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Energieeinsparung bei der Zementherstellung

 

Einsatz einer Großzellenradschleuse mit mechanischer Zwangsräumung zur Beschickung des feuchten und klebrigen Rohmaterials in den Trockner.

Die Herausforderung im Sinne der Nachhaltigkeit:

Ein seit Jahren ungelöstes Problem im Zementanlagenbau war die zuverlässige und dosierte Einschleusung des Vormaterials für die Zementherstellung in das, unter hohen Unterdrücken stehende Luftsystem einer Vertikal-Rollenmühle oder eines schnell laufenden Schlagradtrockners im Vorwärmeverbund der Zementofenanlage (Halbnassverfahren).
Bei dem Ausgangsmaterial handelt es sich um feuchte, schleißende und zur Ansatzbildung neigende Kreide und Mergel. Eine erfolgreiche Lösung dieser Aufgabe würde enorme Wärmeverluste reduzieren und so den Energieeinsatz (Heizöl od. andere) deutlich verringern. So könnte die Zementproduktion, speziell in Osteuropa, wo das Halbnassverfahren noch eingesetzt wird, dauerhaft ökologischer und energieeffizienter betrieben werden.

Die Ausgangssituation:

In einem 2004 erbauten Zementwerk, im östlichen Polen liegender Stadt Chelm, wurde die vom Anlagen-Errichter gelieferte Dreifachpendelklappe wegen störender Ansatzbildung bereits nach kurzer Betriebsdauer wieder entfernt. Jahrelang erfolgte der Weiterbetrieb der Ofenanlage unter Inkaufnahme hoher Falschluft- bzw. Wärme- und Durchsatzverluste über einem offenen Fallschacht. Bei der errichteten Anlage handelt es sich um einen Drehrohrofen mit einem projektierten Durchsatz von 4.500t/d. Die KREISEL GmbH & Co. KG entwickelte für diesen besonders schwierigen Einsatzfall erstmalig eine Räumzellenradschleuse, die in der Lage sein musste, einen stündlichen Massenstrom von ca. 400 t der Schlagradmühle zuverlässig aufzugeben und dabei das Gasregime gegenüber Unterdrücken bis 5000 Pa abzudichten.
Weitere Ziele:

  • Prozessoptimierung durch Vermeidung des Falschlufteintrittes
  • Lärmminderung
  • Stabilisierung des Trocknungsprozesses durch Ausschaltung klimatisch bedingter Temperaturschwankungen

 

Die Lösung:

Die entwickelte Räum-Zellenradschleuse besitzt ein Zellenrad mit einem Durchmesser von 1.800mm und eine Gesamthöhe von 3.000mm. Angetrieben wird sie über einen Getriebemotor mit einer installierten Leistung von 15kW. Sowohl das Gehäuse der Schleuse als auch das Zellenrad selbst wurden mit auswechselbaren Schleißplatten ausgestattet. Über entsprechende Inspektionsöffnungen wird der Zugang zum Zellenrad und Räumwerkzeug ermöglicht, wodurch auch ein problemloses Nachbessern der Räummesser ermöglicht wird. Die Schleuse ist beheizbar und wird mittels Spülluft gegen Staubeintrag und Verstopfung im äußeren Randscheibenbereich geschützt. Eine Kundenforderung berücksichtigend, wurde die Räum-Zellenradschleuse auf eine eigens für den Einsatzfall konstruierte Verfahreinrichtung gesetzt, um sie im Reparaturfall oder auch zum Zwecke von turnusmäßig durchzuführenden Inspektionen, seitlich herausfahren zu können. Die Inbetriebnahme der Anlage in Chelm fand in der Zeit vom 27. April bis 01. Mai 2007 in Anwesenheit von Mitarbeitern der Firma KREISEL GmbH & Co. KG statt. Die Anlage läuft seit diesem Zeitpunkt ohne nennenswerte Störungen im Dauerbetrieb.

Die nachhaltigen Stärken:

Der Nutzen dieser Lösung besteht in einer wesentlichen Reduzierung der Umweltbelastungen, Schonung der Ressourcen und Kostensenkung bei Neuanlagen.

  • Reduzierung CO2 Ausstoß durch Einsparung von ca. 600.000 Liter Heizöl pro Anlage (1.680to CO2/a )
  • Qualitätsverbesserung des Zements, da der gesamte Prozess hermetisch abgeriegelt, stabil läuft
  • Senkung des Stromverbrauchs, z. Bsp. bei der Ventilatoren , da weniger Luft bewegt wird
  • Reduzierung der Investitionskosten bei Neuanlagen durch Verringerung von Kanalquerschnitten und Ventilatorleistungen (Material, Energie)
  • Senkung des Lärmpegels am Materialaufgabepunkt von alt 140 dB auf neu 110 dB

Wenn man bedenkt, dass nach der Markteinführung dieser Lösung seit 2008 zwischen 5 bis 10 Anlagen weltweit bestellt werden, ist der nachhaltige Nutzen beträchtlich.
Die mit Unterstützung der Deutschen Bundesstiftung Umwelt in Zusammenarbeit mit dem polnischen Zementwerk in Chelm entwickelte Räum-Zellenradschleuse kommt gerade zu einem Zeitpunkt auf den Markt, da in der Zementindustrie durch den verstärkten Einsatz der Vertikal-Rollenmühle der Bedarf an leistungsfähigen und insbesondere dicht schließenden Materialschleusen hoch angestiegen ist. Aber auch für andere Industrien wie das Handling von besonders schwierigen Sekundarstoffen von z. Bsp. Klärschlamm, werden sich für die neue Schleuse vielfältige Einsatzmöglichkeiten ergeben.

Die Erfinder:

Maßgeblich beteiligt an dieser Entwicklung waren:

  • Herr Ralf Trautmann: Leiter Konstruktion Schüttguttechnik
  • Herr Uwe Vogt: Konstrukteur Schüttguttechnik
  • Herr Stanislaw Masny: Mitarbeiter Vertrieb Polen

Kurzprofil des Unternehmens:

Name: Kreisel GmbH & Co. KG
Hauptsitz: Krauschwitz
Gründungsjahr: 1912
Mitarbeiter: 112
Lösungen: Schüttguttechnik, Entstaubungstechnik, Pneumatische Förderanlagen, Rekuperatoren/Wärmetauscher, Behälterbau, Service, Lohnfertigung
Internationalität: Kreisel GmbH & Co. KG in Krauschwitz (Hauptsitz), KREISEL Engineering GmbH & Co. KG in Hamburg (NL), Vertretungen für Russland, Frankreich, Niederlande, Polen, Österreich, Indien und Südafrika