Edition 02/2017

In Nordhessen brennen sie Dolomit, ein kristallines Mineralgemisch aus Calcium- und Magnesiumcarbonat. Dieser Branntkalk ist vor allem für die Stahlindustrie besonders gut geeignet, weil sich der Magnesiumanteil im Dolomit als Oxid (MgO) bei der Stahlherstellung positiv auswirkt und beim Veredeln des Roheisens zum Stahl die Konverterwände schützt. Generell hat der zugesetzte Kalk die Aufgabe, den Schwefel in der Schmelze zu binden. Stahlkocher gehören deshalb zu den Stammkunden von KöhlerKalk aus dem hessischen Vockerode, östlich von Kassel. „Dolomitvorkommen gibt es nicht ganz so viele in Deutschland“, berichtet Christian Köhler, technischer Leiter des kleinsten Kalkwerks in Deutschland. Mit Blick auf die Zukunftssicherheit des Kalkstandorts im Werra-Meißner-Kreis hat das Familienunternehmen die Entscheidung getroffen, 2017 in einen neuen Ofen zu investieren. Den Auftrag dafür erhielten die Spezialisten von QualiCal aus Italien. Konzipiert als Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Ofen (GGR-Ofen) zählt dieser Typ zu den energieeffizientesten Kalkbrennern nach BVT (Beste verfügbare Technik, Bestandteil des Anlagenzulassungsrechts nach EU-Richtlinie 2010/75/EU über Industrieemissionen). War in der Vergangenheit für KöhlerKalk vor allem der Verbrauch an Koks die bestimmende Größe bei den Betriebskosten, sind es heute Braunkohlestaub und elektrische Energie. „Strom war für uns bis dato nie ein Thema“, blickt Köhler zurück. „Der alte Ofen funktioniert quasi mechanisch.“ Wenn die neue Anlage eingefahren ist, wird der Brennstoff nicht mehr zusammen mit dem Dolomitgestein schichtweise in den Ofen eingebracht und unter Feuer gesetzt, sondern mit verteilten Brennerlanzen direkt in die Kalzinierungszonen eingeblasen. Dafür sind Gebläse für die Transport- und Kühlluft genauso notwendig, wie für das Erzeugen der Prozessluft in den GGR-Ofen.

Das gezielte Einblasen der Braunkohle mit insgesamt 24 Brennerlanzen – je zur Hälfte verteilt auf die beiden Schächte– verbessert den thermischen Wirkungsgrad, weil die Kohle ihre Energie direkt an das Gestein abgibt. Begleitet wird die Kalzination von einer ausgefeilten Luftführung– der Gleichstrom-Gegenstrom-Regeneration. Diese Aufgabe übernehmen bei KöhlerKalk Drehkolbenverdichter der AERZEN Baureihe Delta Hybrid. Die Hybridgebläse vereinen zwei Luftförderverfahren in einem Gerät: Das Roots-Prinzip als Volldruckverdichtung für niedrigen Druck und das Schraubenverdichter-Prinzip mit innerer Verdichtung für höheren Druck. Der Delta Hybrid basiert dabei konzeptionell auf den bekannten und erfolgreichen AERZEN Baureihen Delta Blower und Delta Screw. AERZEN hat errechnet, dass der Drehkolbenverdichter im Vergleich zu herkömmlichen Gebläsen bei der absolut ölfreien Luftförderung bis zu 15 Prozent weniger Strom benötigt. Dieser sparsame Umgang mit elektrischer Energie wirkt sich bei KöhlerKalk spürbar auf die Effizienz der Gesamtproduktion aus – und dieses mit kurzen ROI-Zeiten. Welchen Stellenwert die Gebläsetechnik in modernen GGR-Öfen einnimmt, wird beim Blick in den Maschinenraum des neuen Ofens deutlich. Für die Verbrennungsluft sind drei Delta Hybrid D 75 L (max. 132 kW,4.000 m³/h, 1.000 mbar) im Einsatz. Weitere zwei Aggregate mit gleicher Leistung fördern kalte Außenluft, die von unten in den fertig kalzinierten Kalk geblasen wird, um diesen vor dem Austrag aus dem Ofen auf eine deutlich niedrigere Temperatur abzukühlen. Für das Kühlen der Brennerlanzen in den beiden Ofentürmen sowie die pneumatische Förderung des Braunkohlestaubes setzt KöhlerKalk weiterhin auf die AERZEN Baureihe Delta Blower. Weil die insgesamt drei Einheiten vom Typ GM 25 S (55 kW, max. 1.450 m³/h) deutlich weniger Leistung liefern als die fünf Delta Hybrid Gebläse, hat sich KöhlerKalk entschieden, hierbei kein Upgrade vorzunehmen. „Unser Ziel bestand darin, maximal Effizienzgewinne zu einem möglichst geringen Anstieg des Anlagenpreises zu erzielen“, blickt Köhler zurück. „Traditionell sind in Brennöfen durchweg Drehkolbengebläse im Einsatz. Die arbeiten zwar sehr zuverlässig, verbrauchen aber  recht viel Energie“, erklärt Francesco Cella, CTO von QualiCal. Durch den Wechsel auf Drehkolbenverdichter ist es dem Anlagenbauer gelungen, im Zusammenspiel mit einer exakten Drehzahlsteuerung der Gebläse die notwendigen Luftmengen so energieeffizient wie nur möglich zur Verfügung zustellen. Aufgrund der speziellen Rotorenprofile ist der Delta Hybrid in der Lage, nur durch innere Verdichtung Energie einzusparen. Zum ersten Mal ist es im Niederdruckmarkt gelungen, solch eine bedeutende Einsparung ohne Qualitätseinbußen und Minderung der Zuverlässigkeit der Drehkolbengebläse zu erzielen.