Prozesswärme

Innovative Energieoptimierung durch effiziente Wärmeübertragung im Glühprozess mit Hilfe einer Aufwärm-Abkühlstation

Mit dieser Station soll der Abkühlvorgang, der bisher zumeist in der Ofenkammer stattfand, ausgelagert werden. So kann die Abwärme der Drahtcoils für die Vorwärmung der kalten Drahtcoils vor dem Glühvorgang genutzt werden. Durch diese Maßnahme wird einerseits Heizenergie (35.400 kWh/a) eingespart und zugleich die Ofenkapazität, bei einer bestimmten, hier eingesetzten Legierung, um 30 % erhöht. 

 

Zusammenfassung

Die gesetzten Ziele wie Energie – und CO2-Einsparung sowie Kapazitätssteigerung an den Öfen konnten erfüllt werden. Daneben haben sich durch das Projekt noch weitere positive Effekte, wie z.B. Schaffung von Arbeitsplätzen, ergeben.

Bei der betrachteten Legierung wurde eine Einsparung von 50 kWh pro Coil erreicht. Auf das Jahr hochgerechnet werden alleine durch die Vorwärmung der Coils 35.400 kWh elektrischer Energie eingespart. Mit dieser Einsparung geht auch eine CO2-Emissionsreduktion um rund 23 Tonnen einher.

Da die Abkühlung der Coils nicht mehr im Ofen stattfindet, sondern außerhalb, wird auch der Ofen selbst nicht mehr so stark heruntergekühlt. Das heißt, die in der Ofenausmauerung enthaltene Wärmeenergie wird nicht durch Abkühlung entfernt, sondern bleibt erhalten. Somit muss ein erneuter Glühvorgang nicht auch noch die Ofenausmauerung erwärmen. Dies spart Energie und, damit verbunden, CO2 in nicht unerheblichem Maße ein.

Die Ofenkapazität kann durch ausgelagertes Abkühlen bei der hier genauer betrachteten Legierung um 1/3 erhöht werden. Statt der bisherigen 36 Stunden benötigt der Glühvorgang, also Aufwärmphase, Haltephase und Abkühlphase, im Ofen heute nur noch 24 Stunden. Diese Tatsache bedeutet für das Drahtwerk Elisental die reale Möglichkeit der Mehrproduktion und somit der Umsatzsteigerung.

Die Drahtwerk Elisental W.Erdmann GmbH & Co. und das Ing.-Büro Effizienzmanagement Roth haben in Zusammenarbeit mit Nabertherm die innovative Aufwärm-/Abkühlstation selbst entwickelt. Die Idee zu diesem Projekt ist aus einem Pius-Check (in Zusammenarbeit mit der Effizienz-Agentur NRW und dem Beratungsunternehmen Effizienzmanagement Roth) heraus entstanden.

Im Drahtwerk Elisental werden vor allem Aluminiumdrähte verschiedener Legierungen gezogen. Dabei werden die Drähte vor dem Ziehvorgang geglüht (Lösungsglühen). Da die Kapazitäten der Drahtziehmaschinen die der Glühöfen übertroffen haben, mussten bisher einige Glühvorgänge außer Haus gegen Lohn durchgeführt werden.

Projektziel war der möglichst effiziente Einsatz von Energie. Es sollte möglich werden, die in den warmen, bereits geglühten Coils enthaltene Wärmeenergie zumindest teilweise auf kalte, noch zu glühende Coils zu übertragen. Somit muss diese Arbeit nicht mehr durch die elektrisch betriebenen Öfen geleistet werden.

In Zusammenarbeit mit der Firma Nabertherm wurde eine realistische Gleichgewichtstemperatur von 150 °C errechnet. Das heißt, die Temperaturverläufe der kalten und der heißen Coils werden sich bei dieser Temperatur schneiden. Somit können die kalten Coils um ca. 130 K vorgewärmt werden, geht man von einer Ausgangstemperatur in Zimmertemperatur, also 20°C aus. Damit erhöht sich der Wärmeinhalt dieser Coils und dieser kann am Ofen für die Vorwärmung eingespart werden. 

Da weiterhin innerhalb der Öfen für einen solchen Wärmeaustausch zwischen den Coils kein Platz vorhanden ist, wurde eine innovative Anlage geplant. In diese werden sowohl ein Teil der Aufwärmphase kalter Coils, als auch das geregelte Abkühlen bereits geglühter Coils während der Abkühlphase ausgelagert. Durch dieses Auslagern kann weiterhin die Kapazität der Glühöfen erhöht werden, da bereits während die zuletzt geglühten Coils noch abkühlen, neu noch zu glühende Coils in die Öfen verbracht werden können.

In diesem Projekt wurden zunächst zwei der insgesamt 12 Glühöfen berücksichtigt. Die innovative Anlage kann die Kapazität der in diesen beiden Öfen geglühten bzw. zu glühenden Coils fassen.

Die Abkühl-Station ist am 02. Januar 2008 zum ersten Mal in Betrieb genommen worden. 

 

Kosteneinsparung und Wirtschaftlichkeit:

  • Der Reduktion der für den Glühprozess nötigen elektrischen Energie an den Öfen 11 und 12 von 35.400 kWh pro Jahr entspricht, bei einem aktuellen Strompreis von 9,74 cent pro kWh, eine jährliche Kosteneinsparung von rund 3.448 €.
  • Durch Wegfall des Glühens außer Haus können 21.120 €/a eingespart werden.

Projektbeteiligte

Durchführende Institution

Drahtwerk Elisental W. Erdmann GmbH & Co.

Weitere Projektdaten

Projekttitel: Innovative Energieoptimierung durch effiziente Wärmeübertragung im Glühprozess mit Hilfe einer Aufwärm-Abkühlstation

Projektnummer: 20113

Projektzeitraum: 2007 - 2008

Projektort: Deutschland (Nordrhein-Westfalen)

Projektansprechpartner:

Frau Fischer

Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!

+49 (340) 2103 3067

+49 (340) 2104 3067

Publikation ansehen

Quelle: Fachbibliothek Umwelt des Umweltbundesamtes