Betriebserfahrungen mit der Pfeiffer MVR- Walzenschüsselmühle und dem MultiDrive^®

Die MPS-Mühle wurde im Laufe der Zeit kontinuierlich weiterentwickelt. Als Antwort auf Marktanforderungen und Trends zu Mahlsystemen mit immer höheren Durchsatzleistungen hat die Gebr. Pfeiffer SE ein richtungweisendes Konzept für eine neue Mühle und einen neuen Antrieb entwickelt. Die neue MVR-Walzenschüsselmühle für die Vermahlung von Zementrohmaterial, Zement und Hüttensand ermöglicht durch ihren modularen Aufbau, den Betrieb auch bei Ausfall eines Walzenmoduls aufrecht zu erhalten. Der neue Antrieb MultiDrive®, der aus bis zu sechs gleich großen Antriebseinheiten besteht, bietet ebenfalls die aktiv redundante Ausführung wie die Walzenmodule. Damit werden ungeplante Stillstandzeiten selbst bei Ausfall von Hauptkomponenten deutlich reduziert.

1 Konstruktive Merkmale der MVR-Mühle

Ein Walzenmodul besteht aus der Walze mit zylindrischem Walzenmantel, der Walzenachse, der Schwinge, dem Lagerbock und der hydraulischen Krafteinleitung. Durch diese spezielle Aufhängung wird in Verbindung mit der ebenen Mahltellergeometrie ein paralleler Mahlspalt zwischen Walze und Mahlteller erreicht, was eine gleichmäßige Verdichtung des Mahlbettes und somit Laufruhe gewährleistet (siehe Mahlwalze auf (Bild 2). Je zwei benachbarte Walzenmodule sind über Zwillingsstützen mit dem Fundament verbunden. Dadurch steht zwischen den Stützen mehr Platz zur Verfügung, was sich positiv auf die Zugänglichkeit und die Anlagenplanung in Bezug auf Heißgasführung, externen Materialumlauf und Hilfsaggregate auswirkt.

Die Walzenmodule können mit dem gleichen Hydrauliksystem, das die Mahlkraft während des Betriebs aufbringt, einzeln ausgeschwenkt werden. Bei Einsatz eines Plantetenradgetriebes kann die Produktion mit reduziertem Durchsatz nur aufrechterhalten werden, wenn zwei gegenüberliegende Walzen ausgeschwenkt oder angehoben worden sind. Der MultiDrive® mit mehreren Antriebsmodulen ermöglicht die Fortführung der Produktion mit sogar nur einem ausgeschwenkten oder angehobenen Walzenmodul [1].

Mit dem Trend zu größeren Durchsätzen, also größeren Mühlen, verbindet sich die Forderung nach größeren Getrieben mit gleichzeitig sinkenden Mühlen-Drehzahlen. Die Mühlenleistung wird damit mehr durch die Größe des Drehmomentes bestimmt. Um die Probleme durch immer größere Planetenradgetriebe zu umgehen, hat die Firma Pfeiffer zusammen mit Flender/Siemens das sogenannte MultiDrive®-Konzept entwickelt. Beim MultiDrive® treiben zwei bis sechs gleiche Antriebsmodule mit installierten Antriebsleistungen von jeweils bis zu ca. 2000 kW den Mahlteller über einen Zahnkranz an, der sich unterhalb des Tellers befindet. Jedes Antriebsmodul besteht aus einem Elektromotor, einer Kupplung und einem Kegelstirnradgetriebe, angeordnet auf einem Grundrahmen als Transporteinheit. Je Antriebsmodul kommen ein Frequenzumrichter, ein Trafo und eine Ölversorgungsstation hinzu.

Die Lastverteilung auf die einzelnen Elektromotoren erfolgt über eine übergeordnete Regelung durch den zu jedem Antriebsmodul gehörenden Frequenzumrichter. Dadurch bedingt ist die Anpassung der Mahltellerdrehzahl zur verfahrenstechnischen Optimierung grundsätzlich möglich. Die Mahlkräfte aus dem Mahlbett werden über eine konventionelle Gleitlagerung ins Fundament abgeleitet. Die Kegelstirnradgetriebe, die am Umfang des Zahnkranzes positioniert sind, werden durch die Mahlkräfte nicht belastet. Bei Ausfall eines Kegelstirnradgetriebes kann dieses aus dem Zahneingriff genommen werden und ein Betrieb der MVR-Mühle mit reduziertem Durchsatz ist möglich.

