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Schneckenwärmetauscher So wird Staub innerhalb eines Zementwerkes sicher abtansportiert

Autor / Redakteur: Jan Woltermann / Sabine Mühlenkamp

Betreiber von Zementwerken müssen sich zunehmend mit Bypass-Stäuben auseinandersetzen. Damit diese weiterverwertet werden können, müssen die Stäube innerhalb des Zementwerkes sicher transportiert werden. Kein einfaches Unterfangen, da diese Stäube die Förderanlagen stark belasten. AMF-Bruns-Schneckenwärmetauscher bewältigen diese Aufgabe jedoch spielend.

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Schneckenförderer spielen in verfahrenstechnischen Prozessen eine wichtige Rolle, da diese auf einem kleinen Bauraum kontinuierlich in hohen Fördermengen verschiedenste Fördergüter transportieren.
Schneckenförderer spielen in verfahrenstechnischen Prozessen eine wichtige Rolle, da diese auf einem kleinen Bauraum kontinuierlich in hohen Fördermengen verschiedenste Fördergüter transportieren.
(Bild: AMF-Bruns)

Mit dem vermehrten Einsatz von Sekundarbrennstoffen in der Zementindustrie hat der Anteil an Bypass-Staub-Mengen kontinuierlich zugenommen. Erst in jüngster Zeit gibt es nun Möglichkeiten, diese Bypass-Stäube sinnvoll weiter zu verwerten, entweder im Zement selbst oder in anderen Bauprodukten, wie der Verfüllung, aber auch als Düngemittel oder Tierfutter. Allerdings sind diese Stäube alles andere als einfach zu handhaben. In der Regel sind diese Produkte abrasiv, verbacken leicht und besitzen hohe Temperaturen, da sie direkt aus dem Verbrennungsprozess kommen.

Seit einigen Jahren bietet AMF-Bruns zahlreiche Lösungen für die Zementindustrie; so wurden seit 2012 sechs Werke in der Branche mit individuellen Förderlösungen ausgestattet. Jüngstes Beispiel ist ein Werk im Osten von Deutschland, zu dessen Schwerpunkt Zemente für Fertigteilwerke gehören. Dabei werden Normzemente, die zum Teil allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen für Sonderanwendungen besitzen, ergänzt durch Spezialprodukte für den Straßenbau, für Hohlraumverfüllungen und für andere Sonderanwendungen.

Dieses Werk wurde nun erweitert, um die steigenden Kapazitäten abzudecken. Einher damit gingen neue Anforderungen an die Beförderung des heißen Bypass-Staubes innerhalb des Werkes. Diese Stäube entstehen bei dem Brennvorgang zur Zementherstellung. Dabei wird ein Teil der entstandenen Ofenabgase abgesaugt und über einen Bypass-Filter entstaubt. Der abgeschiedene Bypass-Staub wird in Silos zwischengelagert und dosiert dem Zement zugegeben.

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Zwar hatte man im Werk selbst noch keine Erfahrungen mit dem Unternehmen aus Apen, allerdings hatte der Mutterkonzern bereits einige Projekte mit AMF-Bruns getätigt. Die Erfahrungen, die AMF-Bruns mittlerweile in der Zementindustrie getätigt hatte, überzeugten zudem. Außerdem waren die AMF-Bruns-Förderer bekannt für ihre Gasdichtigkeit, so dass AMF-Bruns den Zuschlag für die Ausrüstung bekam.

Unterschiedliches Abrasionsverhalten

Zu den größten Herausforderungen beim Transport der Bypass-Stäube gehören die hohen Temperaturen und deren Produkteigenschaften. Vor allem die wechselnden Zusammensetzungen führen immer wieder zu unterschiedlichem Abrasionsverhalten. Bei der Anlagenkonzeption kamen daher verschiedene Komponenten aus dem Haus AMF-Bruns zum Einsatz. Zunächst wurde die Grob-Anlagenplanung durch den Kunden ausgeführt. Die Aufstellung sowie die Optimierung der Kühllängen übernahm AMF-Bruns. Bei der Anlage wird ein Teil des Staubs mit einem Trogschneckenförderer mit gekühlter Schneckenwelle aus einem Trichter gefördert und anschließend mit zwei Kühlschneckenförderern von 600 °C auf ca. 90 °C abgekühlt.

