Wer kennt ihn noch nicht? Den netten 53m, 1450°C Drehrohrofen bei HDCement …

Bei unserer laufenden Beobachtung des Internets nach interessanten, lokalen Informationen für unsere Leser, ist uns ein wahres Schmuckstück in die Hände gefallen. Wer in und über Leimen mitreden will, muß doch dieses Prunkstück unbedingt kennen: Den 53-Meter Drehrohrofen bei HDCement!

Es handelt sich um eine lesenswerte Pressemeldung der Firma SEW-Eurodrive (Bruchsal), die wir der erstaunten Leserschaft näher bringen möchten, da sie ja einen direkten Bezug zu Leimen hat und wir uns diesem Faktum verpflichtet fühlen.

Pressemeldung SEW-Eurodrive, Bruchsal:

Antriebstechnik für die Zementproduktion – Schneller Service – zufriedener Kunde

Bei der Wartung eines Drehrohrofens für die Zementproduktion musste der Hauptantrieb kurzfristig getauscht werden. Bis zum Wiederanlauf der gewaltigen Anlage blieben nur 14 Tage Zeit. SEW-Eurodrive konnte als einziger Anbieter innerhalb dieser kurzen Zeit einen 250-kW-Antrieb liefern.

Der Drehrohrofen hat einen Durchmesser von 4 m und ist 53 m lang. In seinem Inneren laufen chemische Reaktionen bei etwa 1.450 °C ab.

Vor den Toren des romantischen Heidelberg liegt Leimen. Diese Große Kreisstadt in Nordbaden trägt den Titel „Sportstadt“, ist sie doch Geburtsort einer Tennislegende und Heimat eines bekannten, auf Langlauf spezialisierten Skiclubs. In Leimen hat auch das Stammwerk des weltweit tätigen Baustoffherstellers HeidelbergCement seinen Sitz. Das 1874 als Portland-Cement-Werk Heidelberg gegründete Unternehmen HeidelbergCement ist heute Weltmarktführer im Zuschlagstoffbereich und nimmt mit seinen 53.000 Mitarbeitern in über 40 Ländern führende Positionen bei Zement und Beton ein. In Deutschland beschäftigt der Konzern etwa 4.100 Mitarbeiter, davon allein ca. 1.000 in der Metropolregion Rhein-Neckar.

Das Ausgangsmaterial für die Zementproduktion in Leimen wird in einem 200 Hektar großen Steinbruch gewonnen, der sich in der Nachbargemeinde Nußloch befindet. Hochwertiger Kalkstein wird dort gesprengt und mit Schwerkraftwagen, die ein Fassungsvermögen von ca. 100 t haben, zu einem Hammerbrecher transportiert. Auf dieser Anlage werden die Kalksteinbrocken mit zwei gegenläufigen 6.000-V-Antrieben durch Schlag und Prall auf Schottergröße zerkleinert. Anschließend gelangen sie über eine etwa 2,8 km lange Bandstraße in drei Zwischensilos.

Von hier aus wird das Rohmaterial mit einer Materialseilbahn in Loren über etwa fünf km nach Leimen transportiert. Diese Anlage verbindet den firmeneigenen Kalksteinbruch mit dem Zementwerk in Leimen; sie erwies sich als sehr umweltfreundliches Transportmittel. Das Zugseil der Umlaufseilbahn ist fast 12 km lang und wiegt etwa 20 Tonnen. „Am Tag befördert die Seilbahn in zwei Schichten etwa 2.000 t Material ins Werk“, erläutert Bernd Haas, Elektromeister und Vorarbeiter der Elektrowerkstatt. Er präzisiert: „In jeder Schicht!“ Weitere Zusatzstoffe werden per LWK oder Bahn angeliefert. Dann kommt das Rohmaterial in ein Mischbettsilo mit einem Fassungsvermögen von 18.000 t. Von hier wird es abgezogen, in der Rohmühle zu Rohmehl zerkleinert und anschließend in drei Rohmehlsilos eingelagert.

Etwa in der Mitte jedes Drehrohrofens sitzt der 200-kW-Motor des Typs DRE von SEW-Eurodrive. Hier herrschen raue Umgebungsbedingungen: Der Ofen strahlt große Hitze ab und prozessbedingt fällt auch viel Staub an.

Verfahrenstechnischer Prozess

Bei der weiteren Verarbeitung fällt das Rohmehl auf zwei schräg angeordnete, rotierende Granulierteller. Hier wird es über eine Tropfanlage mit Wasser versetzt und infolge der Drehbewegung zu murmelgroßen Kügelchen geformt, den sogenannten Granalien. Sie durchlaufen einen 28 m langen Rostvorwärmer. Er besteht aus einer 10 m langen, etwa 250 bis 300 °C warmen Trockenkammer sowie einer Heißkammer, in der Temperaturen von 900 bis 1.100 °C herrschen. Dann gelangt das Material in den Drehrohrofen.