Nach dem Prinzip der aktiven Redundanz ist die mit einem MultiDrive® ausgerüstete MVR/MPS-Mühle in der Lage, den Betrieb bei Problemen sowohl an den Mahlwalzen als auch im Antriebsbereich aufrecht zu erhalten. Bei Antriebsleistungen von rd. 2000 kW bis zu 12 000 kW kommen in der gesamten Mühlenbaureihe nur fünf Walzenmodule und drei verschiedene Antriebseinheiten zum Einsatz [2].

2 Betriebserfahrungen

Die Walzenschüsselmühle MVR 5600 C-4 mit einem Schüsseldurchmesser von 5,6 m und Walzendurchmessern von 2,83 m wird angetrieben über einen MultiDrive® mit vier Modulen von jeweils 1650 kW. Die garantierte Durchsatzrate für Portland-Flugaschezement PPC mit 30 % Flugascheanteil (entsprechend einem CEM II/B-V nach EN 197-1) liegt bei 320 t/h bei einer Feinheit von 3500 cm²/g nach Blaine. Der spezifische Energiebedarf ist vertraglich auf 18,7 kWh/t für die Mühle festgelegt. Ein zweites Produkt, welches auf der MVR hergestellt wird, ist Portlandzement OPC (CEM I nach EN 197-1) bei 3000 cm²/g nach Blaine.

Bild 6 und Bild 7 zeigen die Montage des Mühlen­gehäuses zwischen die vormontierten Stützen. Die eingeschwenkten Walzen sind in der Draufsicht in Bild 8 zu sehen. Das Mühlenunterteil wird danach komplettiert mit Sichterunterteil und -oberteil (Bild 9).

Im Mai 2012 wurde die MVR in Betrieb genommen (Bild 10). Mittlerweile ist die Mühle mehr als 1000 Stunden in Betrieb, wobei für PPC Durchsatzraten von 327 t/h bei einer massespezifischen Oberfläche von 3800 cm²/g (Blaine) erreicht wurden. Der spezifische Energieverbrauch am Mühlenhauptantrieb unterschreitet die vertraglichen Garantien. Für die Sorte OPC wurden 289 t/h erreicht bei 3000 cm²/g (Blaine) und einem spezifischen Energie­bedarf von 15,2 kWh/t für den Mühlenhauptantrieb.

Tabelle 1 zeigt die Festigkeitsentwicklung des in der MVR erzeugten CEM I im Vergleich zu anderen Anlagen, die ebenfalls CEM I bei niedrigen Blainewerten produzieren.

3 Projekte in der Abwicklung

Auf der Mühle werden fünf Zementsorten mit unterschiedlichen Hüttensandanteilen erzeugt mit Durchsatzraten bis zu 450 t/h für einen CEM II/B-S nach EN 197 bei einer massebezogenen Oberfläche von 4300 cm²/g nach Blaine. Die notwendigen Heißgase zur Trocknung kommen vom Klinkerkühler der Ofenlinie und gegebenenfalls einem Heißgaserzeuger.

Der Zeitplan sieht ab Vertragsunterzeichnung eine Dau­er von 21 Monaten bis zur ersten Zementproduk­tion vor. Die verschiedenen Baugruppen sind momentan in der Fertigung, wobei die Kernteile in Europa gefertigt werden. Die ersten Auslieferungen erfolgten bereits Ende Juni 2012.

In Australien, Port Kembla, wird Cement ­Australia (ein JV zwischen Holcim und HeidelbergCement) ein Mahlterminal für die Produktion von Hüttensandmehl und CEM I errichten. Bild 11 zeigt eine ­Visualisierung der geplanten Anlage. Die Jahresproduk­tion soll 1,1 Millionen Tonnen betragen. Für die Produktion hat Cement Australia eine MVR 6000 C-6 geordert, angetrieben von einem Multi-Drive®, der mit drei Modulen von jeweils 1840 kW ausgerüstet ist.

Die Entscheidung für die MVR mit MultiDrive® wurde aufgrund der zu erwartenden kürzeren Stillstandzeiten durch das Redundanzkonzept und des geringeren Risikos für Getriebeausfälle getroffen. Ein weiterer Grund war die günstige Ersatzteilhaltung für die Getriebemodule im Gegensatz zum herkömmlichen Planetenradgetriebe. Das Projekt wird wie die Anlage in Barroso/Brasilien, in Zusammenarbeit von Cemengal und GPSE umgesetzt. Um die Arbeiten auf der Baustelle zu minimieren, werden z. B. der Prozessfilter und die Fertiggutsilos bereits in Spanien vormontiert. Jedes der Silos wird in nur drei Teilen zur Baustelle geliefert. Die Inbetriebnahme ist geplant für Oktober 2013.

4 Zusammenfassung und Ausblick

www.gpse.de