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Bericht BMUneu - Cleaner Production Germany

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Investitionen zur Verminderung von Umweltbelastungen<br />

Programm des Bundesministers für Umwelt, Naturschutz<br />

und Reaktorsicherheit<br />

Umweltplanung/Ökologie/Luftreinhaltung<br />

UBA 70441-6/3<br />

Einsatz eines Rollenofens mit neuartigem Brenn- und Trocknungskonzept<br />

im Rahmen eines Modulziegelwerkes für Planziegel<br />

von<br />

Heiko Paselt, Dipl.-Ing. (FH)<br />

JUWÖ POROTON-Werke<br />

Ernst Jungk & Sohn GmbH<br />

55597 Wöllstein/Rhh.<br />

Im Auftrag<br />

des Umweltbundesamtes<br />

März 2003


<strong>Bericht</strong>snummer<br />

1. UBA 70441-6/3<br />

4. Titel des <strong>Bericht</strong>s:<br />

2.<br />

Seite 2 von 28<br />

<strong>Bericht</strong>s-Kennblatt<br />

3. Umweltplanung/ Ökolo-<br />

gie/Luftreinhaltung<br />

Einsatz eines Rollenofens mit neuartigem Brenn- und Trocknungskonzept im Rahmen eines<br />

Modulziegelwerkes für Planziegel<br />

5. Autor (Name, Vorname)<br />

Heiko Paselt, Dipl.-Ing. (FH)<br />

6. Durchführende Institution (Name, Anschrift)<br />

JUWÖ Porotonwerke<br />

Ernst Jungk & Sohn GmbH<br />

55597 Wöllstein/Rhh.<br />

7. Fördernde Institution (Name, Anschrift)<br />

Umweltbundesamt<br />

Bismarckplatz 1<br />

1000 Berlin 33<br />

15. Zusätzliche Angaben<br />

8. Abschlussdatum<br />

Juli 2003<br />

9. Veröffentlichungstermin<br />

September 2003<br />

10. Vorh.-Nr.<br />

20031<br />

11. Seitenzahl<br />

28 + Anlagen<br />

12. Literaturangaben<br />

1<br />

13. Tabellen und Diagramme<br />

13<br />

14. Abbildungen<br />

16. Kurzfassung: Ziel des Vorhabens war die Errichtung eines Modulziegelwerkes mit neuem<br />

Trocken- und Brennkonzept zur Erzeugung von Planziegeln unter Anwendung der neuesten<br />

Erkenntnisse zur Durchströmungstrocknung und dem Brennen der Ziegel unter<br />

Durchströmungsbedingungen. Zum Brennen kam ein modifizierter Rollenofen zum Einsatz.<br />

Dabei sollten die Produktions- und Energiekosten gegenüber der herkömmlichen Technologie<br />

gesenkt werden.<br />

17. Schlagwörter:<br />

Energieeinsparung, Planziegelherstellung, Durchströmungstrocknung, Rollenofen<br />

18. 19. 20.<br />

19


1. Report No.<br />

UBA 7044-6/3<br />

4. Title of the Report:<br />

Seite 3 von 28<br />

Report Index Sheet<br />

2. 3. Environmental planning /<br />

Ecology / Clean air<br />

maintenance<br />

Use of a roller kiln with a new type of firing and drying concept within the scope of a<br />

modular brickworks for plane-ground bricks<br />

5. Author(s) Name(s), First Name(s)<br />

Heiko Paselt, Dipl.-Ing. (FH)<br />

6. Performing Organisation (Name, Adress)<br />

JUWÖ Porotonwerke<br />

Ernst Jungk & Sohn GmbH<br />

55597 Wöllstein/Rhh.<br />

7. Sponsoring Agency (Name, Adress)<br />

Umweltbundesamt<br />

Bismarckplatz 1<br />

1000 Berlin 33<br />

15. Supplementary Notes<br />

8. Report Date<br />

July 2003<br />

9. Publication Date<br />

September 2003<br />

10. Report-No.<br />

20031<br />

11. No. of Pages<br />

28 + enclosures<br />

12. No. of References<br />

1<br />

13. No. of Tables, Diagr.<br />

13<br />

14. No. of Figures<br />

16. Abstract: The aim of the Project was the erection of a modular brickworks with a<br />

new drying and firing concept for the production of plane-ground bricks with the<br />

application of the latest information on through-flow drying and the firing of bricks<br />

under through-flow conditions. A modified roller kiln was used for firing. It is thus<br />

intended to reduce the production and energy costs in comparison with traditional<br />

technology.<br />

17. Keywords: Energy saving, plane-ground brick production, through-flow drying,<br />

roller kiln<br />

18. 19. 20.<br />

19


Inhaltsverzeichnis<br />

Erläuterung der Abkürzungen<br />

1. Kurzfassung<br />

2. Abstract<br />

3. Einleitung<br />

Seite 4 von 28<br />

3.1 Kurzbeschreibung des Unternehmens<br />

3.2 Ausgangssituation<br />

3.2.1 Umweltverhalten<br />

3.2.2 Anforderungen an das Produkt<br />

3.3 Ziel und Aufgabenstellung<br />

4. Anlagenbeschreibung<br />

4.1 Rohstoffaufbereitung<br />

4.2 Formgebung<br />

4.3 Trocknung<br />

4.4 Brennen<br />

4.5 Planschleifen<br />

4.6 Verpackung<br />

5. Auswertung<br />

6. Zusammenfassung<br />

7. Literatur<br />

8. Anhang


Seite 5 von 28<br />

Erläuterung der Abkürzungen, Maße, Symbole:<br />

AiF - Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen<br />

EN - Eisenmann KG Böblingen<br />

kcal/kgBG<br />

kJ/kgBG<br />

- thermischer Energieverbrauch in Kilokalorien, bezogen auf kg<br />

gebrannter Ziegel<br />

- thermischer Energieverbrauch in Kilojoule , bezogen auf kg gebrannter<br />

Ziegel<br />

kWh - Energie<br />

NF-Format - Normalformat-Ziegel<br />

TE - Ziegel mit elliptischer Lochung<br />

WSVO - Wärmeschutzverordnung<br />

W/mK - Wärmeleitfähigkeit<br />

W/m²K - Wärmeübergangskoeffizient<br />

λR - Wärmeleitfähigkeit<br />

IZF - Institut für Ziegelforschung


1. Kurzfassung<br />

Seite 6 von 28<br />

Im Rahmen eines durch das BMU unter fachlicher Begleitung des Umweltbundes-<br />

amtes geförderten Demonstrationsvorhabens haben die JUWÖ Porotonwerke Ernst<br />

Jungk & Sohn GmbH ein neues, energiesparendes Produktionsverfahren zur Her-<br />

stellung von hochwärmedämmenden Planziegeln installiert.<br />

Ziel war dabei die Schonung von nicht erneuerbaren Rohstoffen bei gleichzeitiger<br />

Einsparung von Energie unter Anwendung einer neuen Produktionstechnologie beim<br />

Trocknen und Brennen der Planziegel.<br />

Das BMU stellte für den Aufbau dieser neuen Technologie einen Zinszuschuss zu<br />

einem durch die DtA vergebenen Darlehen zur Verfügung. Ziel des Vorhabens war<br />

die Errichtung eines Modulziegelwerkes mit neuem Trocken- und Brennkonzept zur<br />

