Eine neue Beheizungstechnik für industrielle Hochtemperatur-Schmiedeöfen im Edelstahlwerk der Firma KIND & CO. in Wiehl verringert Brennstoffverbrauch und Materialverlust.
Edelstahl-Schmiedeprodukte wie Scheiben, Stangen oder Formstücke werden in der Fahrzeug- oder Maschinenbauindustrie wie in vielen anderen Branchen gebraucht. Hochwertige Produkte aus Werkzeugstahl herzustellen ist ein energieaufwändiger Prozess: Die Schmiedeblöcke werden in Hochtemperaturöfen oft mehrere Tage auf bis zu 1.250°C erwärmt und danach durch Pressen verformt. Weniger als 25 Prozent der Energie wird dabei für den Schmiedevorgang selbst genutzt, der größte Teil geht mit dem Abgas verloren. Insgesamt liegt der Energiebedarf für die Schmiedeguterwärmung bei rund 3.000 kJ/kg. Ein typischer Schmiedeofen allein setzt jährlich rund 4.000t CO2 frei.
Wird die Verbrennungsluft stark vorgeheizt und dann wieder in den Prozess zurückgeführt, können Brennstoffverbrauch und Emissionen in den Schmiedewerken deutlich gesenkt werden. Im Edelstahlwerk KIND & CO., Wiehl, hat man gemeinsam mit dem Düsseldorfer Betriebsforschungsinstitut BFI sowie der Firma Maerz-Gautschi GmbH eine neue Beheizungstechnik für industrielle Hochtemperatur-Schmiedeöfen entwickelt und getestet.
Abgaswärme heizt Brennluft vor
Regenerative Wärmetauscher, die Abgaswärme aus dem Ofen speichern und diese anschließend an die Brennluft übertragen, heizen die Brennluft auf 1.000°C vor. Die Wärmetauscher bestehen aus keramischen Wabenkörpern als Speichermassen. Diese und weitere Komponenten und Technologien wurden in insgesamt zwei Ofenanlagen eingebaut und im Dauereinsatz getestet. Mit Erfolg: Insgesamt spart die neue Prozesstechnik gegenüber vergleichbaren Öfen, die die Luft nur auf 350-450°C vorwärmen, 30 Prozent an Brennstoff.
Mit einem praxisorientierten Simulations-Modell lassen sich außerdem die optimalen Aufheiz- und Liegezeitpunkte ermitteln und so weitere Energieeinsparungen erzielen. Eine optimierte Brenner- und Regelungstechnik steigert die Temperaturgleichmäßigkeit und senkt Stickoxid- und Kohlenmonoxid-Emissionen.
Abgas- und CO2-Ausstoß entscheidend reduziert
Wird Schmiedegut derartig erwärmt, ist die Zunderbildung ein erhebliches Problem: Randnahe Schichten oxidieren durch den Sauerstoff der Ofenatmosphäre. Dadurch gehen bis zu 5 Prozent des eingesetzten Materials verloren. Durch eine optimierte Regelung des Verhältnisses Luft/Gas war es hier möglich, den Materialverlust um rund 30 Prozent zu verringern.
Bei einem typischen Schmiedeofen mit einem regenerativen Wärmetauscher kann der CO2-Ausstoß pro Jahr um 1.000t verringert werden. Die neu erprobte Technologie lässt sich auch auf andere Schmiedeöfen sowie weitere Hochtemperatur-Industrieöfen übertragen. Bezogen auf die 400 bestehenden Schmiedeöfen in Deutschland ergibt sich damit ein jährliches Umweltentlastungspotenzial von 400.000t CO2.
Projektziel: Weiterentwicklung und Betriebseinführung von Verfahren zur Umweltentlastung am Beispiel Schmiedeöfen Projektträger: KIND & Co. Edelstahlwerk
Bielsteiner Straße 128-130
51674 Wiehl Telefon: (0 22 62) 84-0 Fax: (0 22 62) 84-152 URL: http://www.kind-co.de E-Mail: Reinhard.Schmidt@Kind-Co.de Die wabenförmigen Wärmetauscher bestehen aus Keramik.
