Projekt 10728/01

Umweltgerechter Glasfaserziehprozess

Projektträger

P-D Glasseiden GmbH
Wellerswalder Weg 17
04758 Oschatz
Telefon: 03435/6570

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Glasseidenerzeugnisse werden als Verstärkungsmaterialien in vielen Branchen (Automobilindustrie, Baugewerbe, Kunststoff- und Elektroindustrie) eingesetzt. Zur Herstellung des Glases, das zu Spinnfäden weiterverarbeitet wird, werden in Oschatz zwei Glasschmelzanlagen betrieben. Der Schmelzprozess von E-Glas gilt als eines der energieintensivsten Glasschmelzprozesse. Bedingt durch hohe Schmelztemperaturen und durch den Einsatz von Natriumsulfat und Flussspat als Läutermittelsystem entstehen umweltschädigende Emissionen. Hinzu kommt, dass der Spinnprozess ein sehr störanfälliger Arbeitsschritt mit verhältnismäßig großen Abfallraten ist. Ziel der Verfahrensentwicklung ist deshalb eine Verbesserung der Ausbeute des Spinnprozesses in Verbindung mit deutlicher Reduzierung des Energieverbrauches und umweltschädlicher Emissionen HF, NOx sowie CO2.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Projekt wurde in mehrere Arbeitspakete unterteilt.
- Läutermitteloptimierung (Flussspat) mit Versuchsschmelzen im Labormaßstab und Erprobung an einer laufenden Wanne;
- Sauerstoffbefeuerung wurde ausgehend von theoretischen Betrachtungen unter Einbeziehung bekannter Sauerstofflieferanten bearbeitet. Versuche mit Sauerstoffzudosierung an einer Wanne waren Voraussetzung für eine vollständige Umstellung einer Schmelzwanne;
- Klimatisierung Ziehprozess und damit Erhöhung der Prozessstabilität der Spinnfadenherstellung durch Optimierung der Klimaanlage und der Luftführungsbedingungen an den Spinnstellen. Diese Arbeiten wurden einem Unterauftragnehmer übertragen. Im Ergebnis erfolgte die Projektierung und Realisierung einer sauerstoff-gas-beheizten Schmelzwanne, die Verbesserung der klimatischen Verhältnisse in der Spinnerei/Spulerei sowie die Lösung der Abgasprobleme. Die Anlage wurde im April 2002 in Betrieb genommen und nach Optimierungsarbeiten zur vollen Produktionsleistung geführt.
Es wurde der Nachweis erbracht, dass mit Schüttelbettfiltersystemen HF-Emissionen und Staubemissionen entsprechend der TA Luft realisiert werden können. Um eine absolute HF-Emissionsabsenkung zu erreichen wurde versuchsweise ein fluorfreies Glas eingesetzt. Dabei hat sich gezeigt, dass sich dieses Glas schmelzen lässt und gute Spinneigenschaften besitzt.


Ergebnisse und Diskussion

Aufbauend auf Labor- und Technikumsuntersuchungen wurde die Umstellung einer Schmelzanlage auf eine Sauerstoff-Gas-Beheizung realisiert. Durch eine Anpassung der Klimaanlage wurde der Spinnprozess stabilisiert. Eine optimierte Technologie wurde erarbeitet.
Mit den durchgeführten Maßnahmen konnte eine Verbesserung der Glasqualität, der Produktausbeute und eine deutliche Energieeinsparung erreicht werden. Die Sauerstoffeinführung in den Verbrennungsprozess führte zu einer Absenkung des Energieverbrauches und erhöht gleichzeitig die spezifischen Schmelzleistung. Die Umstellung des Verbrennungssystems war nur möglich durch Anpassung des Glases, des Verbrennungsprozesses und der Regelungstechnik. Eine Abgasreinigungsanlage ist auch für die geringeren Abgasmengen einer Sauerstoff-Gas-Beheizung erforderlich. Eine Abgaswärmenutzung wurde mit Hilfe eines Rekuperatorsystems durchgeführt. Die entstehende Heißluft wird für technologische Prozesse oder zur Herstellung von Warmwasser verwendet. Zur Abgasreinigung wurde ein Schüttelbettfilter eingesetzt, mit dem gleichzeitig die SOx-Emission reduziert werden konnte. Die NOx-Werte lagen im Bereich der Zielstellung.
Nach Umstellung einer Schmelzwanne auf Sauerstoff-Gas-Befeuerung konnten spezifische Leistungs- und Emissionskennzahlen entsprechend nachfolgender Tabelle vergleichend mit dem bisherigen Stand der Technik ermittelt werden:
Tabelle s. PDF-Datei


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Es ist vorgesehen, eine weitere Schmelzanlage in der P-D Glasseiden GmbH Oschatz auf der Grundlage der erzielten Ergebnisse umzustellen. Eine Zusammenarbeit auf schmelztechnischem Gebiet ist mit der Valmiera Glasfaser AG langfristig konzipiert. Durch die weitere Zusammenarbeit mit Glass Service und TNO Eindhoven ist eine breitgefächerte Nutzung der Erkenntnisse in der Branche gewährleistet. Teiler-gebnisse wurden bereits veröffentlicht.


Fazit

Aufbauend auf Grundlagenuntersuchungen wurde die Umstellung einer Schmelzanlage auf eine Sauerstoff-Gas-Beheizung realisiert und eine Anpassung der Klimaanlage mit der Bereitstellung der Technologie bewerkstelligt. Mit den durchgeführten Maßnahmen ist eine Verbesserung der Glasqualität, der Ausbeute und eine Energieeinsparung erreichbar. Es konnte nachgewiesen werden, dass die Emissionswerte einer Glasschmelzwanne, bezogen auf die hergestellte Produktionsmenge, deutlich reduziert werden. Die Umstellung des Verbrennungssystems war nur möglich durch Anpassung des Glases, des Verbrennungsprozesses und der Regelungstechnik. Die Abgaswärmenutzung kann mit Hilfe eines Rekuperatorsystems wirtschaftlich betrieben werden. Eine Abgasreinigungsanlage ist auch für geringere Abgasmengen einer Sauerstoff-Gas-Beheizung erforderlich.