Erzeugung von Planziegeln unter Anwendung der neuesten Erkenntnisse zur<br />

Durchströmungstrocknung und dem Brennen der Ziegel unter<br />

Durchströmungsbedingungen. Dabei sollten die Produktions- und Energiekosten<br />

gegenüber der herkömmlichen Technologie gesenkt werden.<br />

Das durchgeführte Projekt zeigt auf, dass es grundsätzlich möglich ist, eine Anlage<br />

zur Produktion von hochwärmedämmenden Planziegeln unter Einsatz industrieller<br />

Abfallstoffe zur Verminderung des Energiebedarfs zu errichten. Besondere Bedeu-<br />

tung kommt dabei der Auslegung der mechanischen Komponenten zu, um eine hohe<br />

Verfügbarkeit der Gesamtanlage sicher zu stellen. Nur so können die hohen Anforde-<br />

rungen an den Energieverbrauch nachhaltig und langfristig erfüllt werden. Sollte es<br />

JUWÖ gelingen, den thermischen Energieverbrauch in 2003 auf die avisierten 960<br />

kJ/kgBG zu senken, besteht für 2004 ein Einsparpotential von fast 1 Mill. kWh.<br />

Gerade vor dem Hintergrund weiterer Energiekostensteigerungen und der Diskussion<br />

über den Wegfall von Subventionen für energieintensive Unternehmen, sollte das


Seite 7 von 28<br />

Ansporn genug sein, hier alle Anstrengungen zu unternehmen, die Anlage energie-<br />

technisch weiter zu optimieren.<br />

2. Abstract<br />

As part of a Demonstration Project sponsored by the BMU with the technical support<br />

of the Federal German Office of the Environment; the JUWÖ Porotonwerke Ernst<br />

Jungk & Sohn GmbH have installed a new energy-saving production process for the<br />

production of high thermal-insulating plane-ground bricks<br />

The aim here was the conservation of non-renewable raw materials with<br />

simultaneous saving of energy by the application of a new production technology for<br />

the drying and firing of the plane-ground bricks.<br />

The BMU makes an interest-rate subsidy available for the development of the new<br />

technology for a loan granted by the DiA.<br />

The aim of the Project was the erection of a modular brickworks with a new drying<br />

and firing concept for the production of plane-ground bricks with the application of<br />

the latest information on through-flow drying and the firing of bricks under through-<br />

flow conditions. In doing so the production and energy costs are to be reduced<br />

compared with the traditional technology.<br />

The Project carried out shows that it is possible in principle to erect a plant for the<br />

production of high thermal insulating, plane-ground bricks with the use of industrial<br />

waste materials for the reduction of energy consumption. Special importance is<br />

attached here to the layout of the mechanical components, in order to ensure high<br />

availability of the entire plant. It is only in this way that the high requirements made<br />

for energy consumption can be met on a lasting basis and in the long term Should<br />

JUWÖ succeed in reducing the thermal energy consumption in 2003 to the 960


Seite 8 von 28<br />

kJ/kgBG notified, an energy saving potential of almost 1 million kWh is available for<br />

2004.<br />

It is precisely before the background of further increases in energy costs and the<br />

discussion on the abolition of subsidies for energy-intensive firms, that the incentive<br />

should be sufficient to make every effort to optimize the plant further in its energy<br />

efficiency.<br />

3. Einleitung<br />

Das im Jahr 1997 errichtete Ziegelwerk mit einer damals revolutionären Trockenzeit<br />

der Rohlinge von nur 2 Stunden unter konsequenter Anwendung der Durchströ-<br />

mungstrocknung ließ den Schluss zu, diese Technologie auch auf den nächsten Ver-<br />

fahrensschritt, das Brennen zu übertragen.<br />

Eine Technologie der Durchströmung von Hintermauerziegeln beim Trocknen und<br />

Brennen war bis 1997 nur theoretisch bekannt. Großtechnische Anwendungen ka-<br />

men bis dahin nicht zum Einsatz.<br />

3.1 Kurzbeschreibung des Unternehmens<br />

Die JUWÖ Porotonwerke Ernst Jungk & Sohn GmbH gehören zu den führenden<br />

Mauerziegelherstellern in Deutschland. Das Unternehmen wurde 1862 als Zie-<br />

gelei im rheinhessischen Wöllstein gegründet und befindet sich seitdem in Fa-<br />

milienbesitz.<br />

JUWÖ beschäftigt sich seit dieser Zeit intensiv mit der Herstellung und Weiter-<br />

entwicklung von Ziegelsteinen. Basis des Unternehmens sind umfangreiche ei-<br />

gene Rohstoffvorkommen, die in unmittelbarer Nähe zum Werk liegen, sowie<br />

seine hochmotivierten und gut ausgebildeten Mitarbeiter.


Seite 9 von 28<br />

Bis 1956 wurden „Backsteine“ im NF-Format, Dränrohre, Kabelschutzhauben<br />

und zeitweise Dachziegel produziert. 1957 wurde die Produktion von Lochzie-<br />

geln aufgenommen. Mit dem Erwerb einer Lizenz zur Produktion des porosier-<br />

ten, hochwärmedämmenden Leichtziegels „POROTON ® “ begann im Jahre 1968<br />

der Aufstieg zu einem der führenden Mauerziegelproduzenten.<br />

Um die hervorragende Marktstellung zu behaupten, betreibt JUWÖ permanent<br />

Produkt- und Verfahrensentwicklung. So entstand 1976 ein neues Produktions-<br />

werk, dessen Konzeption und maschinelle Ausstattung neue Maßstäbe in der<br />

Mauerziegelherstellung setzte. 1983 wurde mit der Entwicklung von Ziegel-Fer-<br />

tigdecken, Montagedecken und Ziegel-Fertigwandsystemen begonnen. Für das<br />

System der Ziegel-Fertigdecke wurde JUWÖ im Rahmen des Innovationspreises<br />

der deutschen Wirtschaft der „Sonderpreis für innovatives Produktmanagement“<br />

verliehen.<br />

Aufgrund mangelnder Rentabilität wurde 1994 der Fertigbau eingestellt und mit<br />

der Produktion von planparallel geschliffenen Ziegeln – den Planziegeln – be-<br />

gonnen. Mit diesen Ziegeln, die ohne Verwendung von herkömmlichem Mörtel<br />

im Dünnbettverfahren sehr schnell und damit kostengünstig verarbeitet werden<br />

können, ist ein weiterer Meilenstein in der Entwicklung von JUWÖ gesetzt.<br />

Ende 1997 beginnt die Produktion im neu errichteten Werk III, das mit mo-<br />

dernster, zum Teil revolutionärer Technik speziell auf die Herstellung hochwär-<br />

medämmender Planziegel ausgerichtet ist. JUWÖ beschäftigt 80 Mitarbeiter.<br />

Die permanente Qualität der Produkte wird im eigenen Forschungs- und Über-<br />

wachungslabor ständig überprüft. Zudem war JUWÖ als zweites Mauerziegel-<br />

werk in Deutschland nach dem Qualitätsmanagementsystem DIN ISO 9002 zer-<br />

tifiziert.


