Drucklufttrocknung in der Gipsaufbereitung

Eine der großen Aufgaben ist das Aufbereiten von jährlich rund 280 000 Tonnen Gips, die in Kohlekraftwerken der näheren Umgebung als Nebenprodukte anfallen. Sie entstehen in den Rauchgasentschwefelungsanlagen (REA) von Kraftwerken, die mit fossilen Brennstoffen befeuert werden.

In Lünen wandelt Remondis diese REA-Gipse in hochwertige Additive und Bindemittel um, die wiederum – unter dem Handelsnamen RADDiBIN – der Gipsindustrie als Rohstoffe für verschiedene Anwendungen zugeleitet werden. Aus ihnen entstehen beispielsweise Fließestriche, Porenbeton, Düngemittel, Zement oder Werkstoffe für die Zahnmedizin.

Im Lippewerk gehen derzeit zwei Produkttypen aus den aufbereiteten REA-Gipsen hervor. Zum einen ALPHA Halbhydrat, das nach Zugabe von Wasser eine besonders hohe Festigkeit aufweist. Und zum anderen Anhydrit. Es wird bei sehr hohen Temperaturen gebrannt und eignet sich besonders für die Herstellung von Estrichmörteln.

Bei der Anhydrit-Produktion läuft nichts ohne Ofen 7. Dieses über 50 Meter hohe „Ungetüm“ ist im wörtlichen Sinne der Brennpunkt des Geschehens. In ihm erleben täglich rund 1000 Tonnen REA-Gipse bei einer Temperatur über 800 Grad Celsius ihre Metamorphose zum wertvollen Rohstoff.

Das Risiko eines Feuchtigkeitseintrags in das Gewebe liegt vor allem in der Reinigung der Gewebefilter mit Druckluft. Dabei werden die Tücher mit starken Druckstößen angeblasen, um anhaftenden Gips auszutreiben. Ist die dazu verwendete Druckluft nicht absolut trocken, wird mit den Druckimpulsen auch Feuchtigkeit in das Gewebe geblasen. Der Luftdruckstoß führt zudem schlagartig zu einer Abkühlung mit gleichzeitiger Taupunktunterschreitung.

Die Feuchtigkeit reagiert mit den Gipsrückständen im Gewebe und bindet den Gipsstaub ab. In der Folge verhärten die Tücher und brechen schließlich. Ein schleichender Prozess, der jedoch die Gewebealterung immens beschleunigt. Hier sah Remondis ein erhebliches Sparpotenzial bei den Betriebskosten. Grundlage einer deutlich erhöhten Wirtschaftlichkeit sollte die Ergänzung der Druckluftaufbereitung um eine leistungsstarke Drucklufttrocknung sein.

Die Standzeit der mit ungetrockneter Druckluft gereinigten Tuchfilter im Ofen 7 lag bis dato bei etwa zwei Jahren. Würde man stattdessen eine Trocknung vornehmen, ließe sich die Lebensdauer der Gewebe auf etwa drei Jahre verlängern, so die Berechnungen. Bei 432 installierten Tüchern zu einem Stückpreis von rund 100 Euro also eine enorme Kostenersparnis.

Nach eingehenden Planungen schrieb Remondis Anfang 2009 die Installation eines kaltregenerierenden Adsorptionstrockners in der Druckluftanlage des Ofens aus.

Kaltregenerierende Adsorptionstrockner arbeiten mit kurzen Beladungszyklen. Durch die geringe Beladung des Trockenmittels erfolgt die Regeneration ohne zusätzlichen Eintrag von Wärmeenergie. Die Feuchtigkeit wird durch einen auf den atmosphärischen Druck entspannten Trockenluftteilstrom ausgetragen.

Elektrische Energie wird beim kaltregenerierenden Adsorptionstrockner lediglich für die Steuerung und das Umschalten der Ventile benötigt. Die dafür erforderliche elektrische Leistungsaufnahme ist somit vernachlässigbar klein. Aber: Den geringen bis mittleren Investitionskosten stehen die Kosten für den Verbrauch von etwa 15 Prozent der bereits aufbereiteten Druckluft gegenüber, bezogen auf Volllastbedingungen bei 7 bar.

Die Kosten durch die Spülluftverluste summieren sich schnell auf inakzeptable Beträge. Das war für Remondis das überzeugende Argument, sich für ein warmregenerierendes Gerät zu entscheiden.

Bei Anlagen mit Gebläseluftdesorption gibt es unterschiedliche Bauformen. Allen Verfahren gemeinsam ist, dass zum Entfernen der adsorbierten Feuchtigkeit keine aufbereitete Systemluft, sondern erhitzte Umgebungsluft zum Einsatz kommt. Unterschiede gibt es dann jedoch bei den Methoden zur Kühlung des Trockenmittels.

