Der ETA-Kühler: Ihre Anlagenlösung auf der grünen Wiese

1 Ofenlinien für die grüne Wiese

Beim Kauf von Ofenlinien für die grüne Wiese entscheiden sich Zementhersteller meist für Anbieter von Pyroprozesslinien, die ihnen das gesamte System, bestehend aus Vorwärmer, Ofen und Kühlsystem, liefern können. Jedoch werden die Betriebskosten einer Ofenlinie hauptsächlich von der Effizienz des Klinkerkühlers bestimmt. Aus diesem Grund sollte der Klinkerkühler der ausschlaggebende Punkt für die Wahl Ihrer Ofenlinie sein, insbesondere wenn Sie die Kosten während des gesamten Lebenszyklus betrachten.

2 Beschreibung des Titan-Projekts

Einer der wichtigsten Beteiligten an diesem Projekt war Antea Cement Sh.A, ein Unternehmen der Titan Gruppe. Titan ist ein unabhängiger, multiregionaler Hersteller von Zement und anderen Bauprodukten. Die Titan Gruppe hat ihren Sitz in Griechenland und besitzt Werke in Europa, den USA, der Türkei und Ägypten. Das Werk Antea Cement (Bild 1) befindet sich in der Stadt Baka e Kuqe in Albanien. Des Weiteren war CBMI, ein Unternehmen der Sinoma-Gruppe, der Hauptauftragnehmer für die Ofenlinie. In jüngerer Vergangenheit erhielt die Sinoma-Gruppe den Zuschlag für viele Pyroprozesslinien, von denen mehrere mit ETA-Kühlern von Claudius Peters ausgestattet wurden.

Claudius Peters hat einen ETA 858 für 3.300 Tonnen pro Tag geliefert, der über einen festen Einlauf mit 8 Reihen und einen 5 Schubböden breiten Kühler mit 8 Modulen verfügt. Der Kühler ist mit einem Walzenbrecher RB305-3(4) ausgestattet. Dieser besteht aus 3 Walzen, die sich über die gesamte Breite des Kühlers erstrecken, und er kann zudem um eine vierte Walze erweitert werden. Die Entscheidung für den ETA-Kühler lag hauptsächlich in den geringen zu erwartenden Betriebskosten des Kühlers begründet. Im folgenden Artikel werden die tatsächlich anfallenden Betriebskosten im Titan-Werk untersucht und mit denen eines herkömmlichen Rostkühlers verglichen.

3 Betriebskosten Klinkerkühler:

Im Titan-Werk gab es zu Beginn des Betriebs im Jahr 2010 einige Probleme mit dem richtigen Aufbau des gesamten Ofen-Kühler-Systems. Dies verursachte Anbackungen (Snowmen) am festen Einlauf des Kühlers. Nach kleineren Veränderungen am HE-Modul und einigen Umbauten am Ofensystem war die optimale Einstellung erreicht. Eine dieser Verbesserungen war, den Brenner etwas weiter in den Ofen hineinzuschieben. Dies hatte einen positiven Effekt auf die Klebrigkeit des Klinkers und die Kühleigenschaften. Von Ende Januar 2010 bis Januar 2011 konnte Titan den Ofen ohne Unterbrechungen, die durch den Kühler verursacht wurden, betreiben. Die belüfteten Schubböden sind mit einer statischen Kiesschicht zum Schutz gegen Hitze und Verschleiß gefüllt (Bild 2). Der Lufteinlass liegt gut versteckt unter dieser Schutzschicht. Da er so nicht verschleißt, ist eine konstante Luftzufuhr über die gesamte Betriebsdauer gewährleistet.

Der ETA-Kühler ist ausgereift. Titan konnte im oben genannten Zeitraum eine Verfügbarkeit von 100 % erzielen. Mit einem herkömmlichen Rostkühler kann jedoch nur eine Verfügbarkeit von rund 99,5 % erreicht werden, denn es müssen Stillstände wegen Rostplattendefekten oder beschädigten Hämmern infolge von Klinkerfluidisierung (Red River) einkalkuliert werden. Durch die höhere Verfügbarkeit des Kühlers verlängert sich die Produktionszeit.

Bei der Konstruktion des ETA-Kühlers fanden die Haupt­probleme herkömmlicher Klinkerkühler, wie die „Red River“-Bildung, die Entmischung des Klinkers in Fein- und Grobkorn usw., Beachtung. Die prozessoptimierte Belüftung des ETA-Kühlers verfügt über folgende Besonderheiten:

– Kleine Belüftungsfelder im HE-Modul, die eine optimale Belüftung des ofenfallenden Klinkers gewährleisten.