3.2. Ausgangssituation<br />

3.2.1. Umweltverhalten<br />

Seite 10 von 28<br />

Unsere Philosophie des umweltbewussten Bauens und Wohnens mit dem<br />

Naturbaustoff Ziegel ist gleichzeitig auch Verpflichtung für uns, Maß-<br />

nahmen für den Umweltschutz in der Produktion zu berücksichtigen. So<br />

werden ausgebeutete Flächen wieder rekultiviert, Rauchgase gereinigt,<br />

Wärme zurückgewonnen, umfangreiche landwirtschaftliche Ausgleichs-<br />

maßnahmen in der Gemarkung Wöllstein durchgeführt und Verpa-<br />

ckungsmaterial reduziert.<br />

Zum Brennen wird umweltfreundliches Erdgas verwendet. An allen Öfen<br />

sorgen moderne Rauchgasreinigungsanlagen für saubere Abluft.<br />

Die in den vorhandenen Tunnelöfen bestehende Setzweise der Ziegel<br />

lässt eine Einzelbehandlung nicht zu. Der Brennprozess an sich kann so<br />

nur „global“ geführt werden, was im Einzelnen passiert, bleibt unkon-<br />

trolliert. Die Brennzeiten müssen dem langsamsten Parameter angepasst<br />

werden, was unter Umständen auch zu einem Mehrverbrauch an<br />

thermischer Energie führt. Die vorhandenen Tunnelöfen der Werke I und<br />

II sind mit einer internen thermischen Nachverbrennung ausgestattet, die<br />

bestimmte Verfahrensschritte verlangt, welche mit dem eigentlichen Ziel<br />

„Brennen von Ziegeln“ nicht immer kongruent ist. Nicht zuletzt aus die-<br />

ser Sicht wurde nach Alternativen gesucht.<br />

3.2.2. Anforderungen an das Produkt<br />

Schon bei Inkrafttreten der WSVO III am 1.1.1995 hat der Gesetzgeber<br />

eine Verschärfung dieser Verordnung zum 1.1.1999 festgelegt. Bei dieser<br />

neuen Energieeinsparungsverordnung liegt der Schwerpunkt nicht nur<br />

auf der Verbesserung der Wärmedämmung der Gebäudehülle, sondern<br />

auf Verbesserung des Energieverbrauchs bei Heizung, Lüftung, Gebäu-


Seite 11 von 28<br />

dedichtheit usw. Der k-Wert der Wand soll um ca. 25 % verbessert wer-<br />

den.<br />

Diese Verminderung auf ca. 0,35 W/m²K ist mit einem POROTON ® -<br />

Ziegel herkömmlicher Art mit λR = 0,18 W/mK nicht mehr zu erreichen<br />

– bei wirtschaftlichen Wandstärken und monolithischer Bauweise.<br />

Selbst unser damaliges Produkt POROTON ® TE mit λR = 0,14 W/mK<br />

konnte diese Anforderung nur in Sonderfällen erfüllen.<br />

Um konkurrenzfähig zu bleiben, mussten wir ein Produkt entwickeln,<br />

welches den Anforderungen an eine monolithische Bauweise bei Erfül-<br />

lung der verschärften Bedingungen nach der neuen WSVO gerecht<br />

wurde. Schnell war klar, dass das neue Produkt mit λR = 0,10 W/mK<br />

nicht in herkömmlichen Anlagen rentabel und mit der nötigen konstanten<br />

Qualität herzustellen sein würde.<br />

3.3 Ziel und Aufgabenstellung<br />

Im Jahr 1997 wurde nach umfangreichen Vorversuchen und diversen Voruntersu-<br />

chungen ein neues Ziegelwerk errichtet, in welchem eine neue Technologie, die der<br />

Durchströmung beim Trocknen eingesetzt wurde. Schnell war durch die dabei er-<br />

zielten Ergebnisse klar, dass die weitere Entwicklung der Produktion von hochwär-<br />

medämmenden Hintermauerziegeln in der Richtung Durchströmung – auch beim<br />

Brand – vorangetrieben werden muss. Wir begannen damit, intensiv nach Lösungen<br />

zu suchen, die es uns ermöglichen sollten, hochporosierte Hintermauerziegel mittels<br />

Durchströmung zu brennen. Als Ziel hatten wir uns dabei vorgegeben, den Einsatz<br />

von Primärbrennstoff – Gas – so weit zu senken, dass der Energiebedarf für Trock-<br />

nen und Brennen unter den der herkömmlichen, bei JUWÖ eingesetzten Tunnelöfen<br />

sinkt. Dazu wurde es notwendig, die Menge an Ausbrennstoffen im Ausgangsmate-<br />

rial deutlich zu erhöhen. Aus bestehenden Anlagen war bekannt, dass dies nicht<br />

ohne Probleme möglich ist. Erhöht man die Brennstoffmenge im Tongemisch über


Seite 12 von 28<br />

ein bestimmtes Maß, kommt es in einem herkömmlichen Tunnelofen und sogar in<br />

Tunnelöfen mit lockerer Besatzweise oder Zeilenbesatz zu örtlichen Temperatur-<br />

spitzen im Bereich der Aufheizzone, welche zu stark maßunterschiedlichen Ziegeln<br />

oder sogar Schmolzbildungen führten. Zu dieser Problematik wurde im Rahmen der<br />

AiF unter der Nr. 12812 N im Jahr 2002 ein <strong>Bericht</strong> zu einem Forschungsvorhaben<br />

veröffentlicht, der sich genau mit diesem Thema beschäftigt. [1]<br />

Nach Diskussion mit verschiedenen Herstellern von keramischen Anlagen und di-<br />

versen Versuchen in Laboröfen zeichnete sich für uns eine mögliche Lösung mit<br />

dem Einsatz eines Rollenofens ab. Rollenöfen in der Hintermauerziegelherstellung<br />

waren bis dahin kaum zum Einsatz gekommen. Es scheiterte wohl an der schnellen<br />

Brennzeit, der recht komplizierten Technik und an dem für eine Ziegelei untypi-<br />

schen Umfeld. Außerdem war das Problem Durchströmung nicht gelöst, da die ent-<br />

sprechende Technik fehlte und auch der technologische Hintergrund weitgehend un-<br />

erforscht war.<br />

Mit dem Einsatz eines Rollenofens im Lausitzer Ziegelwerk „Schwarze Pumpe“<br />

wurde bereits 1996 ein viel beachteter, neuer Weg beschritten. Mit diesem Projekt,<br />

welches neue Ansätze in der Keramtechnologie aufzeigte, haben wir uns sehr<br />

intensiv beschäftigt. Es wurden in dem dort still gelegten Ofen Versuchsbrände mit<br />

getrockneten Ziegeln aus der JUWÖ Produktion gefahren. Schnell wurde dabei klar,<br />

dass der dort installierte Ofen eine Durchströmung der Ziegel nicht gewährleisten<br />

kann, da nur im Bereich der Aufheizzone Umwälzventilatoren installiert waren.<br />

Zusammen mit dem Hersteller des Ofens wurde nach Wegen gesucht, im<br />

Brennprozess eine Durchströmung bis zu einer Temperatur von 800° C sicherzu-<br />

stellen. Als Ergebnis konnte das Turbo-Firing präsentiert werden, welches dann<br />

auch zum Patent angemeldet wurde. Nachdem theoretisch und verfahrenstechnisch<br />

klar war, wie der Rollenofen zu variieren ist, wurde der Auftrag zur Errichtung des<br />