Trogschneckenförderer können Material auf Steigungen von bis zu 30 °C fördern. Dabei sorgt eine geschraubte Abdeckung für die gute Zugänglichkeit im Förderraum, z.B. für Reinigung und Wartung. Ein weiterer Teil des Staubs wird mit einer Temperatur von 180 °C mit einem Kettenförderer aus einem Elektrofilter abgezogen und an die dritte Kühlschnecke übergeben. Die gesamte Troglänge der Kühlschnecken beträgt 16 m. Der Durchsatz ist zwei mal 2 t/h. Die dritte Kühlschnecke fördert 4 t/h.

Der Vorteil der Kühlschneckenförderer von AMF-Bruns liegt im kontinuierlichen Wärmeaustausch während der Förderung. Dabei könnten sie sogar Produkte über 1000 °C fördern. Insbesondere ihre staubdichte, druckstoßfeste und gasdichte Ausführung prädestiniert sie für den Abzug und Dosierung aus Verbrennungsprozessen. Selbstverständlich werden diese nach AD-Regelwerken ausgelegt und hergestellt.

Einschub: Schneckenförderer spielen in verfahrenstechnischen Prozessen eine wichtige Rolle, da diese auf einem kleinen Bauraum kontinuierlich in hohen Fördermengen verschiedenste Fördergüter transportieren. Zu den aktuellen Herausforderungen äußert sich Jan Woltermann, Geschäftsführer AMF-Bruns, Apen.

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Schneckenförderer spielen in verfahrenstechnischen Prozessen eine wichtige Rolle, da diese auf einem kleinen Bauraum kontinuierlich in hohen Fördermengen verschiedenste Fördergüter transportieren. Zu den aktuellen Herausforderungen äußert sich Jan Woltermann, Geschäftsführer AMF-Bruns, Apen.

Herr Woltermann, warum sind Schneckenförderer für verfahrenstechnische Prozesse so interessant?

Woltermann: Durch den Einsatz und die Kombination von unterschiedlichen Werkstoffen, werden diese Förderer weltweit in allen Industrien eingesetzt, egal ob dies für die Förderung von Lebensmitteln als auch für hochgiftige Stoffe ist. Schneckenförderer können sowohl gasdicht, druckstoßfest, temperaturbeständig als auch chemisch resistent ausgeführt werden. Von allen eingesetzten Förderanlagen wie Becherwerke, Gurtförderer oder Kettenförderer ist der Schneckenförderer das Förderorgan, welches den wenigsten Verschleiß aufweist, die geringste Wartung benötigt und am zuverlässigsten betrieben werden kann.

Wie können Sie einen Beitrag dazu leisten, dass die Prozesse Ihrer Kunden, effizienter werden?

Woltermann: Das lässt sich am Besten an einem Beispiel erklären: Mit einem Kühlschneckenförderer von AMF-Bruns wird bei einem Kunden aus der Kraftwerksindustrie Braunkohlestaub von 90 Grad auf 60 Grad he­runter gekühlt, damit dieser in einem Silo gelagert werden kann. Bei Temperaturen über 60 Grad ist eine Lagerung nicht möglich, da es beim Kohlestaub zu einer Selbstentzündung bzw. Explosion kommen kann, wenn man diesen in Mengen lagert. Dieser Prozess wäre mit einem anderen Förderorgan nicht möglich, da der Kühlschneckenförderer das Fördern und Kühlen vereint.

Wie entscheidend sind die ergänzenden Komponenten, wie Rohrleitungen, Erhitzungssysteme, Bunker, Dosierorgane etc.? Was kann AMF-Bruns hier liefern, bzw. arbeiten Sie hier mit Partnern zusammen?

Woltermann: Dosier und Absperrorgane z.B. Zellenradschleusen, Wechselklappen und Flachschieber gehören quasi zum System dazu. Neben diesen Produkten, liefert AMF-Bruns auch Schneckenaustragsböden mit Bunkeraufsätzen unter anderem in die Zucker- und Holzindustrie aber auch in andere Industrien. Bei unseren Kühl- und Heizschnecken arbeiten wir mit Partnern aus Deutschland zusammen, die mit uns zusammen die Kühl- und Heizeinheiten auslegen und liefern.

Inwiefern hat sich das Aufgabengebiet aus Sicht eines Apparatebau-/Anlagenbauunternehmens in den vergangenen Jahren gewandelt?

