Der Energieverbrauch in der dänischen Ziegelindustrie

Der Energieverbrauch
in der dänischen
Ziegelindustrie
Der Beitrag gibt eine Übersicht über die dänischen
Ziegelwerke und deren Energieverbrauch in den
letzten 20 Jahren. Maßnahmen zur Energieeinsparung werden am Beispiel des Werkes Helligsø
Teglværk dargestellt. Die Ziegelei reduzierte durch
Änderungen der bestehenden Produktionsanlagen
den Energieverbrauch seit 1995 um 30 %.
Einleitung
In den letzten 30 Jahren war die Reduzierung des Energieverbrauches ein besonders wichtiger Schwerpunkt bei der Ziegelherstellung. In Dänemark gab die Energiekrise in den
frühen 1970er-Jahren Anlass, dass sich die Ziegeleien intensiv
mit der Verringerung des Energieverbrauches auseinander
setzten. Für die gesamte Ziegelindustrie wurden mehrere
Untersuchungen zum Thema Energieeinsparung durchgeführt, wie:
n Bestimmung des Energieverbrauchs von 10 Öfen und
10 Trocknern, um Möglichkeiten der Energieeinsparung
sowie der Prozessoptimierung festzustellen (1976–1979)
n Ermittlung von Bezugsgrößen des spezifischen Energieverbrauchs seit 1980
n Aufklärungsarbeiten bezüglich saubererer Technologien in
der dänischen Ziegel- und Mörtelproduktion (1995–1999)
n Messen des Energieverbrauchs von 3 Öfen und 3 Trocknern in zufällig ausgewählten dänischen Ziegeleien (2003)
Neben den Untersuchungen für die gesamte Ziegelindustrie
optimierten auch einzelne Ziegelwerke den Energieverbrauch
bei der Herstellung. Ein Beispiel dafür ist das Ziegelwerk Helligsø Teglværk A/S, das seit 1995 den Energieverbrauch um
30 % reduzierte. Diese Einsparung wurde durch Änderungen
an den bestehenden Produktionsanlagen erreicht.
Die dänischen Ziegelwerke
Die dänische Ziegelindustrie umfasst heute insgesamt 23 Ziegelwerke, zwei davon sind Dachziegelwerke und eine Ziegelei
stellt Klinker her. Die anderen 20 Werke produzieren Ziegel.
In der letzten Hälfte der 90er-Jahre produzierte die dänische
Ziegelindustrie jährlich rund 400 Mio. Ziegel, davon etwa
75 % Verblendziegel. Außerdem wurden rund 25 Mio. Dachziegel hergestellt. Eine typische dänische Ziegelei produziert
etwa 20 Mio. Ziegel, wovon mindestens die Hälfte Weichverblendziegel in verschiedenen Farbtönen wie Gelb, Rot und
Rosé sind. Zusätzlich werden extrudierte Voll- und Lochziegel
hergestellt.
* Dänisches Technologisches Institut, Mauerwerkzentrum,
DK-8361 Hasselager
M. Sc. Lene Vissing*
Energy consumption
in the Danish brick
industry
The article gives a survey of the Danish brickworks
and their energy consumption over the last
20 years. Energy saving measures are presented,
based on the example of the Helligsø Teglværk.
Through changes in the existing production plants,
this brickworks has reduced its energy consumption
by 30% since 1995.
Introduction
Throughout the past 30 years the reduction of energy consumption in brick production has been given very high priority. The energy crisis in the early 1970s was the impulse for
the determined work by Danish brickworks to reduce their
energy consumption. At trade level a number of investigations regarding energy saving have been carried out, for
example:
n Determination of the energy consumption of 10 kilns and
10 dryers to identify possibilities for energy savings and
process optimization (1976–1979)
n Benchmarking of the specific energy consumption since 1980
n Clarification work concerning cleaner technology in the
Danish brick and mortar production (1995–1999)
n Measurement of the energy consumption of 3 kilns and
3 dryers chosen at random in Danish brickworks (2003)
In addition to the investigations at trade level, individual
brickworks have carried out several initiatives for energy savings. An example of this is the brickworks Helligsø Teglværk
A/S, which since 1995 has reduced its energy consumption
by 30%. This saving has been achieved by changing the existing production plant.
The Danish brickworks
Today the Danish brick industry comprises a total of 23 brickworks, of which two produce clay roofing tiles and one works
produces clinker. The remaining 20 plants produce bricks.