Werkes 2a erteilt. Dabei wurden einzelne Komponenten aus der Anlage in<br />

„Schwarze Pumpe“ übernommen und modifiziert. Es erfolgten diverse Probeläufe<br />

und Probebrände beim Anlagenlieferanten, welche die Bestätigung der theoretischen


Seite 13 von 28<br />

Erkenntnisse zur Folge hatten. Erst anschließend wurde unter weiteren kon-<br />

struktiven Änderungen die Anlage in Wöllstein montiert. Bei der Planungsphase<br />

stellte sich heraus, dass die vorhandene Werkhalle, in welche die Anlage in Wöll-<br />

stein installiert werden sollte, zu klein werden würde. Eine neue Werkhalle wurde<br />

deshalb errichtet.<br />

Die umweltrelevanten Aufgaben, ein wesentlicher Bestandteil der Investition, wur-<br />

den wie folgt definiert:<br />

• Primär-Energieeinsparung durch Einziegelung von energetischen Abfallstof-<br />

fen aus der Industrie<br />

• Luftreinhaltung mittels interner thermischer Nachverbrennung<br />

• Restenergieausnutzung der Rauchgase durch Wärmetauscher<br />

• Lärmreduzierung bei der Nachtproduktion durch eine Paketspeicherung<br />

Seit 1.10.1996 ist das Kreislaufwirtschaftsgesetz in Kraft getreten. Darin ist die<br />

Vermeidung von Abfällen oberstes Gebot; die Abfallverwertung soll Vorrang haben<br />

vor der Beseitigung. Die bei uns praktizierte Abfallverwertung, insbesondere von<br />

Reststoffen mit organischen Anteilen wie Papierfangstoff, Bleicherde, ölhaltige<br />

Hydroxidschlämme, Dispersionsrückstände in einem Tunnelofen hat einen weiteren<br />

positiven Effekt, dass teure Primärenergie, die für das Brennen von Ziegeln notwen-<br />

dig ist, eingespart werden kann.<br />

Mit dem von uns entwickelten Kerasil ® -Verfahren sind wir in der Lage, industrielle<br />

Reststoffe mit und ohne organische Anteile umweltfreundlich in eine Tonmatrix<br />

einzumischen und im Brennvorgang auszubrennen bzw. zu silikatisieren. Ein kon-<br />

trolliertes Ausbrennen der hochdosierten organischen Reststoffe beim Brand ist aber<br />

nur möglich, wenn die Ziegel einzeln gesetzt werden und nicht in geschlossenen Pa-<br />

keten (wie bei herkömmlichen Tunnelöfen) durch den Ofen fahren.


Seite 14 von 28<br />

Beim Aufheizen von Ziegeln in einem Tunnelofen entstehen im Temperaturbereich<br />

von 200 bis 500° C sogenannte Schwelgase, die bei diesen Temperaturen noch nicht<br />

vollständig aufoxidieren. Die Schwelgase enthalten extreme Geruchsstoffe und<br />

einen hohen organischen Kohlenstoffanteil.<br />

Diese Schwelgase sollen in einer Thermischen Nachverbrennung (TNV) verbrannt<br />

werden. (Anlage 1)<br />

Durch entsprechende Dosier- und Aufbereitungsanlagen sind wir in der Lage, soviel<br />

organisches Ausbrennmaterial in Form von Abfallstoffen dem Ton beizumischen,<br />

dass wir die Thermische Nachverbrennung nahezu autotherm betreiben können.<br />

Beim Betrieb einer Rauchgasnachverbrennungsanlage entsteht eine Temperaturer-<br />

höhung der Rauchgase von ca. 50° C zwischen Eingang in den Reaktor und Aus-<br />

gang in den Kamin. Um auch hier den Wärmeinhalt der Rauchgase bis nahe an den<br />

Säuretaupunkt auszunutzen, soll ein Wärmetauscher in den Rauchgasstrom einge-<br />

baut werden. Die gewonnene Wärme wird im Trockner genutzt, so dass dieser ohne<br />

Einsatz von Primär-Energie betrieben werden kann. (Anlage 2)<br />

Die bei einem Tunnelofen anfallende Kühlwärme kann nur sinnvoll eingesetzt wer-<br />

den, wenn auch beim Trockner ein 24-stündiger Betrieb gewährleistet ist. Die neue<br />

Produktionsanlage wird daher einem optimalen Wärmeverbund zwischen Ofen und<br />

Trockner Rechnung tragen und 24 Stunden an 7 Tagen produzieren. Durch den 3-<br />

Schicht-Betrieb können Probleme hinsichtlich Lärmbelästigung entstehen, wenn der<br />

Gabelstapler die fertig verpackten Pakete auf dem Lagerplatz stapelt, dies insbeson-<br />

dere in der Nachtzeit.<br />

Um einen Gabelstaplerbetrieb in der Zeit von 22.00 Uhr bis 6.00 Uhr zu vermeiden,<br />

ist eine Paketstapelungsanlage vorgesehen, die mittels vollautomatisch gesteuerter<br />

Kranbahn die Ziegelpakete speichert (Anlage 3).


Seite 15 von 28<br />

Mit dem geplanten Demonstrationsvorhaben „Modulziegelwerk für Planziegel“<br />

wollen wir beweisen:<br />

1. Das Verhältnis Investitionskosten zu Umsatz wird von derzeit 4 : 1 auf 2 : 1<br />

reduziert.<br />

2. Aufgrund der Kompaktheit können vorhandene Werkshallen wieder verwendet<br />

werden, weil der Platzbedarf für die neue Ziegelwerks-Generation nur noch die<br />

Hälfte beträgt.<br />

3. Die vorhandene Logistik wie Aufbereitung, Werkstätten, Lager, Verwaltung<br />

usw. kann genutzt werden und verbilligt damit die Produktionskosten. Keine<br />

Ausweisung von Ausgleichsflächen bei einem neuen Bebauungsplan.<br />

4. Der thermische Energieverbrauch wird sich mindestens um 1/3 verringern.<br />

Damit kann die Forderung der CO2-Einsparung von 25 % bis 2005 voll<br />

eingehalten werden. Dieses Projekt dient der Einhaltung der<br />

„Selbstverpflichtung“ der deutschen Industrie.<br />

5. Wirtschaftliche Energierückgewinnung durch thermische Nachverbrennung und<br />

durch Kühlluft beheizte Dampferzeuger.<br />

6. Keine Energieverluste mehr durch Wegfall der Umladung von Ziegeln vom<br />

Trocknerwagen auf den Tunnelofenwagen .<br />

7. Verminderung von Lärmemissionen durch automatische Zwischenspeicherung<br />

der Fertigprodukte.<br />

8. Nachhaltige Erfüllung des Kreislaufwirtschaftsgesetzes durch Verwertung von<br />

energetischen Abfallstoffen aus anderen Industrien.<br />

Mit der Errichtung des neuen Ziegelwerkes sollte die vorhandene Infrastruktur am<br />

Standort Wöllstein weiter genutzt werden. Dazu zählte der Rohstoffabbau, die Roh-<br />

stoffaufbereitung, die Betreuung des Werkes durch die Serviceabteilungen Schlosse-<br />

rei und Elektro-Werkstatt, die Verwaltung, sowie die vorhandene Betriebs- und Ge-<br />

schäftsleitung!


