWI Gaswärme-Institut e.v. Essen Dr.-Ing. Anne Giese gieversorgung, wobei hier aufgrund der Komplexität interdisziplinäre Lösungsansätze verfolgt werden. Nicht mehr nur die eigentliche Gasverbrennung als Prozessmotor steht im Vordergrund, sondern Gesamtsystembetrachtungen zur optimalen Einbindung aller Ressourcen bestimmen das Handeln unter ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten. Die Abteilung Industrie- und Feuerungstechnik wird Ihnen auf der diesjährigen Thermprocess zu den aktuellen Fragestellungen Energieeffizienz, Versorgungssicherheit, Auswirkungen von Gasbeschaffenheitsschwankungen, Einbindung erneuerbarer Gase in Industrieprozesse und vieles mehr mit kompetenten Ansprechpartnern gerne Rede und Antwort stehen. supply infrastructures and CHP (combined heat and power) in the domestic and commercial energy supply, where interdisciplinary solutions are applied due to the complexity of the issue. The focus no longer lies only on the gas combustion itself as the driving force of a process, but also on the analysis of entire systems for an optimum integration of all resources, based on economic and environmental criteria. At this year s Thermprocess, GWI s Department of Industrial Combustion Technology will be happy to discuss topics such as energy efficiency, security of supply, effects of natural gas quality fluctuations, integration of gases from renewable source into industrial production processes and much more with you

15 TECHNISCHE UNIVERSITÄT CLAUSTHAL Institut für Energieverfahrenstechnik und Brennstofftechnik Prof. Dr.-Ing. Roman Weber Institut für Energieverfahrenstechnik und Brennstofftechnik Forschungsschwerpunkte 1. Theoretische und experimentelle Untersuchungen von Hochtemperaturprozessen zur Stoffbehandlung, insbesondere aus der Stahl-, Nichteisenmetall-, Zement-, Kalk-, Glas- und Keramikindustrie. Ziel ist die Verminderung des Energieeinsatzes durch optimierte Gestaltung des Prozessablaufes in Abhängigkeit von Produktanforderungen. 2. Forschung im Hinblick auf einen effizienten und umweltschonenden Einsatz von fossilen Brennstoffen, Brennstoffmischungen, Biomassen und nicht spezifizierten Brennstoffen für Kraftwerke mit Schwerpunkten in der Verminderung der Schadstoffemissionen und Optimierung des Ausbrandes. Thermische Behandlung von Reststoffen und Abfällen; theoretische Modellierung und experimentelle Überprüfung anhand von Anlagen im Pilotmaßstab. 3. Entwicklung mathematischer Modelle zur Vorhersage des Leistungs- und Betriebsverhalten von Industrieanlagen; insbesondere von brennstoff- und industriespezifischen, CFD-basierten, mathematischen Modellen. Die hierzu entwickelte Software steht in direktem Zusammenhang mit den Techniken zur Brennstoff-Charakterisierung des IEVB. 4. Entwicklung von Techniken der Brennstoff-Charakterisierung zur Bestimmung des Verbrennungsverhaltens von fossilen Brennstoffen, deren Mischungen sowie von nicht spezifizierten Brennstoffen (Klärschlamm, Biomasse, BRAM, Abfall etc.). Erarbeitung von kinetischen Parametern zur Verwendung in mathematischen Modellen zu Zündung, Flammenstabilität, Entgasung, Restkoksabbrand und NOx-Bildung. Ermittlung der Verschlackungs- und Verschmutzungsneigung von Brennstoffen. 5. Weiterentwicklung der Mild-Combustion (Flammenlose Verbrennung) für den Einsatz von gasförmigen und festen Brennstoffen unter dem Aspekt der Brennstoffeinsparung und Reduzierung der Schadstoffemissionen. Die Forschung beinhaltet sowohl Experimente bzgl. der Verbrennungsgrundlagen als auch die Entwicklung von mathematischen Modellen. Focus research 1. Theoretical and experimental investigations on high-temperature-processes for production of materials, relevant to the steel-making industry, the cement- & lime-making industry, the glass-making industry, and the ceramic industry. Emphasis is placed on minimization of energy consumption per unit of product without compromising the product quality. 2. Research on efficient and environmental friendly utilisation of fossil fuels, fuel blends, biomass and off-specification fuels for power generation with emphasis on pollutants emission minimisation and burnout optimization. Thermal treatment of residues and wastes is an important research topic that is addressed through both a theoretical work and an experimental verification using several pilot plants and furnaces. 3. Development of mathematical models for performance predictions of industrial plants and their components, with focus on fuel-specific and industry-specific CFD-based mathematical models. To this end, the software development is strongly coupled with the fuel characterization techniques of the IEVB-institute. 4. Development of fuel characterization techniques for determination of combustion behaviour of fossil fuels, their blends as well as off-specification fuels (sewage sludge, biomass, refuse derived fuels, wastes). Our fuel characterization rigs provide parameters and coefficients to sub-models for predicting ignition, flame stability, devolatilization, char combustion rate and NOx-chemistry. Dedicated furnaces are used to assess both slagging and fauling propensity of a particular fuel. 5. Further development of the mild combustion technology (known also as flameless oxidation) for combustion of gaseous and solid fuels with focus on fuel savings and reductions in pollutants emissions. The research comprises both experiments concerning the combustion fundamentals and the development of mathematical models

