Projekt 27351/01

Entwicklung einer dritten Wärmekaskade durch Setzen und Trocknen nasser Formlinge im traditionellen Paketbesatz auf Tunnelofenwagen zur energiesparenden Herstellung von Ziegelsteinen

Projektträger

Recker Ziegelwerk Berentelg & Hebrok OHG
Grüner Weg 8
49509 Recke
Telefon: 05453/93330

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Kosten für die Primärenergie sind in den letzten Jahren stetig gestiegen. Der Energiekostenanteil für die Ziegelproduktion hat etwa 30 % der Produktionskosten erreicht. Ziel dieses Vorhabens ist, den Primärenergiebedarf für das Trocknen und Brennen von Pflaster- und Verblendklinkern zu reduzieren.

Die Betriebsweise des Trockners und Tunnelofens sind direkt voneinander abhängig. Der kontinuierlich betriebene Tunnelofen liefert in der Regel große Mengen Abwärme zum Trockner. Allgemein wird dieser diskontinuierlich betrieben, sodass oftmals Ofenabwärme ungenutzt bleibt. Traditionell werden extrudierte Ziegelrohlinge, einzeln auf Formlingsträger aufgereiht, in einem Kammertrockner getrocknet, anschließend zu Paketen auf Tunnelofenwagen gestapelt und im Tunnelofen gebrannt.
Grundsätzlich bietet der Trocknungsprozess in einem Ziegelwerk das größte Energiesparpotenzial. Durch eine intensive Nutzung der Tunnelofenabwärme für den Trocknungsprozess kann der Energiebedarf stark gesenkt werden.
Die niedergrädige, minderwertige Abfallwärme vom Trockner und Ofen, die zurzeit ungenutzt an die Umwelt abgegeben wird, soll bei dem neuen Trocknungsverfahren Verwendung finden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenUm die angestrebte Primärenergieeinsparung zu erreichen, sind folgende Verfahrensschritte geplant:
Entwicklung eines Verfahrens zum Setzen und Trocknen der nassen Rohlinge auf Ofenwagen
Maßnahmen zur Minimierung des Lufthaushaltes am Tunnelofen
Simulation der Luftströmung und Temperaturverteilung bei verschiedenen Umwälzsystemen in der Kühlzone eines Tunnelofens
Hallen- und Vortrocknung nach dem Prinzip der Niedrigtemperaturtrocknung


Ergebnisse und Diskussion

Die gesetzten Ziele in ökologischer und technischer Hinsicht können zum großen Teil erreicht werden.
Ziel ist es, zum einen den Lufthaushalt des Ofens und zum anderen den Energiebedarf des Trockners zu reduzieren

Eine wesentliche Maßnahme zur Energiereduzierung ist es, durch neue Brennsysteme und Optimierung der Kühlzone, den Lufthaushalt im Ofen zu reduzieren. In diesem Tunnelofen werden sekundärluftfreie Gas-Impulsbrenner erfolgreich eingeführt. Die Verbesserung des Wärmeübergangs in der Kühlzone des Tunnelofens hat Prof. Dr.-Ing. Ralf-Gunther Schmidt, FH Osnabrück untersucht. Die Konsequenz hieraus ist eine verminderte Kühlluftmenge aus dem Ofen.

Grundsätzlich bietet der Trocknungsprozess in einem Ziegelwerk das größte energetische Einsparpotenzial. Bei dem sog. Direktsetzverfahren, in den 90er Jahren entwickelt, wird die Ofenabwärme kontinuierlich im Trockner genutzt, dadurch wird schon systembedingt eine Einsparung im zweistelligen Bereich erreicht. In der klassischen Ziegelproduktion werden traditionell die frisch gepressten Rohlinge in einem Kammertrockner getrocknet und zu Großpaketen auf Ofenwagen gestapelt. Gem. diesem Vorhaben sollen die nassen Rohlinge direkt in dieser Paketform auf die Ofenwagen gesetzt werden.

Das Ergebnis dieser Versuche zeigt, es ist eine geänderte Setzweise, verbunden mit einem Stabilisierungsnetz, erforderlich. Eine befriedigende Betriebssicherheit kann nicht herbeigeführt werden. Es muss im Einzelfall zwischen Energieersparnis und Betriebssicherheit abgewägt werden.

Es wird ein neues Trocknungssystem, die Stufentrocknung, welche nach dem Prinzip der Niedrigtemperaturtrocknung arbeitet, entwickelt. Diese Trocknung arbeitet in drei Stufen, der Hallen-, Vor-, und Haupttrocknung. Die Niedrigtemperaturtrocknung bezieht ihre Heizenergie aus z. B.: Strahlungswärmen von Ofen und Trockner, Restwärme der gebrannten Ware. Außerdem kann ein großer Teil der latenten Wärme aus der Nassluft als 3. Wärmekaskade genutzt werden. Damit konnten 20 % Primärenergie für die Trocknung von Ziegelrohlingen eingespart werden. Die Primärenergieeinsparung für das neue Trocknungssystem wird somit erreicht.

Die Entwicklungsschritte waren sehr langwierig. Die Versuche mussten bei laufendem Produktionsbetrieb durchgeführt und konnten deshalb nicht, wie man es wünschen würde, stetig abgearbeitet werden. Die Produktion hatte immer Priorität.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Für die Verbreitung der Entwicklungsergebnisse sind folgende Maßnahmen vorgesehen:
Präsentation anlässlich geeigneter Fachtagungen
Präsentation und Werksbesichtigungen für Anlagenbauer und Fachinstitute


Fazit

Mit der Stufentrocknung, ausgeführt als Niedrigenergietrockner, kann den Formlingen vor dem Haupttrockner 3,5 % Wasser entzogen werden.
Die Heizenergie wird durch niedergrädige Abwärme der 2. und 3. Wärmekaskade vom Tunnelofen gedeckt, was zu einer Primärenergieeinsparung von 20 % führt. Eine weitere Maßnahme zur Energiereduzierung ist, durch neue Brennsysteme und Optimierung der Kühlzone, den Lufthaushalt im Tunnelofen zu reduzieren. In diesem Tunnelofen werden sekundärluftfreie Gas-Impulsbrenner erfolgreich eingeführt. Dies ist enorm wichtig, um den Trockner vom Ofen soweit wie möglich zu entkoppeln.