Metall

Energieeffiziente Pfannenaufheizstation bei der Herstellung von Edelstahl

Das neue System beheizt die Pfannen, in denen geschmolzenes Metall transportiert wird, kontrolliert und gleichmäßig mittels Infrarotstrahlung und geleiteter Konvektion. Im Gegensatz zur Aufheizung mit gasbefeuerten Flammenbrennern kann rund 60 % der Energie eingespart werden.

 

Zusammenfassung

Ausgangssituation

Die Edelstahlwerke Schmees GmbH stellt gegossene Edelstahlprodukte in den Bereichen Pumpen- und Turbinenbau sowie für die Nahrungsmittel- und Pharmaindustrie her.

Transportpfannen, die mit Feuerfestmaterial ausgekleidet sind, transportieren das flüssige Metall vom Schmelzofen zur Gießhalle. 

In der Branche üblich ist die Aufheizung der Pfannen mit gasbefeuerten Flammenbrennern.

Diese Brenner sind sehr laut und wartungsintensiv. Die Temperaturführung ist unbefriedigend und wenig präzise. Nur wenn die Pfannen mindestens 5 Stunden vorgeheizt werden, kann die notwendige Einsatztemperatur von 650°C bis max. 850°C erreicht werden.

Hitzestrahlung und das gesamte Abgas verteilen sich in der Gießhalle.

Die herkömmliche Aufheizung mit gasbefeuerten Flammenbrennern beansprucht das Feuerfestmaterial extrem und führt zu einer reduzierten Lebensdauer des Feuerfestmaterials. 

Um die Pfannen zu beheizen, setzte der Betrieb bisher vier konventionelle Brenner ein. Die bestehenden Flammenbrenner feuern von unten in die kopfüberstehenden Pfannen und verbrauchen massiv Energie.

 

Projektziel

Die grundsätzlich neue Idee bestand darin, Gießpfannen so vorzuheizen, dass nicht nur wesentlich energieeffizienter gefertigt werden kann, sondern darüber hinaus noch positive Effekte auf die Standzeit der eingesetzten Pfannen erwartet werden können.

Mit dem ersten großtechnischen Einsatz einer kompletten, energieeffizienten Pfannenaufheizstation mit 5 Pfannenparkplätzen und drei Beheizungssystemen („Pfannenstation 5/3“) für die drei Pfannengrößen (1t, 1,25t und 2t) soll der Energieverbrauch für die Pfannenbeheizung deutlich reduziert werden.

 

Technische Lösung

Das Unternehmen installierte eine energieeffiziente Pfannenaufheizstation mit einem neuartigen Porenbrenner zur Erwärmung der Transportpfannen, bei der die Verbrennung nicht mehr in der offenen Flamme stattfindet. Die Verbrennungswärme wird über Infrarotstrahlung und Konvektion auf an die Pfannen angepasste Strahlrohre übertragen, wodurch die Aufheizung der Pfannen direkt und gleichmäßig gesteuert werden kann. 

Die entstehenden heißen Abgase werden erfasst und die Abwärme zukünftig für Sekundäranwendungen (Hallenbeheizung in 2011) genutzt.

Die individuell angepassten Systeme und deren stufenlose Leistungsregelung erlaubt darüber hinaus die notwendige Energie zur Temperierung der sich im Stand-by befindenden Pfannen deutlich zu senken, also die Konservierung der Zieltemperatur mit minimalem Energieeinsatz zu realisieren.

 

Ergebnisse

  • Das Unternehmen spart bei 900t bis 1000t Rohguß p.a rund 61.400 m3/a Erdgas, ca. 60 Prozent der Energie für die Pfannenbeheizung, und damit 113,8 Tonnen CO2-Äquivalente ein.
  • Der Lärmpegel sank um ca. 11 dB von 78,7 dB auf 67,4 db. Dies entspricht ca. einer Halbierung des Lärmpegels.
  • Die Verbrennung in promeos-Brennern findet vollständig und damit wesentlich schadstoffärmer als in Flammenbrennern statt.
  • Die Lebensdauer der Pfannen kann durch eine geringere Beanspruchung des Feuerfestmaterials voraussichtlich um den Faktor 2 erhöht werden.
  • Aufgrund der reduzierten Reinigungs- und Zustellzeiten der Pfannen wird sich die Produktivität des Prozesses maßgeblich erhöhen.
  • Die Hitzestrahlung der Pfannen konnte um 75 Prozent reduziert werden, was zu weniger Ausfall der Pfannengetriebe führt, da das Getriebeöl nicht mehr verbrennen kann.

 

Schlussfolgerungen

Grundsätzlich ist der Einsatz des Anlagenkonzeptes in jeder Gießerei möglich, die Transportpfannen beheizen muss. Jedoch muss, je nach geschmolzenem Medium, auf die Werkstoffwahl des Strahlrohres geachtet werden. 

Projektbeteiligte

Durchführende Institution

Edelstahlwerke Schmees GmbH

Technologieanbieter

promeos GmbH

Weitere Projektdaten

Projekttitel: Einsatz einer energieeffizienten Pfannenaufheizstation bei der Herstellung von Edelstahl

Projektnummer: 20182

Projektzeitraum: 2010 - 2011

Projektort: Deutschland (Nordrhein-Westfalen)

Projektansprechpartner:

Frau Fischer

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Quelle: Fachbibliothek Umwelt des Umweltbundesamtes