In the second half of the 1990s the Danish brick industry produced approximately 400 million bricks per year, whereby
* Danish Technological Institute, Masonry Centre,
DK-8361 Hasselager
ZI 3/2003
21
Verteilung der verwendeten Brennstoffe, %
Distribution of used fuels, %
10%
Gas/Gas
Flüssigbrennstoff
Liquid fuel
Kohle/Coal
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
Jahr/Year
Bild 1: Prozentuale Verteilung der verschiedenen, in Dänemark
eingesetzten Brennstoffe (1960 bis 2000)
Fig. 1: Distribution in per cent of the various fuels used in
Denmark (1960 to 2000)
Die Ziegel werden in Trockenöfen oder Kammertrocknern
getrocknet. In Dänemark werden vorrangig Kammertrockner
eingesetzt. Abhängig vom Produkttyp und von der Trockenkapazität variiert die Trockenzeit zwischen 24 Stunden und
7 Tagen. Die Energie wird primär über die Heißluft aus der
Kühlzone des Ofens zugeführt sowie durch Gasbrenner im
Hauptkanal der Trockner. Einige Ziegelwerke haben auch
interne Gasbrenner in den Kammern installiert.
Gebrannt wird in Tunnelöfen mit Längen zwischen 70 und
170 m. In Dänemark sind Öfen verschiedener Hersteller in
Betrieb, zumeist Anlagen der Firmen Lingl, Strohmenger, Walter, Hässler/Keller und Zehner. Die meisten Öfen stammen aus
den 70er-Jahren und wurden im Laufe der Zeit umgerüstet
(Brenner, Zu- und Abluft, Tore usw.) und einige Öfen auch
verlängert. In den letzten Jahren wurden drei neue Öfen
gebaut.
Je nach Produkttyp beträgt die Brennzeit 2 bis 3 Tage. Rote
Ziegel werden typischerweise bei einer Temperatur von etwa
1 020 °C gebrannt, während die Brenntemperatur für gelbe
Ziegel 20 bis 30 °C höher liegt. Heute verwendet die Mehrheit der Ziegelwerke Erdgas als Hauptbrennstoff. Einige
Werke, die außerhalb der Erdgasversorgung liegen, benutzen
Flüssiggas und Heizöl. In einem Werk wird der Ofen mit
Petrolkoks befeuert. Bild 1 zeigt die Entwicklung der Brennstofftypen, die in den letzten 40 Jahren in Dänemark eingesetzt wurden. Dass Kohle und Öl durch Erdgas als Hauptbrennstoff ersetzt wurden, entspricht der Tendenz in anderen
europäischen Ländern.
Entwicklung des Energieverbrauchs
Seit 1980 ermittelt das Mauerwerkzentrum des Dänischen
Technologischen Instituts Bezugswerte des Energieverbrauchs
für die dänischen Ziegelwerke. Typischerweise nehmen 50 bis
70 % der Ziegelwerke an dieser freiwilligen Analyse teil.
Die Bewertung des Energieverbrauchs gibt den einzelnen
Werken die Gelegenheit, die eigene Energieeffizienz mit anderen teilnehmenden Ziegelwerken zu vergleichen. Durch die
regelmäßige Bewertung können die Werke ihre eigene Energieeffizienz über einen Zeitraum von mehreren Jahren einschätzen.
22
ZI 3/2003
facing bricks accounted for around 75% of this figure. The
industry also produced approx. 25 million clay roofing tiles.
A typical Danish brickwork produces around 20 million bricks,
of which at least half are soft-mud facing bricks in different
yellow, red, and rosé colours. In addition there is also a production of extruded solid and perforated bricks.
Drying of the bricks takes place in kilns or chambers. Chamber dryers are the predominant type of plant in Denmark. The
drying period varies from 24 hours to 7 days depending on
the product type and drying capacity. The primary energy
feed is hot air from the cooling zone of the kiln, supplemented by energy from gas burners in the main channel to the
drying plant. Some brickworks have also installed internal gas
burners in the chambers.
Firing of the bricks is carried out in tunnel kilns, which are
between 70 and 170 m long. There are different kiln makes in
operation in Denmark, mostly plants designed by Lingl,
Strohmenger, Walter, Hässler/Keller and Zehner. The majority
of the kilns date back to the 1970s, and through the years
they have undergone changes of equipment (burners, supply
and exhaust air, gates, etc.) and some kilns have also been
extended in length. Three new kilns have been built in recent
years.