Anlagenbeschreibung<br />

4.1 Rohstoffaufbereitung<br />

Seite 16 von 28<br />

Obwohl die Rohstoffaufbereitung nicht im Vorhaben „Errichtung eines Modul-<br />

ziegelwerkes für Planziegel“ enthalten ist, hier einige kurze Ausführungen zu<br />

diesem wesentlichen Anlagenteil.<br />

In der Rohstoffaufbereitung werden die Ausgangsmaterialien Tonmischung und<br />

Porosierungsmittel nach einer bestimmten Rezeptur homogenisiert. Besonderes<br />

Augenmerk gilt dabei der Auswahl der Porosierungsmittel sowie der Qualität<br />

der Homogenisierung. Gerade an letztere sind besondere Anforderungen zu<br />

stellen, wenn es um die Dosierung von größeren Mengen geht. Erfolgt die Poro-<br />

sierung nicht homogen, kommt es beim Trocknen, insbesondere aber beim<br />

Brennen zu Spannungen im Ziegel durch Temperaturdifferenzen, die die Quali-<br />

tät nachhaltig negativ beeinflussen. In Erkenntnis dieser Tatsachen wurden be-<br />

reits im Jahr 1999 neue Walzwerke installiert, die eine Aufbereitung des Materi-<br />

als mit einer Korngröße < 1 mm garantieren. Weiterhin wurden, um größere<br />

Mengen Porosierungsmittel dosieren zu können, vor die einzelnen Produktions-<br />

linien sogenannte Tonreiniger vorgeschaltet. (Anlage 4)<br />

Diese Maschinen haben die Aufgabe, Verunreinigungen, welche insbesondere in<br />

den Abfallstoffen aus der Industrie enthalten sein können auszufiltern.<br />

Die so fein zerkleinerte und homogenisierte Mischung aus Ton und<br />

Porosierungsmitteln wird dann über Mauktürme (Anlage 5) den<br />

Produktionslinien zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung gestellt.


4.2 Formgebung<br />

Seite 17 von 28<br />

Die Formgebung erfolgt mittels einer Vakuumstrangpresse der Fa. Rieter.<br />

(Anlage 6)<br />

Dem Produktionsschritt Formgebung kommt eine besondere Bedeutung zu. Hier<br />

werden die wesentlichen Eigenschaften des Ziegels impliziert. Bei der Planung<br />

und Auslegung des Werkes wurde bewusst auf den Einsatz eines<br />

Siebrundbeschickers als dosierendes und mischendes Organ vor der<br />

Strangpresse zu Gunsten eines Kastenbeschickers verzichtet. Statt dessen sollte<br />

der vorgeschaltete Tonreiniger die Aufgaben des Siebrundbeschickers<br />

übernehmen. Bei der Inbetriebnahme des Werkes mussten wir feststellen, dass<br />

die Dampfzugabe am Doppelwellenmischer nicht problemlos zu bewerkstelligen<br />

ist. Durch die kurze Regelstrecke und das geringe Materialvolumen im<br />

Doppelwellenmischer kam es immer wieder zu deutlichen Pressendruck-<br />

schwankungen, welche sich auf die Qualität negativ ausgewirkt haben. Zu nass<br />

verpresste Ziegel wurden so z. B. durch die Auflage auf der Trocknerkassette<br />

deformiert und konnten nicht rissfrei getrocknet werden. Da beim Einfahren des<br />

Trockners erhebliche verfahrenstechnische Probleme zu verzeichnen waren,<br />

wurde natürlich auch versucht, die Ursache dieser Probleme in der Formgebung<br />

zu suchen (siehe auch Kap. 3.3 Trocknung). Um hier Klarheit zu schaffen,<br />

wurde eine unabhängige Untersuchung in Auftrag gegeben, welche sich mit der<br />

Qualität der Formgebung zu befassen hatte. Mittels einer Wärmebildkamera<br />

wurde das Strömungsverhalten in der Strangpresse untersucht. Als Ergebnis<br />

dieser Untersuchung liegt ein <strong>Bericht</strong> vor. Wesentliche Formgebungsfehler<br />

wurden nicht erkannt. Dennoch hat sich JUWÖ im Frühjahr 2002 dazu<br />

entschlossen, den installierten Kastenbeschicker gegen einen Siebrundbeschicker<br />

mit integrierter Dampf- und Wasserzugabe auszutauschen (Anlage 7). Damit<br />

konnte die Dampfzugabe homogener erfolgen. Der Pressendruck am Mundstück<br />

konnte in einem engeren Rahmen stabilisiert werden. Eine Auswirkung auf die<br />

Trockenqualität konnte, wie vorausgesagt, dennoch nicht festgestellt werden.


4.3 Trocknung<br />

Seite 18 von 28<br />

Die Trocknung der Formlinge erfolgt in einem Durchlauftrockner (Anlage 8).<br />

Prinzip des Trockners ist es, die Ziegel während der Trocknung zu<br />

durchströmen. Herkömmliche Trockner „umspülen“ die Ziegel nur, was zu<br />

wesentlich längeren Trocknungszeiten führt. Durch die<br />

Durchströmungstrocknung konnte die Durchlaufzeit von 48 h auf 6 h gesenkt<br />

werden. Insbesondere bei dünnwandigen, hoch wärmedämmenden Ziegeln mit<br />

vielen Lochreihen ist die Durchströmungstrocknung eine Grundvoraussetzung<br />

für hohe Effizienz bei gleichzeitig hoher Qualität der Produkte.<br />

Die Formlinge werden, auf der Schnittfläche auf Rohren stehend, welche wie-<br />

derum auf Lochblechen in einer Kassette befestigt sind, einlagig durch den<br />

Trockner transportiert. Der Trockner ist in 14 Zonen eingeteilt, welche klima-<br />

tisch voneinander getrennt sind. Jede Zone einzeln wird mittels Zu- und Abluft<br />

geregelt. Der gesamte Trockenprozess wird an einem PC visualisiert und per<br />

Rezept verwaltet, so dass der Bediener leicht eingreifen kann, falls es zu<br />

Abweichungen von der Sollkurve kommt. Ein Beispiel für ein solches Rezept ist<br />

in der Anlage 9 beigefügt.<br />

Die Restfeuchte der getrockneten Ziegel muss kleiner 1 % sein und unbedingt<br />

gewährleistet werden, da der nachfolgende Prozess „Brennen der Ziegel mittels<br />

