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
Seite 24 von 28<br />
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 />
Seite 28 von 28<br />
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