Staubförmige Güter mit Druckluft lockern,
mischen und transportieren

1 Druckluft in der Zementindustrie

Eines der Gebläse in der zentralen Station entstammt der neuen Baureihe „Delta Hybrid“ (Bild 4). In dieser Typenserie wurden erstmalig die Vorteile eines Drehkolbengebläses und eines Schraubenkompressors in einem neuen, überzeugenden Druckluftkonzept verbunden. Deshalb hat Aerzener für diesen neuen Typ den neuen Begriff „Drehkolbenverdichter“ geschaffen. Herausragende Eigenschaft aller Aggregate der neuen Baureihe „Delta Hybrid“ ist der erstmalig im Dauerbetrieb mögliche Höchstdruck bis 1,5 bar.

2 Zementproduktion in Karsdorf

Der für die Produktion von Zement erforderliche Rohstoff Kalk wird in Karsdorf im werkseigenen Tagebau in unmittelbarer Nachbarschaft zum Zementwerk gewonnen, im Kalksteinsilo zwischengelagert und zusammen mit weiteren Zuschlägen in der Rohmühle vermahlen. Anschließend gelangt das Material mit Hilfe von Druckluft in die Brennöfen. Diese werden u. a. mit Braunkohlenstaub befeuert, der mit Förderluft aus Aerzener Schraubenverdichtern transportiert wird, während Aerzener Drehkolbengebläse zur Erzeugung der Verbrennungsluft in den Öfen eingesetzt werden. Der herunter gekühlte Klinker wird anschließend je nach Einsatzzweck mit weiteren Zuschlägen vermischt und nach der Feinmahlung zu Zement überwiegend per Silo-Lkw abgefahren.

3 Lockern, mischen und transportieren

Bis zu einem Höchstdruck von 1 bar waren in der Vergangenheit Drehkolbengebläse die idealen Druckluft-Erzeuger. Sie haben sich in diesem Druckbereich und in den unterschiedlichsten Einsatzbereichen – auch im Dauerlauf unter Extrembedingungen – seit Jahrzehnten in vielen Branchen als Erzeuger absolut ölfreier Druckluft hervorragend bewährt. Jedoch galt 1 bar Höchstdruck für Drehkolbengebläse bisher als „Ende der Fahnenstange“. Im vielfach verlangten Druckbereich von 1 bar bis 1,5 bar musste man deshalb bisher notgedrungen ölfrei verdichtende Schraubenkompressoren einsetzen. Deshalb hat die Aerzener Maschinenfabrik, ein erfahrener Hersteller von Drehkolbengebläsen (seit 1868) und von Schraubenverdichtern (seit 1943), hier erfolgreich den Hebel angesetzt. Mit der Entwicklung der neuen Baureihe Delta Hybrid haben die Aerzener Konstrukteure ein völlig neues Druckluft-Erzeugungskonzept geschaffen. Mit den neuen Aggregaten der Baureihe kann Druckluft nicht nur für den bisher schon möglichen Bereich bis 1,0 bar Höchstdruck, sondern erstmalig auch für den bisher schwierig abzudeckenden Druckbereich von 1,0 bis 1,5 bar mit höchster Zuverlässigkeit und noch wirtschaftlicher erzeugt werden. Diese Anlagen wurden seit mehreren Jahren unter echten Praxisbedingungen getestet und zur Serienreife entwickelt. Ein Aggregat aus der Baureihe Delta Hybrid arbeitet seit Februar 2007 im Dauerbetrieb rund um die Uhr auch im Zementwerk in Karsdorf und hat sich dort auch unter den harten Bedingungen der Zementindustrie hervorragend bewährt.

Das Zementwerk in Karsdorf verfügt über drei Ofenlinien, wovon die werksintern mit Linie 3 und Linie 4 (Bild 5) bezeichneten Drehöfen z. Zt. aktiv sind. In dieser Produktionskette übernimmt die Druckluft zwei zentrale Aufgaben: Das Rohmehl wird in den Silo-Anlagen durch Druckluft pneumatisch aufgelockert und gleichmäßig verteilt (homogenisiert), über Dosieranlagen in Fördersysteme eingetragen und – ebenfalls pneumatisch – über Rohrleitungssysteme zu den Brennöfen transportiert. Die in allen Arbeitsbereichen erforderliche Druckluft wird durch luftgekühlte Anlagen der Aerzener Maschinenfabrik erzeugt, die in einer großen Halle gemeinsam aufgestellt sind:

Die Druckluft zur Auflockerung des Rohmehls im Vorratssilo und zur Homogenisierung wird von zwei im Dauerbetrieb arbeitenden Aerzener-Aggregaten geliefert – einem Drehkolbengebläse und einem Aggregat aus der neuen Baureihe „Delta Hybrid“. Ein drittes Gebläse steht als Redundanz, ein viertes Aggregat für andere Aufgaben zur Verfügung. Alle vier Aggregate arbeiten im Druckbereich von 0,6 bis 0,8 bar.