– Kleine Kammern direkt nach dem HE-Modul und nach nur 7 Metern ab Kühlereinlauf, größere Kammern von 3,3 oder 4,4 Metern Länge. Die Größe der Kammern ist äquivalent zur hyperbolischen Form der Klinkerabkühlkurve. Im steilen vorderen Bereich der Abkühlkurve befinden sich die kleineren Kammern, im flacheren Bereich die größeren.

– Kontrollierte Seitenbelüftung der seitlichen Schubböden verbessert die Belüftung in den Randbereichen des Kühlers, in denen für gewöhnlich die Klinkerfluidisierung (Red River) auftritt.

– Der voneinander unabhängig gesteuerte Antrieb der Schubböden ermöglicht den Betrieb jeder Reihe mit unterschiedlicher Hublänge. Normalerweise beträgt die Hublänge der äußeren Reihen rund 150 und die der mittleren 250 mm.

Die Kombination dieser Eigenschaften macht den Unterschied zwischen der hervorragenden Leistung des ETA-Kühlers und einem herkömmlichen Rostkühler, und durch sie lässt sich der ETA-Kühler mit einem Klinkerbett von 0,8 bis 1,0 m ohne das Problem der Kaltluftdurchbrüche betreiben. Im Titan-Werk konnte eine Kühlereffizienz von über 76 % erreicht werden und dies bei einer Rekuperationsluft von 0,85 Nm³/kg Klinker. Die Vorteile für den Kunden sind klar - eine höhere Kühlereffizienz führt zu einer höheren Temperatur der Rekuperationsluft und damit zu einer Reduzierung des Brennstoffbedarfs für den Ofen. Eine rund 2%ige Differenz in der Kühlereffizienz, die im Vergleich zwischen einem ETA-Kühler und einem Rostkühler nicht ungewöhnlich ist, hat einen um mehr als 10 kcal reduzierten Wärmeverbrauch des Ofens pro Kilogramm Klinker zur Folge, was eine drastische Verringerung der Brennstoffkosten bedeutet. Diese Einsparungen resultieren weitestgehend aus dem hohen Wirkungsgrad des ETA-Kühlers.

3.3 Wartungskosten

Das nahezu wartungsfreie System des ETA-Kühlers mit seinen Reihen, die mit einer Klinkerschutzschicht gefüllt sind, besitzt nur einige wenige Verschleißteile. Der Filter- und Dichtungssatz der hydraulischen Antriebseinheit sowie die hinteren Teile des Dichtungssystems sind solche typischen Ersatzteile (Bild 3). Bei einem herkömmlichen Rostkühler sind hingegen die Rost- und Seitenplatten in direktem Kontakt mit dem Klinker und müssen im Laufe der Zeit ausgetauscht werden. Dies macht für jeden Klinkerhersteller einen großen Teil des für die Wartung vorgesehenen Budgets aus. Der Aufbau des ETA-Kühlers garantiert langfristig minimale Wartungskosten.

Ein Argument, das einige Kunden gegen ETA-Kühler anführen, ist der höhere Stromverbrauch. Ein Teil dieses erhöhten Stromverbrauchs lässt sich auf das höhere Klinkerbett zurückführen, da hier 0,8 bis 1,0 m im Gegensatz zu den normalerweise in einem Rostkühler verwendeten 0,6 m zum Einsatz kommen. Dies führt zu einem höheren Druckverlust und somit einem höheren Strombedarf der Kühlerventilatoren. Man muss jedoch beachten, dass die Vorteile eines höheren Klinkerbetts, wie z.B. die höhere Kühlereffizienz sowie die effizientere Kühlung mit geringerem Kühlluftbedarf, den Nachteil des leicht erhöhten Strombedarfs deutlich überwiegen.

Dennoch entwickelte man bei Claudius Peters aufgrund dieser Bedenken neue belüftete Schubböden mit einem deutlich geringeren Druckverlust. Der Druckverlust über die mit der statischen Kiesschutzschicht gefüllten Reihen beträgt nun ca. 10 mbar, dieser Wert ist nur geringfügig höher als der Druckverlust einer geschlitzten Platte in einem Rostkühler. Die Vorteile eines verschleißfreien Systems, wie es der ETA-Kühler ist, überwiegen den leicht erhöhten Strombedarf. Für viele Entscheidungsträger, die in einen neuen Kühler investieren möchten, endet hier die Vergleichsbetrachtung, aber ein ETA-Kühler hat noch weitere Vorteile zu bieten.

