Ziegelindustrie

Optimierung und Kontextanalyse:

Ausgangspunkt für den Optimizer sind die Ermittlung von spezifischen Energiekenngrößen (Energiebedarf und -verbrauch) sowie die Einflussfaktoren in den einzelnen Prozessschritten. Für diverse Industrieprozesse sind Kennleitgrößen abgeschätzt worden, die auf einen optimierten Verfahrensprozess ausbauen. In der Praxis werden diese EKLG kaum erreicht.

Darstellung von Stoff- und Energiekennleitgrößen (EKLG) in den Prozessen:

Rohstoffaufbereitung
Formgebung Trocknung,
Brennen


1. Rohstoffaufbereitung und Formgebung:

Strombedarf-Elektroenergie: (Walzenbrecher, Kollergang, Walzwerke,
Planscheiben, Schnitzler, Tonhobel, Mischer und
Pressanlagen, EKLG ca. 5-10 kWh/t Ziegel)

Wärmeenergie: Heißformgebung (130°C Heißdampf,
EKLG ca. 3-5 kWh/t Ziegel)

2. Trocknung

Strombedarf: Lüfterantrieb, Wagenbewegung, EKLG ca. 10 kWh/t Ziegel = 50-80 kWh/t Wasser,

Wärmeenergie: Trocknung, (Senkung des Feuchtegehaltes von 20%
auf 1-2%), EKLG ca. 200- 325 kWh/ t Ziegel = 3 - 4,9 MJ/kg Wasser)
Abhängig von :
a) Art der Trocknung, (Durchlauf- oder Kammertrocknung)
b) Material/ Format
c) Luft- und Temperaturführung im Trockner, Feuchtgehalt des Trockenmittels
d) Wärmeletfähigkeit, Wärmeübertrag des Trocken mittels, Porösität (Materialgüte)
e)Wasserspeichervermögen (Transportwagen)
f) Art der Stapelung und der Trocknungsströmung
g) Umgebungstemperatur
h) Trockengutfeuchte

3. Brennen
Strombedarf: Antriebe, Lüfter, Steuerung, PC, ca. 25 kWh/t gebrannter Ware

Wärmeenergie:
a) Arbeitstemperatur proportional der Brenntempe ratur
b) spezifischer Massenstrom und Wärmeenergiebedarf
c) Brennstoffart / Brennwert
d) Anteil der Metalloxide im Rohstoff, je höher Ca0 und MgO, desto höher ist Energiebedarf
(Güte des Keramischen Rohstoffs)
e) Bauphysik des Ofens, gute Wärmedämmung,
geringe Ofenabstrahlung, Konvektion, (< 1,2 kWh/t Ziegel Aufheizzone, 2,3 kWh/t in
Brennzone und 1,2 kWh/t in Kühlzone)
f) Abgasmenge

Zusammenstellung der Energiekennleitgrößen

am Beispiel Mauerziegel Leichtlochziegel Klinkersteine

Wärmebedarf: 520- 550 kWh/t 515- 530 kWh/t 700- 720 kWh/t
Elektrobedarf: 40- 45 kWh/t 40- 45 kWh/t 40- 45 kWh/t

inkl. der Verbundwärme von ca 290 kWh/t (Wärme für chemischen Verbund)

Ausgehend von den Kennleitgrößen, werden in den einzelnen Prozessschritten die tatsächlichen stofflichen und energetischen Verbräuche ermittelt.
Im ersten Schritt zur Optimierung wird es erforderlich, die EKLG zu erreichen. Nachfolgen wird weiter optimiert.

4. Allgemeines Optimierungspotential

a) Senkung der Wärmeverluste an Wandungen,der Trockner, Brennaggregate, Rohrleitungen

b) Senkung der Brennhilfsmittelmassen

c) regenerative thermische Nachverbrennung,Prozessintegration

d) Ingenieurstechnische Innovationen,wie intermittierender Wagenschub
Decken- und Seitenbefeuerung
Gasdichtheit
Gegenlauföfen, mehrteilige Tunnelöfen
Hochgeschwindigkeitsbrenner

e) Abwärmenutzung / ORC

f) drehzahlgeregelte Elektromotoren

Das Optimierungspotential beträgt hier ca. 30%, Energieersparnis.

g) Senkung der Ausschussrate durch Anpassung von Trocknungs- und Brennwärme an stoff- und
formspezifische Erfordernisse, selektiven / stoff- und formspezifisch
differente Trocknung und Brennung bei gleichmäßiger Wärmeverteilung in den Öfen.

Hieraus resultiert eine wesentliche Steigerung der Produktbreite mit gleicher Güte und bei gleichzeitiger Senkung der Ausschussrate.

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