Das annähernd waagerecht, aber leicht abschüssig liegende Drehrohr hat einen Durchmesser von 4 m und ist 53 m lang. Es liegt auf drei Laufringen auf, die auch in axialer Richtung Bewegung im Zentimeterbereich zulassen. Denn infolge der großen Hitze dehnt sich das Rohr aus und der Ofen „wandert“. Das Drehrohr ist innen feuerfest mit einer 200 mm hohen Schicht Schamottsteinen ausgekleidet. Allein dieses Feuerfestmaterial, das im Drehrohr vermauert ist, wiegt ca. 375 t. Bei einer Flammentemperatur von etwa 1.450 °C erfolgt die Teilschmelze. Diesen Vorgang nennt man Sinterung. Hierbei laufen chemische Reaktionen ab, in deren Ergebnis Zementklinker entsteht. Dieser – kurz Klinker genannte – Bestandteil ist für die Aushärtung des Zements bei Zugabe von Wasser zuständig. Die Tagesproduktionskapazität dieses Ofens liegt zwischen 800 und 850 t.

Am Schluss fällt das Material in den Klinkerkühler. Hier wird es auf etwa 100 °C abgekühlt, wobei die eingeblasene Luft schon auf ca. 1.000 °C vorgeheizt wird. Die für die Ofenanlage in Leimen eingesetzten Brennstoffe werden unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit, der Qualität und des Umweltschutzes zusammengestellt. Neben Mischkohle werden bis zu 60 % sekundäre Brennstoffe eingesetzt.

Unterschiedliche Zementqualitäten

Der Klinker wird in Silos zwischengelagert und gelangt von dort aus in Zementmühlen. Hier werden unterschiedliche Zusatzstoffe ergänzt, die die Feinheit und Festigkeit der gewünschten Zementsorten beeinflussen. Weil der Zement hochwertige Eigenschaften aufweisen soll, wird auf eine gute Qualität des Ausgangsmaterials geachtet. Zudem erfolgen regelmäßig interne und externe Kontrollen zur Überwachung der Produktqualität.

Die einzelnen Sorten werden in unterschiedliche Silos eingelagert und von dort aus mit Silofahrzeugen zum Kunden transportiert. Einen kleinen Teil der Zementproduktion füllt ein Rundpacker in Säcke ab, die anschließend auf Paletten kommissioniert und per LKW abgeholt werden. Hier sind verschiedene Baumärkte das Ziel, die Endabnehmer direkt versorgen.

Vor allem im Sommerhalbjahr, wenn die Bauunternehmen Hoch-Zeit haben, erfolgt der Hauptabsatz der Baustoffe. In dieser Zeit müssen die Produktionsanlagen ohne Unterbrechung laufen, wobei die Antriebstechnik in diesem Prozess eine zentrale Rolle spielt. Planmäßige Wartungsarbeiten an den Drehrohröfen und Zementmühlen finden generell in den Wintermonaten statt.

Erneuerung der Antriebstechnik

Die in Dessau gegründete G. Polysius Eisengießerei und Maschinenfabrik baute 1904 den ersten Drehofen. Ab 1927 reduzierte das von Dr. Georg Lellep und Polysius entwickelte Lepol-Verfahren den Brennstoffverbrauch bei der Zementherstellung um ein Drittel. In Leimen betreibt HeidelbergCement zwei Lepol-Drehrohröfen von Polysius, heute ein Unternehmen von ThyssenKrupp Technologies. Sie versehen schon seit Jahrzehnten ihren Dienst und wurden bislang durch Gleichstrommotoren angetrieben. Etwa in der Mitte jedes Drehrohrofens sitzt der Motor. Über ein Großgetriebe treibt er einen Zahnkranz an, der auf dem Umfang des Drehrohrs sitzt. Die entscheidende Kenngröße des Ofenantriebs ist das Drehmoment, das der Motor aufbringen muss.

Raue Umgebungsbedingungen herrschen an einem Drehrohrofen: Er strahlt große Hitze ab und prozessbedingt fällt auch viel Staub an. Unter diesen Umständen gestaltet sich die Instandhaltung von Gleichstrommotoren sehr aufwändig, sie sind nämlich nicht vollständig geschlossen. Zudem erfordern Kohlebürsten, Kommutator und Fremdlüfter eine regelmäßige Wartung.