Aufgrund der geringeren Luftmenge, die der ETA-Kühler dank des höheren Klinkerbetts und der effizienteren Kühlung benötigt, ist auch das Abluftvolumen kleiner. Als Folge daraus benötigt der Abluftventilator deutlich weniger Strom. Allein diese Tatsache macht den Nachteil des Stromverbrauchs durch die Kühlventilatoren, wie unter Punkt 4 erläutert, wieder wett.

Das Filtersystem eines ETA-Kühlers kann im Vergleich zu dem eines Rostkühlers deutlich kleiner dimensioniert werden. Dies stellt einen entscheidenden Investitionsvorteil für Ihre Pyroprozesslinie auf der grünen Wiese dar.

Der letzte Punkt beim Vergleich der Betriebskosten ist das Verbrennungsgasvolumen. Der Ofen benötigt mit einem ETA-Kühler weniger Brennstoff. Der monetäre Einfluss wurde in Abschnitt 2 betrachtet, aber ein Nebeneffekt dessen ist es, dass weniger Verbrennungsgase entstehen und dadurch auch der Saugzug im Vorwärmer weniger Strom benötigt.

4 Gesamtlebenszykluskosten

Werden die Gesamtlebenszykluskosten betrachtet, stellen die geringen Betriebskosten des ETA-Kühlers einen deutlichen Vorteil im Vergleich zu herkömmlichen Rostkühlern dar. Die Gesamtlebenszykluskosten setzen sich aus den Investitionskosten, den Betriebs- und Wartungskosten sowie allen weiteren Kosten, die über die gesamte Lebensdauer der Anlage anfallen, zusammen.Bei einer Lebensdauer von 25 bis 30 Jahren haben die Investitionskosten für einen Kühler nur einen geringen Einfluss auf die Gesamtlebenszykluskosten. Hier hat der Kühler mit den geringsten Betriebs- und Wartungskosten deutlich die Nase vorn.

Die Entscheidung von Titan, eine Pyroprozesslinie von einem chinesischen Anbieter zu erwerben, die über eine spezielle Ausrüstung verfügt, wie z.B. über den ETA-Kühler von einem Qualitätsanbieter wie Claudius Peters, ist daher aus wirtschaftlicher Sicht vollkommen nachvollziehbar.

5 ETA Semi-modular

Vor diesem Hintergrund haben wir den ETA-Kühler weiterentwickelt. Insbesondere für neue Pyroprozesslinien auf der grünen Wiese haben wir den Aufbau des ETA-Kühlers modifiziert, um den Kundenanforderungen bestmöglich entsprechen zu können. Die Teile, die den Abkühlprozess des Klinkers unterstützen, wie die Rostplatten und die Belüftungseinheit des HE-Moduls, die belüfteten Schubböden, die Walzen und der hydraulische Rostantrieb, sind ausschließlich von Claudius Peters. Dadurch ist höchste Fertigungspräzision in bewährten Werken garantiert.

Die einfachen Stahlkonstruktionen im oberen Kühlerbereich und auch die unteren Seiten- und Trennwände des Kühlers stellt in diesem Fall (Bild 4) der Kunde bereit. Dabei fertigt er diese Teile anhand der von Claudius Peters erstellten Ausführungszeichnungen. Für wichtige Bauteile, wie die unteren Seiten- und Trennwände, schickt Claudius Peters einen Richtmeister ins Werk des Kunden, um Qualität und Abmessungen sicherzustellen. Der Aufbau des semimodularen ETA-Kühlers dauert einige Wochen länger, jedoch ist dieser Fakt für Anlagen auf der grünen Wiese nicht von solch entscheidender Bedeutung.

6 Schlussfolgerung:

Bisher hat Claudius Peters 48 ETA-Kühler verkauft, von denen 26 für Anlagen auf der grünen Wiese bestimmt waren. 14 dieser ETA-Kühler für die grüne Wiese besitzen einen semimodularen Aufbau. Wegen des immer stärkeren Fokus auf Energieeinsparungen und bei Betrachtung der Gesamtlebenszykluskosten ist beim Kauf einer Klinker-Pyroprozesslinie der Klinkerkühler von höchster Bedeutung. Denn Anlagenteile wie der Kühler, die einen Großteil der Betriebskosten verursachen, haben bei der Kaufentscheidung viel Gewicht. Die Titan-Anlage in Albanien ist ein Beispiel für den Einsatz eines ETA-Kühlers in einer Anlage auf der grünen Wiese. Die Konstellation aus einem chinesischen Hauptauftragnehmer und Claudius Peters als Kühlerlieferant hat zu einem sehr guten Ergebnis geführt.