Bei der klassischen Ausführung wird zum Kühlen des Trockenmittels schlicht ein entspannter Teilstrom aufbereiteter Druckluft herangezogen. Natürlich entsteht hier wieder ein zweckentfremdeter Anteil wertvoller Druckluft. Auch wenn dieser sich durchschnittlich auf nur zwei bis drei Prozent beläuft, bleibt doch eine Beeinträchtigung der Wirtschaftlichkeit.

Die ökonomischere Alternative sind „Zero Purge“-Adsorptionstrockner, die ohne jeglichen Verbrauch aufbereiteter Druckluft arbeiten. Bei ihnen erfolgt die Desorption wie beim klassischen Verfahren durch erhitzte Umgebungsluft, die ein Gebläse durch das Adsorptionsmittel führt. Die anschließende Kühlung des erhitzten Trockenmittels geschieht hier ebenfalls durch Umgebungsluft.

Durch den Druckbetrieb des Regenerationsgebläses entsteht ein Temperaturzugewinn, der sich positiv auf den Leistungsbedarf des Erhitzers auswirkt. Der Gebläseluftstrom verdampft die im Trockenmittel aufgenommene Feuchtigkeit und wird anschließend mit dem Luftstrom in die Atmosphäre geleitet. Die Desorption läuft energetisch optimiert im Gegenstromverfahren ab.

Die Kühlphase erfolgt im Vakuumbetrieb. Temperatur- und Taupunktspitzen nach der Umschaltung werden vermieden, indem die nach der Desorptionsphase im Trockenmittel gespeicherte Wärme mit dem kühlen Gebläseluftstrom abgeführt wird. In der Kühlphase schaltet das Gebläse auf Saugbetrieb, wodurch die Umgebungsluft unmittelbar in den zu kühlenden Adsorptionsbehälter strömt. Der beim Saugbetrieb erzeugte Unterdruck bewirkt eine Veränderung der physikalischen Waage im Trockenmittel. Durch den Unterdruck sinkt die Desorptionstemperatur, wodurch während der Kühlphase eine Nachdesorption einsetzt. Durch diese Nachdesorption stellt sich im Trockenmittel nach Ende der Regenerationsphase (Heizen und Kühlen) eine geringere Restbeladung ein. Die Restbeladung im Trockenmittel beeinflusst maßgeblich die Qualität der Trocknungsphase.

Allein durch den energieeffizienten Betrieb des warmregenerierenden Adsorptionstrockners im Vergleich zu einem kaltregenerienden durfte man bei Remondis von einer Amortisation der Investitionskosten in weniger als einem Jahr rechnen. Doch nicht nur diese Perspektive veranlasste Remondis, sich für die Lösung der BEKO TECHNOLOGIES GmbH zu entscheiden. Wichtig war uns auch die Flexibilität und das übergreifende Denken in der Planungs- und Realisierungsphase. Da waren Remondis natürlich mit einem Systemanbieter wie BEKO TECHNOLOGIES bestens bedient. Dass der schönen Theorie denn auch erfolgreiche Praxis folgt, beweist der seit Herbst 2009 hocheffiziente Einsatz des Trockners am Ofen 7 im Lippewerk Lünen.

Übrigens bringt der EVERDRY-Adsorptionstrockner dort nicht nur die Filterreinigung in trockene Tücher. Deutlich verbessert hat sich die Prozesssicherheit auch in einem weiteren Einsatzfeld der Druckluftanwendung am Ofen 7: dem Betrieb der Messsysteme an der Brenneranlage. Und auch Probleme mit Feuchtigkeit und Öl an den Brennerdüsen des Ofens sind seit Installation des Trockners Vergangenheit.

Die Produktreihe EVERDRY von BEKO TECHNOLOGIES bietet zahlreiche Variationsmöglichkeiten. Die standardisierte Baureihe ist für Volumenströme bis 20 000 m³/h verfügbar. Sonderlösungen über 20 000 m³/h gehören ebenfalls zum Leistungsportfolio. Die Anlagen der Baureihe FRA-V stellen als Zero-Purge-Adsorptionstrockner auf hohem technischem Niveau das wirtschaftliche Fundament für vielfältige Anwendungen.

Auch für den Einsatz bei hohen Eintrittstemperaturen in warmen und feuchten Klimazonen bietet die EVERDRY-Produktpalette geeignete Lösungen mit intelligentem Kosten-Nutzen-Gefüge. Der EVERDRY FRL als „closed-loop“-Adsorptionstrockner eignet sich mit seiner Kühlführung im geschlossenen Kreislauf sogar für den Einsatz unter tropischen Klimabedingungen.