Schnellbrand“ hohe Aufheizgradienten voraussetzt.<br />

Die Trocknungsanlage – hier das eigentliche Verfahren – stellte den Schwach-<br />

punkt der Anlagen nach Inbetriebnahme des Werkes dar. Sämtliche Ziegel zeig-<br />

ten starke Trockenrisse. Das Trockenklima konnte nicht so eingestellt werden,<br />

dass die Qualitätsparameter erfüllt werden konnten. Wurde auf hohe Qualität ge-<br />

achtet, geschah das auf Kosten der Restfeuchte. Qualitativ hochwertige Ziegel<br />

aus dem Trockner konnten nun nicht gebrannt werden. Um den Problemen auf


Seite 19 von 28<br />

den Grund zu kommen, wurde auch das IZF Essen eingeschaltet. Vom Institut<br />

wurden dann zwei Untersuchung des Trockners durchgeführt, in deren Folge<br />

einige Veränderungen am Trockner eingebaut wurden:<br />

• Veränderung der Abluftentsorgung<br />

• Veränderung der Auflage der Ziegel in der Trockenpalette<br />

• Veränderung der Luftführung im Bereich Hub- und Senkstation.<br />

Die eingebauten Veränderungen führten zu einer wesentlichen Situationsverbes-<br />

serung. Um den Energieverbrauch am Trockner weiter zu vermindern, wurde im<br />

Februar 2003 eine vorerst letzte Umbaumaßnahme durchgeführt, mit der eine<br />

weitere Senkung des Energieverbrauchs erzielt werden konnte. Auf einzelne<br />

Werte wird dabei im Kapitel 5 eingegangen.<br />

Das Transportsystem im Trockner, Trockenpaletten werden mittels Reibradan-<br />

trieben gefördert, stellte sich als sehr störanfällig heraus. Der Zustand im Okto-<br />

ber/November 2002 sah wie folgt aus:<br />

Die Verfügbarkeit der Gesamtanlage war auf ca. 60 % vermindert, da dem Ofen<br />

keine Ziegel aus dem Trockner zugeführt werden konnten. Das Transportsystem,<br />

hier insbesondere die Reibradantriebe waren permanent verschlissen. Falsch<br />

montierte und dimensionierte Gleise führten zu entgleisten Paletten im Tempe-<br />

raturbereich des Trockners von 140° C. Im Februar 2003 wurden vom<br />

Lieferanten diese Mängel nachgebessert, nachdem es fast zu einem Rechtsstreit<br />

gekommen wäre. Erst in letzter Minute (Ende 2002) konnte durch Einlenken<br />

beider Seiten dieser Streit beigelegt werden. Ein unabhängiger Gutachter war zu<br />

dieser Zeit bereits eingesetzt. Ein Scheitern des Projektes war greifbar nahe.<br />

Nach dem Umbau im Februar 2003 erhöhte sich die Verfügbarkeit der Anlage<br />

auf über 90 %. Durch neu montierte, richtig dimensionierte Gleise und den<br />

Umbau der Schubpunkte zwischen den Paletten wurde die Störanfälligkeit des<br />

Paletten-Transportsystems auf ein Mindestmaß verringert. Die Trockenqualität


Seite 20 von 28<br />

entspricht, zumindest was „normale Ziegel mit dickeren Stegen“ betrifft, den<br />

Erwartungen. Das Trocknen von Ziegeln mit dünnen Stegen wird die nächste<br />

Aufgabe sein. Hier laufen im Juni/Juli 2003 weitere Versuche.<br />

4.4 Brennen<br />

Das Brennen der Ziegel erfolgt in einem 107 m langen Rollenofen. Nach<br />

diversen Vorgesprächen im Rahmen des Projektes konnten wir den<br />

Anlagenlieferanten davon überzeugen, dass es zwingend notwendig ist, in einem<br />

Schnellbrandofen für hoch porosierte Ziegelmassen für die Durchströmung des<br />

Ziegels beim Brennen zu sorgen. Unter dem Einfluss dieser Erkenntnisse wurde<br />

das „Turbo-Firing“ entwickelt, welches auch zum Patent angemeldet wurde.<br />

(Anlage 11)<br />

Das Prinzip dieses Turbo-firings besteht darin, den zu brennenden Ziegel bis zu<br />

seiner Garbrandtemperatur zu durchströmen (Anlage 12). Damit kann ein hoher<br />

Wärmeübergang bei gleichzeitig homogener Aufheizung des Ziegels<br />

gewährleistet werden. Im Inneren des Ziegels entstehende Schwelgase werden<br />

abtransportiert und können so ungehindert abbrennen, ohne den Ziegel örtlich zu<br />

überhitzen! Hohe Aufheizgradienten sind garantiert, die Brennzeit kann<br />

wesentlich verkürzt werden. Herkömmliche Tunnelöfen wurden mit Brennzeiten<br />

von 16 – 19 h betrieben, während der Rollenofen mit Brennzeiten von 4 – 5 h<br />

auskommt. Entstehende Schwelgase werden über eine interne, auf dem Ofen<br />

installierte thermische Nachverbrennung verbrannt. Die dabei anfallende<br />

Wärme-Energie wird zum Beheizen des Schwelbereiches und des Trockners<br />

genutzt. Die den Ofen verlassenden Rauchgase entsprechen den Bestimmungen<br />

nach TA-Luft und werden regelmäßig überprüft. Bereits 2001 wurden alle<br />

emissionsrelevanten Daten im Rahmen der TA- Luft gemessen. Da die<br />

Einsatzmenge an industriellen Reststoffen weiter erhöht wurde, ist für Oktober<br />

2003 eine weitere Emissionsmessung geplant.


Seite 21 von 28<br />

Der Ofen wird, wie auch schon zuvor beim Trockner erwähnt, rezeptverwaltet.<br />

Ein Beispiel für diese Verwaltung findet sich in der Anlage 13.<br />

Die Verfahrenstechnik am Ofen stellte keine wesentliche Schwierigkeit dar.<br />

Vielmehr sollte sich auch hier die Transporttechnik als Schwachpunkt der Ofen-<br />

anlage herausstellen.<br />

Die Ziegel werden auf Stahl- und Keramikrollen stehend durch den Ofen trans-<br />

portiert. Die aussenliegenden Auflager dieser Rollen (Anlage 14) stellten sich<br />

bald als ungeeignet heraus. Ein Nachschmieren war nicht möglich, die<br />

eigentlichen Lager waren ohne Lagerkäfig ausgestattet, was zur schnellen<br />

Zerstörung führte. Damit waren Teile des Ofenförderers nicht mehr verfügbar,<br />

es kam zu sehr kostenintensiven Rollenbrüchen der Keramikrollen, der Ofen<br />

musste oft abgeheizt und repariert werden.<br />

Ein weiterer Schwachpunkt der Transporttechnik am Ofen war der Antrieb der<br />

Ofenrollen. Mittels einer umlaufenden Kette und darin eingreifender Zahnräder<br />

wurden über Bleche und Federn die Ofenrollen angetrieben. Die Rollenantriebe<br />

(Anlage 15) wurden insgesamt zweimal umgebaut. Die Umbauten wurden<br />

erforderlich, da die eingebauten Federn und Bleche die Keramikrollen massiv<br />

beschädigten, was zum Tausch der Rollen bzw. zum Serienbruch führte, in<br />

dessen Folge der Ofen ausgeschaltet und abgeheizt werden musste.<br />

Verfahrenstechnisch war das Austreten von Schwelgasen in die Werkhalle als<br />

der wesentliche Mangel zu nennen. Nur durch umfangreiche Nachbesserungen<br />

in diesem Bereich konnten die Probleme zu einem großen Teil beseitigt werden.<br />

Im Februar 2003 kam es am Ofen zu den weitreichenden Umbauten, die eine<br />

hohe Verfügbarkeit sicherstellten. Es wurden umgebaut:


Seite 22 von 28<br />

• alle Rollenantriebe neu und modifiziert gelagert,<br />

• alle Rollendurchführungen modifiziert,<br />

• der Schwelbereich des Ofens (Ofenmeter 1 – 19) hinsichtlich der Rollen-<br />

durchführung geändert,<br />

• eine weitere Ofenabsaugung bei Ofenmeter 8 wurde installiert (Anlage<br />

16).<br />

Diese Veränderungen führten dazu, dass der Ofen nun eine hohe Verfügbarkeit<br />

aufweist. Außerdem ist das Problem austretender Schwelgase bis auf wenige<br />

Ausnahmen beseitigt. Der Energieverbrauch konnte weiter gesenkt werden<br />

(siehe Kapitel 5).<br />

Die Qualität der gebrannten Ziegel kann mit „gut“ bezeichnet werden. Alle<br />

Qualitätsparameter wurden erfüllt. An einem rein optischen Mangel der Ziegel<br />

wird noch gearbeitet: die Brennfarbe ist nicht bei allen Ziegeln homogen.<br />

Ursache hierfür ist die Entstehung unterschiedlicher Mineralien in einem engen<br />

Temperaturintervall. Ziegel, welche sich beim Brennen berühren, weisen an den<br />

Kontaktstellen infolge höherer Temperaturen gelbe Flecken auf. Alle sich nicht<br />

berührenden Flächen sind rötlicher.<br />

Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses <strong>Bericht</strong>es wurden weitere Maßnahmen ein-<br />

geleitet, diesen Mangel zu beseitigen. Diese sind:<br />

• Erhöhung der Sauerstoffkonzentration im Bereich Brennzone 4,<br />

• Erhöhung der Brenntemperaturen im Vorfeuer-/Schwelbereich um einen<br />

intensiveren Ausbrand der brennbaren Bestandteile zu forcieren und<br />

damit Zeit für die gleichmäßigere Mineralbildung über den gesamten<br />

Scherben im Garbrandbereich zu gewinnen.<br />

Nicht ursächlich zum Ofen gehörend, spielt der Ofenauslauf mit den dort instal-<br />

lierten Anlagen eine wesentliche Rolle für das Funktionieren der Gesamtanlage.


Seite 23 von 28<br />

An der Ofenausfahrt werden die Ziegel mittels eines optischen Systems erkannt.<br />

Das Signal zur Lageerkennung der Ziegel wird an zwei Roboter (Anlage 17)<br />

weitergeleitet, welche dann das gezielte Gruppieren übernehmen.<br />

Bei der Installation und Inbetriebnahme dieses Systems kam es zu erheblichen<br />

Schwierigkeiten. Mehrmals und über einen längeren Zeitraum war das System<br />

nicht verfügbar, was dazu führte, dass zusätzliches Personal aktiviert werden<br />

musste, um wenigstens eine Produktion auf niedrigem Niveau aufrecht erhalten<br />

zu können. Die Probleme waren entstanden, weil der Auftragnehmer einen der<br />

Vorlieferanten gewechselt hatte. Außerdem mussten die Greifer der beiden<br />

Roboter neu konstruiert und gebaut werden. Die ursprünglich eingesetzten<br />

stellten sich als unbrauchbar heraus. Heute zeichnet sich auch dieser Teil der<br />

Anlage durch eine hohe Verfügbarkeit aus. Lediglich die Einrichtarbeiten bei<br />

Produktwechseln sind noch zu lang und wirken sich störend auf den<br />

Gesamtablauf aus.<br />

4.5 Planschleifen<br />

Nachdem die Ziegel gebrannt wurden, werden diese einer Planschleifanlage<br />

zugeführt. Dort wird die Lagerfuge der Ziegel auf 1 mm genau planparallel ge-<br />

schliffen. So bearbeitete Ziegel können mittels eines Dünnbettmörtels schnell<br />

und effektiv verarbeitet werden.<br />

4.6 Verpackung<br />

In der Verpackungsanlage werden die Ziegel mittels eines automatischen Grei-<br />

fers (Anlage 18) auf Paletten aufgeschichtet, danach mittels Schrumpffolie<br />

verpackt, beschriftet und in den installierten Paketspeicher zwischengelagert.<br />

Auf die Errichtung eines Paketspeichers (Anlage 3) mit dem Fassungsvermögen<br />

für Ziegelpakete aus mindestens einer Schicht wurde bewusst Wert gelegt, um in<br />

den Abend- und Nachtstunden den Staplerverkehr auf dem Werksgelände zu


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minimieren. Damit wurde dem Umstand Rechnung getragen, dass sich das<br />

Werksgelände in der Nähe einer Wohnsiedlung befindet.<br />

5. Auswertungen<br />

1. Im Kapitel 3.3 wurde dargestellt, welche Ziele mit dem<br />

Demonstrationsvorhaben „Modulziegelwerk für Planziegel“ verfolgt werden<br />

sollten.<br />

Folgende Ergebnisse konnten erzielt werden:<br />

1. Die Investitionskosten liegen bei 11 Mio. €. Der Umsatz des Werkes beläuft sich<br />

bei zwölfmonatiger Auslastung auf 6,8 Mio. €. Damit wurde das Ziel trotz<br />

Neubau einer Werkhalle erreicht.<br />

2. Der Platzbedarf der Neu-Anlage ist geringer als bei herkömmlichen Anlagen, da<br />

Speichergleise und großflächige Trockneranlage entfallen. Durch die große<br />

Ofenlänge von 107 m war es dennoch nicht möglich, die Neuanlage in die be-<br />

stehende Werkhalle unterzubringen.<br />

3. Die vorhandene Logistik konnte in vollem Umfang genutzt werden. Neue, teure<br />

Infrastruktur musste nicht geschaffen werden.<br />

4. Mit der Inbetriebnahme des neuen Produktionsverfahrens zur Herstellung hoch<br />

wärmedämmender Hintermauerziegel am 17.01.2001 wurde völliges Neuland<br />

betreten. Eine Vielzahl von mechanischen Problemen an der Anlage verhinder-<br />

ten einen reibungslosen Ablauf der Produktion. Damit war eine Optimierung des<br />

Energieverbrauches nur sehr schwer möglich. Ein erster Leistungstest konnte<br />

deshalb auch erst in der Zeit vom 15.4. – 19.04.2002 stattfinden. Die dabei<br />

ermittelten Werte zum thermischen Energieverbrauch konnten nicht befriedigen,


Seite 25 von 28<br />

da sich diese nur im Rahmen herkömmlicher Anlagen mit konventioneller<br />

Technik oder schlechter bewegten (Anlage 19).<br />

Als Folge kam es zu den in den vorangegangenen Kapiteln beschriebenen Modi-<br />

fikationen und Umbauten in der Anlage. Im Anschluss daran wurde ein weiterer<br />

Leistungstest in der Zeit vom 25.11. – 26.11.2002 anberaumt. Die Ergebnisse<br />

ließen eine Verbesserung erkennen, machten aber auch deutlich, dass weitere<br />

Veränderungen nötig waren, um das Ziel zu erreichen.<br />

Die Umbaumaßnahmen an Ofen und Trockner im Februar 2003 (siehe Kapitel<br />

4.3 und 4.4) führten dazu, dass nach der Inbetriebnahme des Werkes im April<br />