16 OTTO-VON-GUERICKE UNIVERSITÄT MAGDEBURG Institut für Strömungstechnik und Thermodynamik Prof. Dr.-Ing. Eckehard Specht, Prof. Dr.-Ing. Fabian Herz Institut für Strömungstechnik und Thermodynamik Forschungsbereiche des Institutes Intensivkühlung von Metallen Simulation von Gefüge, Spannungen, Härte und Verzug bei der Kühlung von Stahlkörpern komplexer Geometrie Ermittlung der Wärmeübergangsbedingungen zur verzugsarmen Abkühlung Messung des örtlichen Wärmeübergangskoeffizienten für Wassersprays und Luftdüsenfelder mittels Infrarottechnik Dynamische Simulation von Wärmebehandlungsprozessen in Industrieöfen, z. B. Wärmeübergangs- und Reaktionsverläufe in Schachtöfen Einfluss der Transportrollen und Querschnittsabmessungen auf die Temperaturvergleichmäßigung in Rollenöfen Beeinflussung der Bettbewegung und des Wärmeübergangs in Drehrohröfen einschließlich Messungen im 6-m-Versuchsofen Optimierung von Brennkammern Simulation der Strömungs-, Konzentrations- und Temperaturfelder mit Verbrennungsreaktion Messung thermophysikalischer Stoffwerte bis 1600 C Wärmeleitfähigkeit Spez. Wärmekapazität Dichte und therm. Ausdehnung Reaktions-, Phasenumwandlungsenthalpien und -temperaturen Research activities of the institute Quenching of metals Simulation of structure, stresses, hardness and distortion for steel materials Determination of local heat transfer distribution to minimise distortion Measuring of local heat transfer in special laboratus plant using infrared-thermocamera for cooling with water sprays and arrays of air nozzles Dynamic simulation of thermal treatment processes in furnaces, e.g. heat transfer and reaction profile in blast furnaces and shaft kilns influence of the rollers and design of cover to equalise the heating of materials in roller kilns moving of bed and heat transfer in rotary kilns with measurements in 6 m length research kiln Design of combustion chambers simulation of flow, concentration and temperature field Measuring of thermal physical properties up to 1600 C conductivity spec. heat capacity density and thermal expansion decomposition reaction coefficient 30 31

17 TECHNISCHE UNIVERSITÄT CHEMNITZ INSTITUT FÜR WERKSTOFFWISSENSCHAFT UND WERKSTOFFTECHNIK Univ.-Prof. Dr.-Ing. Guntram Wagner Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. T. Lampke Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. M. F.-X. Wagner Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnik 32 Werkstoffforschung ist der Motor des technischen Fortschritts. Sie bildet die Basis für eine effiziente Ausnutzung von Ressourcen und Energie und sichert die hohe Qualität und lange Lebensdauer wesentlicher Bauteile in einer modernen Welt. Durch die Optimierung bekannter und die Entwicklung neuer, innovativer Werkstoffe und Applikationstechniken bietet das Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnik der Technischen Universität Chemnitz u.a. maßgeschneiderte Lösungen für vielfältige Problemfelder aus dem Bereich der Thermischen Prozesstechnik. Am IWW wird auf folgenden Gebieten geforscht und gelehrt: Oberflächen- und Beschichtungstechnik Thermisches Spritzen Elektrochemische und chemische Prozesse Chemische und physikalische Gasphasenabscheidung Werkstoffentwicklung, Werkstoffverbunde und Metallurgie Entwicklung von Lot- und Verschleißschutzwerkstoffen Nanoskalige Fügewerkstoffe Schmelzverdüsung Verbundwerkstoffe Metall- und keramikbasierte Verbundwerkstoffe Metall-Kunststoff-Hybridlaminate Verschleiß- und Korrosionsforschung Modellbildung und Simulation von Werkstoffeigenschaften Atomistische Simulation Thermodynamische Berechnungen Prozess-Simulation Mechanische Werkstoffprüfung Mikrostruktur- und Schadensanalyse Materials research is the driving force of technical progress. It provides the basis for an efficient utilization of resources and energy, and ensures the high quality and durability of essential components in a modern world. By optimizing approved and developing new, innovative materials and application methods, the Institute of Materials Science and Engineering of Technische Universitaet Chemnitz offers, inter alia, tailored solutions for a wide variety of problems in the field of thermal processing. The Institute focuses on education and research in the following fields: Surface and coating technology Thermal spraying Electrochemical and chemical processes Chemical and physical vapor deposition Material development, materials compounds and metallurgy Development of filler metals for brazing and wear protection Joining by nanomaterials Atomization Composite materials Metal and ceramic matrix composites Metal/plastic hybrid laminates Wear and corrosion research Modelling and simulation of material properties Atomistic simulations Thermodynamic calculations Process simulation Mechanical testing Microstructural analysis and damage diagnostics 33