Lieferbereitschaft und Service

Während der jährlichen Wartung des (kleineren) Lepol-Ofens 2 zeigte sich die Notwendigkeit eines sehr kurzfristigen Umbaus der Antriebstechnik. Das Team der Elektroabteilung entschied sich nach einer sorgfältigen Kosten-Nutzen-Abwägung, auf einen Drehstromantrieb umsteigen. Elektromeister Bernd Haas erläutert: „Anders als beim Gleichstrommotor haben wir beim vollständig gekapselten, eigenbelüfteten Drehstrommotor praktisch keinen Wartungsaufwand mehr.“ Neben diesen Vorteilen sollte auch die Lagerhaltung vereinfacht werden.

Weil bis zum Wiederanlauf der Anlage lediglich 14 Tage zur Verfügung standen für die Lieferung von Motor, Frequenzumrichter, Kabel und Schaltschrank (einschließlich der Neuverkabelung und Anpassung des Steuerprogramms), musste schnell gehandelt werden. Drehstrommotoren sind genormt. Das bedeutet eine Vereinfachung für den Kunden, kann er doch aus dem Lieferprogramm mehrerer Antriebshersteller auswählen. „Aber SEW-Eurodrive war die einzige Firma, die innerhalb dieser kurzen Zeit die Antriebskomponenten liefern konnte“, erläutert Bernd Haas und lobt: „Das war superschnell.“ Er fährt fort: „Andere Anbieter haben mitunter ein Vierteljahr Lieferzeit für einen Umrichter dieser Größe.“ Doch nicht immer kann oder will ein Kunde so lange warten.

Markus Rubey vom SEW-Kundenservice betreut die Firma HeidelbergCement schon seit etwa zehn Jahren. Auch bei diesem Projekt begleitet er den Kunden von der Anfrage über die Projektierung bis zum Produktionsbeginn. „14 Tage Zeitfenster für den Umbau bedeutet, dass wir etwa fünf Tage zur Verfügung hatten, um Motor und Umrichter zu liefern.“ Der SEW-Anwenderbetreuer kümmerte sich in dieser kurzen Zeit um die technische Klärung und stimmte mit der SEW-Motorenproduktion in Graben-Neudorf sowie der Elektronikfertigung in Bruchsal ab, wie schnell Motor und Umrichter geliefert werden können. Immerhin handelt es sich bei dem Ofenantrieb um einen 200-kW-Motor des Typs DRE, der durch einen Frequenzumrichter der Reihe Movidrive B in der Baugröße 7 mit 250 kW Nennleistung gespeist wird.

Der Umrichter steht in einem Rittal-Schaltschrank im Schaltraum. Er wird mit 400 Volt Netzspannung gespeist. Auf dieser Spannungsebene treten bei 200 kW Leistungsbedarf Ströme bis etwa 400 Ampere auf. Daher mussten ausreichend große Querschnitte für die Starkstromkabel vorsehen. Zum Einsatz kamen zwei unterarmstarke Kabel mit je 3 x 120 mm² Querschnitt. Die Entfernung bis zum Motor, der überdacht im Freien steht, beträgt etwa 130 m. Bevor über diese Streckenlänge die Kabel verlegt und angeschlossen werden konnten, mussten noch Detailprobleme geklärt werden. Beispielweise kann man bei großer Kälte kein Kabel ziehen, weil dann womöglich die Isolation brechen würde. (Der Umbau erfolgte im Februar 2010.)

„Ohne Probleme“

Bei über 1.400 °C Innentemperatur strahlt der Drehrohrofen auch mit seiner guten Isolierung immer noch reichlich Wärme ab. Unter diesen Bedingungen versieht die vollständig geschlossene Asynchronmaschine von SEW-Eurodrive ihren zuverlässigen Dienst. „Dieser Antrieb läuft vom ersten Tag an ohne Probleme“, resümiert Bernd Haas. Auch mit dem SEW-Service ist der Elektromeister sehr zufrieden: „Innerhalb kürzester Zeit ist jemand vor Ort“. Ein Vorteil hierbei ist sicher der kurze Weg – zwischen Bruchsal und Leimen liegen keine 40 km. Doch es nicht nur die räumliche Nähe zum Kunden. Bei SEW-Eurodrive ist der Service untrennbarer Bestandteil der Firmenphilosophie. Noch einmal Bernd Haas: „Wir haben so gute Erfahrungen mit SEW gemacht, dass wir sie zu unseren Top-Lieferanten zählen.“

Autor: Gunthart Mau, Referent Fachpresse, SEW-Eurodrive, Bruchsal

 

 

 

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