Depending on the type of product, the firing time varies
from 2 to 3 days. Red bricks are typically fired at around
1 020° C, while the firing temperature for yellow bricks is
20–30° C higher. Today the majority of the brickworks use
natural gas as primary fuel. Some works which lie outside the
natural gas supply lines use LPG and fuel oil. In one works
petrocoke is used as primary fuel for the kiln. Figure 1 shows
the development of the fuel types used in Denmark through
the past 40 years. This pattern, in which natural gas has
replaced coal and oil as the primary fuel source, corresponds
to the development in other European countries.
Development of energy consumption
Since 1980 the Danish Technological Institute, Masonry Centre has carried out a voluntary benchmarking of the energy
consumption for the Danish brickworks. Typically the participation is 50–70% of the brickworks.
Benchmarking of the energy consumption gives the individual brickworks the opportunity to measure its own energy
efficiency compared to other participating brickworks. When
benchmarking is carried out at regular intervals it also gives
the works the opportunity to estimate its own energy efficiency over a number of years.
The energy consumption of the individual brickworks is calculated on the basis of reports of the fuel and electricity consumption as well as production types and quantities for a
4-week period. The results are published as a list in the corresponding order without identification of the individual brickworks. Figure 2 shows a graphic presentation of the results of
selected years.
The 4-week period on which the calculations are based is relatively short. Thus there is a risk that, due to acute operational
problems, the specific energy consumption, which forms part
of the benchmarking specification, may be atypical for the
yearly energy consumption of the works in question. To limit
the effect of these outliers, when describing the development
of the specific energy consumption at Danish brickworks the
median (50%-fractile) has been chosen.
Figure 3 shows that during the past two decades the Danish
brickworks have reduced their specific energy consumption
Verteilung/Distribution, %
Verteilung/Distribution, %
Spezifischer Energieverbrauch
Specific energy consumption, kJ/kg
Spezifischer Energieverbrauch
Specific energy consumption, kJ/kg
Verteilung/Distribution, %
Der Energieverbrauch der einzelnen Werke wird auf der Basis
des Brennstoff- und Stromverbrauchs sowie von Produktionsmethoden und -mengen über einen Zeitraum von vier
Wochen berechnet. Die Ergebnisse werden als Liste in entsprechender Reihenfolge, ohne Werksangabe, veröffentlicht.
Bild 2 zeigt eine grafische Darstellung der Ergebnisse ausgewählter Jahre.
Der 4-Wochen-Zeitraum, der als Basis für die Berechnungen
dient, ist relativ kurz. Dadurch besteht die Gefahr, dass bei
eventuell auftretenden Betriebsstörungen während der Erfassung der spezifische Energieverbrauch, als ein Teil der Bewertung, untypisch für den jährlichen Energieverbrauch des
betreffenden Werkes ist. Um diesen Fall einzuschränken, wird
die Entwicklung des spezifischen Energieverbrauchs in dänischen Ziegelwerken mit dem Medianwert (50-%-Fraktil)
beschrieben.
Bild 3 zeigt, dass im Laufe der vergangenen zwei Jahrzehnte
die dänischen Ziegelwerke ihren spezifischen Energieverbrauch um 20 % reduzierten – im Vergleich zum Verbrauch
von 2001. In den 80er-Jahren verringerte sich der spezifische
Energieverbrauch bedeutend, während er in der ersten Hälfte
der 90-er Jahre stagnierte, um anschließend wieder deutlich
abzunehmen.
Die Verringerung in den 80er-Jahren ist sicher auch ein Ergebnis der vom Dänischen Technologischen Institut Ende der
70er-Jahre durchgeführten Untersuchungen. Innerhalb dieser,
von der dänischen Ziegelindustrie beauftragten Untersuchungen wurden 10 Öfen und 10 Trockner vermessen. Es ergab
sich ein Einsparungspotenzial von 40 %. Daraufhin führten
die Werke in den 80-er Jahren eine Reihe von Maßnahmen
zur Energieeinsparung durch, die auf Grund der Untersuchung empfohlen wurden.
Die Stagnierung des spezifischen Energieverbrauchs in den
frühen 90er-Jahren traf zeitlich mit der zurückgehenden Ziegelproduktion von etwa 20 bis 25 % in Dänemark zusammen.
