Handhabung alternativer Brennstoffe
für ein britisches Zementwerk

Der britische Schenck Process-Kunde ist zur Zusammenarbeit mit den örtlichen Planungsbehörden und den Kommunen verpflichtet, um umweltfreundliche Baulösungen mit geringen Auswirkungen auf die Umwelt bei gleichzeitiger Reduzierung der Herstellungskosten und der Verbesserung der Produktqualität zu liefern. Er hat zugesagt, vorbehandelte Klärschlammpellets (Pre-processed ­Sewage Pellets/PSP) als alternativen Brennstoff einzusetzen, um die traditionell verwendete Kohle teilweise zu ersetzen. PSP ist ein pelletierter und getrockneter Filterpresskuchen aus Schlamm aus der Abwasseraufbereitung. Dank eines Zusatzes von Kalk oder Polymeren erreicht PSP einen Heizwert, der dem von Braunkohle ähnlich ist.

Die Aufwertung von vorbehandelten Ersatzbrennstoffen für konventionelle fossile Brennstoffe – speziell ­Kohle – ist weitverbreitete industrielle Praxis und kann zur Reduzierung des Einsatzes von natürlichen Ressourcen und der globalen Erwärmung sowie zur Reduzierung des gesamten ökologischen Fußabdrucks der Zementindustrie beitragen. Die Produktion von Klinker erfolgt normalerweise in einem Drehofen, in dem Kalk, Sand und Ton auf ungefähr 1450 °C erhitzt werden, um die erforderlichen mineralischen Phasen zu bilden.

Daher entschied der Kunde 2011, zusätzlich alternative Brennstoffe zu den bereits verwendeten einzusetzen, um den Einsatz fossiler Brennstoffe in seinem Ofen und Vorwärmer zu reduzieren. Der Einsatz von PSP als Brennstoff bedeutet, dass die Anlage eine Wärmesubstitutionsrate von mehr als 50 % erreichen kann, was ein wenig über dem industriellen Standard liegt. Man plant, diesen Prozentsatz in der Zukunft durch den potentiellen Einsatz anderer, ähnlicher alternativer Brennstoffe noch zu erhöhen.

Der Einsatz von PSP erforderte die Änderung der vorhandenen Transportanlagen, die für andere Brennstoffe verwendet wurden. Ursprünglich hatte der Kunde vor, seine vorhandene Tiermehlanlage zu nutzen und sie für den neuen Brennstoff umzubauen. Man wandte sich an Schenck Process, um Rat von den Experten in puncto ­Wiegen, Aufgeben, Dosieren und Transportieren von ­Material einzuholen. Eine erste technische Einschätzung ergab, dass der Umbau der vorhandenen Tiermehlanlage zur Bearbeitung von PSP zwar möglich ist, jedoch nicht die beste Lösung darstellt, da sie zur Inflexibilität beim Betrieb führen könnte und es eine teure Angelegenheit wäre, die vorhandenen Bereiche auf die höheren ATEX-Anforderungen umzustellen, was für die zusätzlichen Ausrüstungen dann erforderlich wäre.

Unter Berücksichtigung dieser Betrachtungen schlug Schenck Process eine alternative Lösung vor. Diese neue Lösung kombinierte die vorhandene Kohlenstaubdosierung vom Typ Multicor, die zur Zeit für die Beschickung des Ofens eingesetzt wird, mit einer zusätzlichen neuen Dosieranlage für PSP, die zusammen mit dem vorhandenen System zur Kohlenstaubdosierung betrieben wird. Die neue Anlage gestattete es, die gleichen Förderleitungen zu den Öfen zusammen mit der bewährten Ausrüstungstechnologie zu nutzen. Der Vorschlag ist eine bereits in der Praxis bewährte Methode, die von den Ingenieuren des Kunden wegen ihrer Zuverlässigkeit und hohen Leistungsfähigkeit geschätzt wird.