2003 der Energieverbrauch weiter optimiert werden konnte.<br />

Von Seiten des Auftragnehmers gilt der Energieverbrauch als nachgewiesen und<br />

erfüllt. Hintergrund ist die in der Auftragsbestätigung genannte Bezugsfeuchte<br />

von 22 %. Da JUWÖ die Pressfeuchte infolge Einsatzes von Zusatzstoffen<br />

(Abfallstoffe aus der Industrie) erhöhte, stieg auch der Energieverbrauch am<br />

Trockner an. Damit ergeben sich nur für einzelne Schichten Energieverbräuche<br />

von unter 960 kJ/kg (230 kcal/kg). Für JUWÖ ist es aber von entscheidender<br />

Bedeutung, diesen Energieverbrauch auch über einen Zeitraum von 1 Monat und<br />

länger nachweisen zu können. Dieses Ziel ist bis heute nicht erreicht.<br />

Für die Monate April/Mai/Juni 2003 konnten durchschnittliche<br />

Energieverbräuche von 1736/1425/1671 kJ/kgBG nachgewiesen werden. Die<br />

einzelnen Tageswerte dazu sind in drei Diagrammen dargestellt (Anlage 20).<br />

Die Werte zeigen zwar eine deutliche Verbesserung gegenüber früheren<br />

Perioden, können aber nach heutigem Stand nicht befriedigen. Im Anhang ist<br />

dargestellt, welche Verbräuche über den gesamten Zeitraum seit Inbetriebnahme<br />

2001 erreicht wurden (Anlage 21). Diese Werte sind echte Verbrauchswerte


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ohne Korrekturfaktoren. Alle Stillstände, Störungen oder andere Faktoren sind in<br />

der Berechnung enthalten.<br />

5. Eine Energierückgewinnung durch thermische Nachverbrennung wurde erfolg-<br />

reich installiert. Darüber hinaus anfallende Energie wird über einen Wärmetau-<br />

scher dem Trockner zugeführt. Eine Dampferzeugung durch Kühlluft aus dem<br />

Ofen wurde nicht installiert. Die Versorgung des Trockners mit Abwärme wurde<br />

als primäres Ziel eingestuft. Die Installation des Dampferzeugers ist optional<br />

vorhanden. Nach heutigem Stand reicht die Energiemenge aus dem Ofen aber<br />

nicht aus, um auch noch einen Dampferzeuger betreiben zu können. Statt dessen<br />

wurde auf den vorhandenen Dampfkessel, befeuert mit Erdgas, zurückgegriffen.<br />

6. Energieverluste durch auskühlende Ziegel beim Umladen von Trocknerwagen<br />

auf den Tunnelofenwagen mit anschließender Speicherung aller Ofenwagen auf<br />

einem Bevorratungsgleis entfallen komplett. Statt dessen wird der noch heiße,<br />

getrocknete Ziegel unmittelbar dem Ofen zugeführt. Energieverluste werden mi-<br />

nimiert.<br />

7. Durch den Einsatz eines Paketspeichers konnte die Lärmemission des Werkes,<br />

insbesondere in den Nachtstunden minimiert werden.<br />

8. Der Einsatz von Abfallstoffen aus anderen Industriezweigen kann mit dem<br />

neuen Anlagenkonzept intensiver erfolgen. Produktionsmengenbereinigt konnte<br />

dieser Einsatz um 1,3 M-% gegenüber 2001 in 2002 gesteigert werden. Eine<br />

weitere Mengensteigerung um 18 M-% war in den Monaten Januar bis Mai 2003<br />

gegenüber dem Vergleichszeitraum in 2002 möglich. Der Anteil an<br />

Zuschlagstoffen in der Betriebsmischung lag damit bei 30 Vol-% in 2001 und<br />

ca. 34 Vol-% Anfang 2003. Dabei war es von entscheidender Bedeutung für die<br />

Einhaltung der Rahmenbedingungen des Kreislaufwirtschaftsgesetzes, dass die<br />

eingesetzten Abfallstoffe die Grenzwerte nach LAGA Z. 2 einhalten und der<br />

gebrannte Scherben die Grenzwerte nach LAGA Z. 1.2 erfüllt.


6. Zusammenfassung<br />

Seite 27 von 28<br />

Das durchgeführte Projekt zeigt auf, dass es grundsätzlich möglich ist, eine Anlage<br />

zur Produktion von hochwärmedämmenden Planziegeln unter Einsatz industrieller<br />

Abfallstoffe zur Verminderung des Energiebedarfs zu errichten. Besondere Bedeu-<br />

tung kommt dabei der Auslegung der mechanischen Komponenten zu, um eine hohe<br />

Verfügbarkeit der Gesamtanlage sicher zu stellen. Nur so können die hohen Anforde-<br />

rungen an den Energieverbrauch nachhaltig und langfristig erfüllt werden. Sollte es<br />

JUWÖ gelingen, den thermischen Energieverbrauch in 2003 auf die avisierten 960<br />

kJ/kgBG zu senken, besteht für 2004 ein Einsparpotential von fast 1 Mill. kWh.<br />

Gerade vor dem Hintergrund weiterer Energiekostensteigerungen und der Diskussion<br />

über den Wegfall von Subventionen für energieintensive Unternehmen, sollte das<br />

Ansporn genug sein, hier alle Anstrengungen zu unternehmen, die Anlage energie-<br />

technisch weiter zu optimieren.<br />

7. Literatur<br />

[1] Junge, K., Telljohann, U.: Brennen von energetisch hoch befrachteten Leicht-<br />

hochlochziegeln. ZI Jahrbuch 2003, BertelsmannSpringer Bauverlag GmbH, Gü-<br />

tersloh


7. Anhang<br />

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Anlage 1 Bild: Thermische Nachverbrennung<br />

Anlage 2 Regelschema Wärmetauscher<br />

Anlage 3 Bild: Paketstapelungsanlage<br />

Anlage 4 Bild: Tonreiniger<br />

Anlage 5 Bild: Maukturm<br />

Anlage 6 Bild: Vakuumstrangpresse<br />

Anlage 7 Bild: Siebrundbeschicker<br />

Anlage 8 Bild: Durchlauftrockner<br />

Anlage 9 Rezeptverwaltung Trockner<br />

Anlage 10 Schema Fördertechnik Trockner<br />

Anlage 11 Prinzip Turbo-firing<br />

Anlage 12 Bild: Turbo-firing in der Praxis<br />

Anlage 13 Rezeptverwaltung Ofen<br />

Anlage 14 Bild: Rollenlagerung<br />

Anlage 15 Bild: Rollenantrieb<br />

Anlage 16 Bild: Absaugung Ofenmeter 8<br />

Anlage 17 Bild: Entnahmeroboter<br />

Anlage 18 Bild: Stapelgreifer<br />

Anlage 19 Tabellen: Leistungstests und Optimierung<br />

Anlage 20 Diagramme: Thermischer Energieverbrauch<br />

Anlage 21 Tabellen: Übersicht Leistung und Energieverbräuche<br />

Anlage 22 Zeichnung: Anlagen-Layout<br />

Anlage 23 nicht zur Veröffentlichung: Tabelle: Kosten-/ Ausgabenübersicht<br />

Anlage 24 nicht zur Veröffentlichung: Tabelle: Energieverbrauch<br />

Tunnelofen –Rollenofen

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