Die Druckluft für den Rohmehl-Transport und eine erneute Homogenisierung produzieren vier große ölfrei verdichtende, luftgekühlte Aerzener Schraubenkompressoren des Typs VM 537 (Liefermenge je 96 m³/min; bedarfsabhängiger Druckbereich 2,6 bis 3,3 bar). Einer dieser Kompressoren liefert die Druckluft für den Transport, zwei Anlagen produzieren die Druckluft für die gleichmäßige Vermischung der Materialien (Homogenisierung), und ein vierter Kompressor wird als Redundanz vorgehalten. Die Geräte haben seit ihrer Inbetriebnahme 114 900 Betriebsstunden (Bh), 117 800 Bh, 34 500 Bh bzw. 38 400 Bh gearbeitet (Stand Juni 2010).

4 Höhere Effizienz durch Drehzahlregelung

Zuerst bot die Aerzener Maschinenfabrik dem Zementwerk in Karsdorf ein Aggregat aus der neu entwickelten Baureihe „Delta Hybrid“ zu Testzwecken an. Für eine möglichst hohe Auslastung wurde dieses Gerät sofort in eine Ofenlinie integriert, wo im Havariefall die Versorgung auf ein Redundanz-Aggregat umgerüstet werden konnte. „Dieses neue Versuchsgebläse ist seit seiner Inbetriebnahme vor mehr als drei Jahren absolut problemlos im Dauerbetrieb aktiv und liefert Druckluft mit einem Höchstdruck von 0,8 bar“, berichtet Günther Schlimm. Bis zu diesem Zeitpunkt arbeiteten drei der vier vorhandenen Aerzener Drehkolbengebläse zur Auflockerung und Homogenisierung des im Silo befindlichen Rohmehls nach folgendem Schema:

Jeweils ein Gebläse war einer der zwei Ofenlinien fest zugeordnet und lieferte die in diesem Bereich benötigte Druckluft zur Auflockerung und Homogenisierung des im Silo befindlichen Zementmehls. Das dritte Aggregat wurde als Reserve vorgehalten und konnte bei Bedarf sowohl die Ofenlinie 3 als auch die Ofenlinie 4 versorgen. Dieses Konzept gilt zwar im Prinzip noch heute, allerdings wurde mit der Inbetriebnahme des neuen „Delta Hybrid“-Gebläses im Februar 2007 das alte Hauptaggregat einer Ofenlinie sofort vom Netz genommen.

5 Neue Baureihe für verschiedene Leistungsbereiche

Die neuen „Delta Hybrid“-Anlagen stehen in folgenden Leistungsbereichen zur Verfügung:

Volumenströme: 10 bis 70 m³/min (600 bis 4200 m³/h)

Einsatzbereiche: für Luft- Über- und Unterdruck

Druckbereich: 0 bis 1,5 bar

Saugbereich: bis minus 0,7 bar

besonders günstiges Preis-Leistungs-Verhältnis deutlich unter den Investitions-, Energie- und Wartungskosten für einen vergleichbaren Turbo- oder Schraubenkompressor

gegenüber einem Turboverdichter nur unwesentliche Leistungsschwankungen auch bei unterschiedlichen Eingangstemperaturen (Sommer-/Winterbetrieb) oder bei Druckschwankungen

signifikant verbesserte Energieeffizienz durch Einsparungen bis zu 15 % gegenüber herkömmlichen Anlagen

niedrige Wartungs- und Servicekosten

robuste Lagerkonstruktion (Lebensdauer 60 000 Bh auch bei maximaler Belastung)

niedrige Druckluft-Austrittstemperaturen dank her­vorragender thermischer Haushalte, kompakte Bauweise, Riemenantrieb, Riemenspannung durch Motorwippe, Side-by-Side-Aufstellung, Frontseitenbedienung, Ölkontrolle und Nachfüllen im Betrieb, niedriger Schallpegel, optionale Steuerung AS300 AERtronic, für Außenaufstellung geeignet

sehr hoher Regelbereich (25–100 %), einfach zu be­dienen und zu warten