Drehkolbenverdichter sind die Lösung

Der Autor: Norbert Barlmeyer Freier Autor

Das Zementwerk Rohrdorf bei Rosenheim produziert jährlich rund 1 000 000 t Zement. Von den Rohmaterialien zum fertigen Zement sind viele Produktionsschritte erforderlich, bei denen Druckluft eine zentrale Rolle spielt. Kalkstein und Mergel werden zunächst zerkleinert, dann getrocknet, mehlfein gemahlen und in Silos gelagert. Anschließend wird das Rohmehl mit Druckluftunterstützung in den Drehrohrofen transportiert, in dem es zu Zementklinker gebrannt wird. Dieser wird dann zu fertigem Zement vermahlen.

Das Herz in diesem Produktionsprozess bildet der Drehrohrofen. Darin wird das Rohmehl bei etwa 2000 °C gebrannt. Beheizt wird er unter anderem durch Kohlenstaub, der in zwei Siloanlagen bevorratet und in getrennten Rohrleitungssystemen pneumatisch zum Drehrohrofen transportiert wird. Zwischen diesen Bevorratungs- und Transportsystemen erfolgt ein regelmäßiger Wechsel. Der Kohlenstaub wird mithilfe von Druckluft mit einem konstanten Druck von 1,5 bar über eine Rohrleitung von etwa 65 m Länge zum Drehrohrofen gefördert und über eine Düse eingeblasen.

Den erforderlichen Druck im Fördersystem erzeugte bisher ein Schraubenverdichter in jedem der beiden Transportsysteme. Seit 2008 verfügt das Zementwerk in seiner zentralen Förderluftstation zusätzlich über einen Drehkolbenverdichter aus der Baureihe Delta Hybrid der Aerzener Maschinenfabrik. Dieses Aggregat liefert 43,9 m³/min Druckluft mit einem Höchstdruck von 1,5 bar.

Die Delta-Hybrid-Baureihe vereinigt die Vorteile eines Drehkolbengebläses und eines Schraubenverdichters in einem neuartigen Drehkolbenverdichter-Konzept. Dabei tendieren die Anlagen für niedrigere Drücke eher zu einem Gebläse, für höhere Drücke eher zu einem Schraubenverdichter. Folgende Leistungsbereiche stehen zur Verfügung:

Volumenströme: 600 bis 5800 m³/h

Druckbereich: 0 bis 1,5 bar

Saugbereich: bis -0,7 bar

Die Delta-Hybrid-Aggregate eignen sich ideal für die Erzeugung der Förderluft im bisher nur mit erheblichen Kompromissen abzudeckenden Druckbereich oberhalb von 1 bar. So sieht es auch Peter Reiter, Leiter der Mechanischen Instandhaltung in Rohrdorf: „Den ursprünglich in diesem Förderstrang aktiven Schraubenverdichter konnten wir nach der Installation des neuen Delta-Hybrid-Aggregates stilllegen, weil die erforderliche Förderluft sofort ausschließlich durch das neue Delta-Hybrid-Aggregat erfolgen konnte“.

Das Aggregat liefert mit konstanter Leistung 43,9 m³/min Druckluft mit einem Höchstdruck von 1,5 bar. Die Anlage arbeitet dabei jeweils vier Wochen non-stop gegen Druck. Erst dann wird auf den zweiten Versorgungsstrang und den dort installierten Verdichter umgeschaltet. So hat das Delta-Hybrid-Aggregat seit seiner Inbetriebnahme im Jahr 2008 insgesamt rund 8000 Betriebsstunden gegen Last absolviert. „Wir arbeiten mit der Aerzener Maschinenfabrik schon seit mehr als 40 Jahren zusammen und betreiben inzwischen 52 Aerzener Anlagen. Das beweist unsere Zufriedenheit“, betont Reiter. Wegen der extremen Bedingungen bewähren sich in der Zementindustrie nur besonders robust gebaute Anlagen – kein Problem für die Delta-Hybrid-Anlagen. „Bisher mussten wir mangels Alternativen Schraubenverdichter einsetzen, die im Vergleich zu Gebläsen in der Anschaffung deutlich teurer sind“, so Reiter. „Deshalb haben wir das Konzept der Baureihe Delta Hybrid sehr begrüßt, weil hier die Vorteile eines Gebläses mit denen eines Schraubenverdichters verschmolzen wurden.“

Das Delta-Hybrid-Aggregat im Zementwerk Rohrdorf liefert mit konstanter Leistung 43,9 m³/min Druckluft mit Höchstdruck 1,5 bar. Das 2008 in Betrieb genommene Aggregat hat trotz schwieriger Umgebungsbedingungen nicht nur durch seine Robustheit und Zuverlässigkeit überzeugt. Der Drehkolbenverdichter benötigt nach den bisher Peter Reiter vorliegenden Erkenntnissen auch 5 bis 8 % weniger elektrische Energie als ein vergleichbarer Schraubenverdichter – und das trotz Überdimensionierung der Anlage.

Durch einen kleineren Motor und eine damit verbundene Reduzierung der Liefermenge ließe sich der Strombedarf sogar noch deutlich weiter senken. Aktuell ist die Anlage mit einem 110-kW-Motor ausgerüstet. Nach den neuesten Berechnungen des Betreibers würde z. Zt. jedoch bereits ein 55-kW-Motor völlig ausreichen. Das Aggregat würde lediglich mit einem leistungsschwächeren Antriebsmotor und einer anderen Keilriemenübersetzung ausgerüstet. Der Austausch der Verdichterstufe wäre nicht erforderlich. Dieser Wechsel des Antriebsmotors ist dank des riemengetriebenen Baukonzeptes der Baureihe Delta Hybrid völlig unproblematisch. Bei einer direktgekuppelten Version wäre eine derartige nachträgliche Leistungsanpassung nicht möglich. „Durch die geplante Neukonzeption unseres Rohrleitungssystems wird sich die Leitungslänge in Zukunft sogar verkürzen, was zu einem weiter reduzierten Förderluftbedarf führen wird. Durch eine erneute Reduzierung der Antriebsleistung können wir das Delta-Hybrid-Aggregat dann optimal an diesen neuen Bedarf anpassen und die Anlage in jeder Bedarfssituation mit höchstmöglicher Wirtschaftlichkeit betreiben“, betont Peter Reiter.

Das Argument „niedrige Energiekosten“ ist für die Gesamtkostenbilanz eines Gebläses oder Verdichters von zentraler Bedeutung. Denn bei mehrjähriger Betrachtung betragen allein die Energiekosten ca. 90 % der Gesamtkosten einer Anlage. Und nur die verbliebenen ca. 10 % entfallen auf die Investitions- und Wartungskosten. „Unter dem Strich sprechen deshalb alle Argumente bei einem geforderten Höchstdruck bis 1,5 bar für eine Anlage aus der Baureihe Delta Hybrid“, prognostiziert Instandhaltungsleiter Reiter und bestätigt damit die Richtigkeit des von der Aerzener Maschinenfabrik angestrebten und mit der Baureihe Delta Hybrid erfolgreich realisierten Optimierung der Life-Cycle-Costs.

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„Der Drehkolbenverdichter benötigt deutlich weniger Strom als ein vergleich- barer Schraubenverdichter“