Der Projektmanager des Kunden erläuterte, dass einer der Gründe für die Wahl der Ausrüstungen von Schenck Process für den Transport des Brennstoffs PSP „die guten Erfahrungen waren, die gemacht wurden. Zudem ist die bestehende Anlage zur Kohlenstaubdosierung bereits seit mehr als zehn Jahren in Betrieb. Es lag also nahe, für die Beförderung von PSP ein paralleles System zu nutzen.“ Die Lösung berücksichtigte die Erfordernisse des Transports von PSP, und da die Anlage das gleiche Computersteuersystem wie die vorhandene Anlage verwendete und sich in der Nähe der Kohlebunker befand, bedeutete das, dass die gleichen Förderrohre für den Ofen eingesetzt werden konnten.

Der Materialtransport beginnt mit der Entgegennahme der PSP im Werk. Das erforderte eine Annahmestelle für das Material, das von Fahrzeugen mit Gleitschubboden ausgetragen wird. Anschließend wird der PSP in Schüttgutsilos übertragen und schließlich über die Multicor-Dosierer dem bestehenden Kohlenstaubdosierungssystem eingelagert, über welches die Klärschlammpellets letztendlich zum Ofen befördert werden. Um einen kontrollierten Austrag des Materials in den Prozess zu sichern, schlug Schenck Process den Einsatz seiner Schüttgut-Annahmestation IntraBulk vor. Diese Station ermöglicht das Andocken des Sattelanhängers mit Gleitschubboden und seine kontrollierte und sichere Entleerung ohne Staubaustrag und Verschmutzung. Die Andockstation ist mit einer Entstaubung sowie mit einem Rolltor an der Vorderseite ausgerüstet. Beides dient als Schutz gegen Wettereinflüsse, wenn die Andockstation nicht in Betrieb ist.

Auf dem Schneckenboden der Schüttgut-Annahmestation befinden sich vier Zuführschnecken, die das Material direkt einem Trogkettenförderer von Schenck Process zuführen. Von dort wird das Material zu zwei Schüttgutvorratssilos befördert, von wo das Material über einen Schneckenförderer und eine Entkopplungseinrichtung von oben in das Silo eingetragen wird. Explosionsklappen an der Andockstation und entlang des Trogkettenförderers sorgen für einen Explosionsschutz. Sie sind so ausgelegt, dass sie einen Druckanstieg in der Anlage mit Hilfe von Berstscheiben abbauen, sollte sich eine Explosion in der Andockstation oder im Trogkettenförderer während des Entladens und Materialtransports ereignen. Zusätzlich ist die Anlage mit  Schnellschussschiebern ausgestattet. Diese verhindern eine Flammenausbreitung im Falle einer Explosion oder des Auslösens einer Nachexplosion innerhalb der Anlage.

An jedem Siloauslauf befindet sich eine Austragsvorrichtung, um den Materialaustrag aus dem Silo effektiv und zuverlässig zu unterstützen. Das Material wird anschließend in einen, sich über den Multicor-Dosierern befindenden Zwischenbehälter ausgegeben, der gleichzeitig als Calibrierungseinheit dient.

Der Materialaustrag erfolgt drehzahlgeregelt. Ein analoges Stellsignal vom Hauptsteuersystem des Ofens gibt die Austragsmenge vor und gestattet eine unabhängige Steuerung der Dosierung in Verbindung mit dem bereits bestehenden System zur Kohlenstaubdosierung. Die ­Multicor-Massendurchfluss-Messgeräte arbeiten nach dem ­Coriolis-Prinzip, wobei Massenströme exakt gemessen und in Verbindung mit einem regelbaren Zuteiler dosiert werden.

Schenck Process integrierte seine Regler im Hauptsystem der SPS des Kunden, das für die Steuerung, Überwachung und den Betrieb des Massendurchflussmessgerätes zuständig ist. Zudem regelt es den Materialfluss zum Ofen und sorgt so dafür, dass die exakt dosierte Materialmenge dem Ofen zugeführt wird.

Diese Kombination von Produkten und Technologien von Schenck Process sorgt für eine völlig flexible, zu­verlässige und kostengünstige Methode der Dosierung von alternativem Brennstoff in den Hauptbrenner des Ofens.