18 VDEH-BETRIEBSFORSCHUNGSINSTITUT GMBH Institutsleiter: Prof.-Dr.-Ing. Ralph Sievering, Abt.-Leiter Gastechnik und Energiewirtschaft sowie Industrieofen- und Verbrennungstechnik Dipl.-Ing. Bernhart Stranzinger Das Betriebsforschungsinstitut Wir beschäftigen uns seit über 40 Jahren intensiv mit der rationellen Energienutzung, Leistungssteigerung und Qualitätssicherung an wärmetechnischen Anlagen, insbesondere Industrieöfen und Hochtemperaturprozessanlagen für die Stahlerzeugung. Zum Arbeitsschwerpunkt der rationellen Energienutzung wurden in jüngster Zeit zahlreiche Forschungsarbeiten erfolgreich durchgeführt, wobei der Grundgedanke auf der Umsetzung der Forschungsergebnisse in die betriebliche Praxis lag. Dieses waren beispielsweise: Brenner und Beheizungssysteme für multivalenten Einsatz, Bild 1 Wärmerückgewinnung mit thermischen Regeneratoren Atmosphärenregelung zur Sicherstellung der Produktqualität, Simulationsmodelle für Auslegung und Optimierung von Öfen, Bild 2 Modellgestützte Ofenführung Energiemanagementsysteme für komplexe Energie-Verbundnetze Schnelle und genaue Verbrennungsregelung für Prozessgase Die Forschungsarbeiten werden zum großen Teil mit öffentlichen Mitteln des Bundes, des Landes NRW und der EU gefördert sowie von den Werken der Stahlindustrie unterstützt. The Betriebsforschungsinstitut, has for over 40 years devoted intense efforts to the rational utilization of energy, the enhanced performance and the quality assurance of heat technology plants, in particular industrial furnaces and high temperature process plants for steel production. Numerous R&D-projects with the focal point on rational utilization of energy were carried out with great success, in which the emphasis was on the realization of R&D results into operational practice. These were for instance: Burners and heating systems for multivalent applications, Figure 1 Heat recovery with thermal regenerators Atmosphere control for quality assurance Simulation models for design and optimization of furnaces, Figure 2 Model based furnace control system Energy management systems for complex energy networks Fast and exact combustion control for process gases Most of the R&D-projects were supported by public funds from the Federal Government, the State NRW and the EU as well as the companies of the steel industry. Bild 1/Figure 1 Bild 2/Figure

19 Adressen der Forschungsinstitute Technische Universität Chemnitz Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnik Professur Oberflächentechnik/ Funktionswerkstoffe: Prof. Dr.-Ing. habil. T. Lampke Professur Verbundwerkstoffe: Prof. Dr.-Ing. Guntram Wagner Professur Werkstofftechnik: Prof. Dr.-Ing. habil. M. F. X. Wagner Erfenschlager Str Chemnitz Tel.: Fax: Internet: TU Bergakademie Freiberg Institut für Wärmetechnik u. Thermodynamik Lehrstuhl Gas- und Wärmetechnische Anlagen Prof. Dr.-Ing. habil. Ulrich Groß Gustav-Zeuner-Str Freiberg Tel.: / Fax: / Internet: Stiftung Institut für Werkstofftechnik (IWT) Prof. Dr.-Ing. H.-W. Zoch Prof. Dr.-Ing. Udo Fritsching Prof. Dr.-Ing. Franz Hoffmann Badgasteiner Str Bremen Tel.: Fax: Internet: Leibniz Universität Hannover Institut für Elektroprozesstechnik (ETP) Prof. Dr.-Ing. Bernard Nacke Wilhelm-Busch-Str Hannover Tel.: Fax: Internet: Technische Universität Clausthal Institut für Energieverfahrenstechnik und Brennstofftechnik Prof. Dr.-Ing. Roman Weber Adolph-Roemer-Straße 2a Clausthal-Zellerfeld Telefon: +49-(0) Telefax: +49-(0) Internet: Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Institut für Strömungstechnik und Thermodynamik (ISUT) Prof. Dr.-Ing. Eckehard Specht Prof. Dr.-Ing. Fabian Herz Universitätsplatz Magdeburg Tel.: Fax: Internet:

20 Adressen der Forschungsinstitute VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbH (BFI) Gastechnik und Energiewirtschaft sowie Industrieofen- und Verbrennungstechnik Bernhart Stranzinger Sohnstr Düsseldorf Tel.: Fax: Internet: Gaswärme-Institut e.v. (GWI) Dr.-Ing. Anne Giese Hafenstr Essen Tel.: Fax: Internet: RWTH Aachen Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik (IOB) Prof. Dr.-Ing. Herbert Pfeifer Kopernikusstraße Aachen Tel.: Fax: Internet: Oel-Waerme-Institut GmbH (OWI) Dr.-Ing. Klaus Lucka Kaiserstr Herzogenrath Tel.: Fax: Internet: Universität Karlsruhe Engler-Bunte-Institut Lehrstuhl Verbrennungstechnik Prof. Dr.-Ing. Dimosthenis Trimis Engler-Bunte-Ring Karlsruhe Tel.: Fax: Internet:

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