Woltermann: Aus meiner Sicht hat sich der Anlagenbau dahin verändert, dass es nicht mehr ausreicht nur die einzelnen Förderanlagen zu liefern. Die Kunden wollen immer mehr den Komplettlieferanten, der sowohl das Engineering und die Planung macht, die Förderanlagen liefert aber auch Komponenten mitbringt, die früher nicht im Umfang waren, wie Silos, Steuerungen, Absackanlagen oder ganze Brecher. Des Weiteren erwarten die Kunden kompetente Ansprechpartner, was die Technik aber auch die Prozesse des Kunden betrifft, da dies bei den Kunden selbst immer mehr verloren geht. Die Einsparung und Personal ist ein entscheidendes Kriterium für eine Förderanlage geworden, neben der Zuverlässigkeit, Lebensdauer und dem Preis.

Welche Herausforderungen sind aus Sicht eines Apparatebau-/Anlagenbauunternehmens zukünftig zu leisten?

Woltermann: Aus meiner Sicht, wird es in Zukunft noch wichtiger, sich mit speziellen Produkten und einem erweiterten Produktspektrum von der Masse der am Markt befindlichen Wettbewerber abzuheben. Hierbei ist eine Fokussierung und Spezialisierung auf bestimmte Industrien aus meiner Sicht sehr wichtig um diesen Markt verstehen und „lesen“ zu können. Die Kosten für eine Anlage müssen weiter gesenkt werden, um gegenüber Wettbewerbern Bestand zu haben. Dies darf aber nicht unter dem Verlust der Qualität, der Zuverlässigkeit oder der Wartungsfreundlichkeit geschehen. Mit der oben angesprochenen Spezialisierung ist dies einfacher und besser durchzuführen. Auch wird das Thema der Automatisierung und Überwachung noch weiter zunehmen. In naher Zukunft kann ich mir vorstellen, dass unsere Förderanlagen per App dem Betreiber mitteilen, welche Fördermengen aktuell gefördert werden, welche Temperaturen herrschen aber auch wann der nächste Service fällig ist. Und dies nicht mehr per Schaltwarte oder Arbeitsanweisung in Servicehandbüchern, sondern direkt auf das Handy von der Maschine aus. Auch die weitere Energieeinsparung wird für die Betreiber eine sehr wichtige Rolle spielen.

Weitere Elemente, die für die Gesamtlösung benötigt wurden, bestanden aus Zellenradschleuse, Flachschieber, Wechselklappe, einem Rohrschneckenförderer, sowie diverse Kompensatoren und Schurren. Diese werden u.a. für einen zweiten Einlauf benötigt. Über diesen wird der Staub der anderen zwei Kühlschnecken aufgenommen und zusammen mit dem Staub aus dem Elektrofilter auf ca. 80 °C abgekühlt und an die nachfolgende Pumpe übergeben. Diese fördert den Bypass-Staub dann in die Silos. Über die Wechselklappe besteht die Möglichkeit, den Staub nach der dritten Kühlschnecke über die Rohrschnecke in Tankwagen zu füllen. Die Rohrleitungen zur Kühlwasserversorgung der Kühlschneckenförderer und die sicherheitstechnischen Einrichtungen wurden bei dieser Anlage vom Kunden bereitgestellt.

Problematisch sind die Stäube auch aus anderer Sicht: Bereits leicht wechselnde Zusammensetzungen der Stäube können schnell zu einer völlig unterschiedlichen Abrasivität führen, sodass es schwierig ist, Aussagen über die Lebensdauer einer Komponente zu treffen. Um ein Beispiel zu nennen: Bei Asche/Bettasche schwanken die Standzeiten von Schneckenwellen zwischen teilweise nur drei Monaten bis zu drei Jahren – je nach Sand- und Steingehalt in der Asche. Auch bei den Bypass-Stäuben lässt sich die Standzeit nicht genau vorhersagen. So waren früher beim Elektrofilter Kühlschnecken ohne Verschleißschutz installiert. Da diese jedoch einige Verschleißspuren aufwiesen, ging AMF-Bruns lieber auf Nummer sicher und entschied sich für die Variante der Hart­auftragsschweißungen. So wurden auf den Schneckenwellen und in den Trögen teilweise Hartauftragsschweißungen vorgesehen. Diese wurden vor allem im Einlaufbereich ausgeführt. Damit lässt sich die Standdauer um einiges verlängern.

Ausblick: Alle Komponenten wurden im Februar 2015 ins Werk geliefert und dort montiert. Ein halbes Jahr später gingen die Förderer in Betrieb und laufen seitdem reibungslos. Auch der zusätzliche Aufwand für den Verschleißschutz hat sich ausgezahlt.

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