Prozesswärme

Energieeffizientes Verfahren zur Erwärmung von Aluminiumbolzen

Die neu entwickelte Ofenanlage mit Verbrennungsluftvorwärmung senkt den spezifischen Erdgasverbrauch beim Betrieb der Anlage und reduziert somit den CO2-Ausstoß um bis zu 160 Tonnen jährlich. 

 

Zusammenfassung

Ausgangslage

Das Unternehmen F.W. Brökelmann Aluminiumwerk GmbH & Co. KG fertigt Halbzeuge, Profile und Rohre aus Aluminium für die Bereiche Verkehrstechnik, Bautechnik, Industrie- und Wärmetauschertechnik.

Jährlich werden ca. 10.500 Tonnen Aluminium in einer Pressanlage zu unterschiedlichen Profilen verarbeitet. Die vorgelagerte Erwärmung der zu pressenden Aluminiumbolzen erfolgte mit Gasbrennern in einem Ofen. Der spezifische Gasverbrauch für die Bolzenerwärmung lag bei ca. 313 kWh/t. Die heißen Abgase aus der bestehenden Vorwärmzone wurden abgeführt.

Ziel des Projektes war es, die Produktion der Aluminiumprofile energieeffizienter zu gestalten und gleichzeitig die Produktivität zu steigern und hierfür den Durchsatz des Ofens um 25 Prozent erhöhen.

 

Technische Lösung

Um den Wirkungsgrad der Ofenanlage zu verbessern entwickelte das Aluminiumwerk in Zusammenarbeit mit einem Ingenieurbüro einen Blockerwärmungsofen mit einer neuartigen Verbrennungsluftvorwärmung. Weitere wesentliche Merkmale der neuen Ofenanlage sind 

  • die höhere Anzahl der Brennerdüsen,
  • die neuartige Anordnung der Düsen bei der Blockbeheizung zur Erzeugung der Flammen,
  • die Anpassung des Ofeninnenraumes auf dem Bolzendurchmesser und
  • der Einsatz einer Hochkonvektionsvorwärmkammer mit Ventilatoren.

Die daraus entweichenden Abgase werden über einen Wärmetauscher geleitet, um die Verbrennungsluft für die Gasbrenner vorzuwärmen.

Dies ermöglicht eine effektivere Wärmeübertragung auf das Material und die Nutzung der bisher abgeleiteten Abwärme. 

Weiterhin wird unmittelbar vor dem Pressen der Bolzenanfang induktiv erwärmt, um den Pressvorgang zu erleichtern. 

 

Ergebnisse

Diese Maßnahmen führten dazu, dass sich der Erdgasverbrauch auf 192 kWh/t im Volllastbetrieb reduzieren lässt. Bezogen auf eine Jahresmenge von 10.500 t Aluminium wird sich CO2-Emission im Mittel um 15,8% auf etwa 141 t/a reduzieren. Nach einer Optimierung des Teillastbetriebes wird auch das Ziel von 160 Tonnen CO2-Reduzierung pro Jahr erreichbar sein.

Nach dem Ofenumbau hat sich auch der Stromverbrauch für die induktive Bolzenerwärmung von 23 kWh auf 15,1 kWh pro Tonne Aluminium reduziert.

Die Ofenkapazität wurde von 4.800 kg/h auf 6.000 kg/h erhöht. Dies entspricht einer Kapazitätssteigerung um 25%. 

 

Schlussfolgerungen

Würden alle in Deutschland betriebenen Anlagen dieser Art auf das innovative Verfahren umgestellt, ergäbe sich insgesamt eine Einsparung von klimaschädlichem Kohlendioxid von schätzungsweise rund 7.000 Tonnen pro Jahr.

Projektbeteiligte

Durchführende Institution

F.W. Brökelmann Aluminiumwerk GmbH & Co. KG

Kooperationspartner

Effizienz-Agentur NRW (EFA NRW)

EFFIZIENZMANAGEMENT Roth

Technologieanbieter

extrutec GmbH

Weitere Projektdaten

Projekttitel: Umsetzung eines innovativen energieeffizienten Aluminiumbolzenerwärmungsverfahrens

Projektnummer: 20109

Projektzeitraum: 2007 - 2008

Projektort: Deutschland (Nordrhein-Westfalen)

Projektansprechpartner:

Frau Fischer

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Quelle: TeFachbibliothek Umwelt des Umweltbundesamtesxt