Die Ursache des stagnierenden Energieverbrauchs kann möglicherweise darauf zurückzuführen sein, dass die Ziegelwerke
in diesem Zeitraum ihre Produktionskapazitäten nicht optimal
ausnutzten und deshalb nicht in vollem Maße von den durchgeführten Energiesparinitiativen profitierten. Eine weitere
Ursache könnte auch sein, dass die bis dahin durchgeführten
Energieeinsparungen rentabel waren. Weitere Maßnahmen
hätten große Investitionen erfordert und die Energieeinsparung wäre – im Vergleich zur Investition – relativ bescheiden.
Seit 1995 verringerte sich der Energieverbrauch um 10 %, die
Ursachen sind wahrscheinlich eine Wechselwirkung mehrerer
Parameter, unter anderem:
n Steigerung der Ziegelproduktion
Seit Anfang der 90er-Jahre erhöhten die dänischen Ziegelwerke ihre Produktion um 25 %
n Ersatz älterer Öfen durch neue und energietechnisch
optimierte Öfen
Drei Ziegelwerke bauten neue Öfen
n Reduzierung des Ausschusses
1995 beziehungsweise 1999 untersuchte das Dänische Technologische Institut den Bruchanteil in dänischen Ziegelwerken. Als Umsetzung der Untersuchungen verringerten die
Werke über einen Zeitraum von vier Jahren den Bruchanteil
um etwa 50 %. 1995 betrug der Ausschuss 2,4 %. 1999 wurde
der Bruchanteil auf 1,1 % der Gesamtproduktion reduziert
n Energieoptimierung bestehender Anlagen
In den letzten Jahren nahmen mehrere dänische Werke
umfangreiche Änderungen an ihren Öfen und Trocknern
Spezifischer Energieverbrauch
Specific energy consumption, kJ/kg
Bild 2: Verteilung des spezifischen Energieverbrauchs dänischer
Ziegelwerke (roter Balken zeigt das 50-%-Fraktil):
1980, 1992, 2001
Fig. 2: Distribution of specific energy consumption in Danish
brickworks (red pole indicates the 50%-fractile):
1980, 1992, 2001
by 20% compared to the consumption of 2001. There was a
significant drop in the specific energy consumption during
the 1980s, while in the first half of the 1990s the energy consumption stagnated and then later fell again significantly.
The decrease of the energy consumption during the 1980s is
probably a consequence of the investigation which the Danish Technological Institute carried out for the Danish brick
trade at the end of the 1970s, where 10 kilns and 10 drying
plants were measured. The investigation showed a savings
potential of 40%. Throughout the 1980s the brickworks carried out a number of energy saving initiatives recommended
by this investigation.
ZI 3/2003
23
Spezifischer Energieverbrauch, kJ/kg
Specific energy consumption, kJ/kg
Jahr/Year
Bild 3: Spezifischer Energieverbrauch in dänischen Ziegelwerken
als Medianwert. Die Daten von 1979 stammen aus Messungen
in 10 dänischen Ziegelwerken (Quelle: Dänisches Technologisches
Institut, Mauerwerkzentrum)
Fig. 3: Specific energy consumption in Danish brickworks stated
as median value. The data from 1979 are from measurements
in 10 Danish brickworks (Source: Danish Technological Institute,
Masonry Centre)
als Vorbereitung auf Energie- und Produktoptimierungen vor.
Helligsø Teglværk ist ein Beispiel für ein Werk, das eine effektive Energieoptimierung der bestehenden Produktionsanlage
durchgeführt hat
Energieverbrauch im Werk Helligsø Teglværk
Helligsø Teglværk A/S ist im Besitz der Familie Hansen und
wird heute von Per Hansen und dessen Sohn Hans Christian
Hansen betrieben. Das Ziegelwerk wurde in den 1870er-Jahren am Standort Nissum Bredning in Thy – unweit der Nordsee – gegründet.
Helligsø Teglværk produziert Ziegel im Vakuumstrangpressverfahren sowie Weichziegel, zumeist in gelben, roten und braunen Farbtönen. Die Kapazität des Werkes beträgt 19 Mio. Ziegel. Bis 1995 wurden hier auch Dachziegel produziert.
Helligsø Teglværk befindet sich im Norden Dänemarks,
nahe der Nordseeküste
Helligsø Teglværk is situated in the north of Denmark,
near to the North Sea
24
ZI 3/2003
The stagnation in the specific energy consumption in the
early 1990s is coincident to the decrease in brick production
in Denmark by approx. 20 to 25%. The cause of stagnation in
the energy consumption may thus be due to the fact that the
brickworks did not utilize their production capacity optimally
during this period, and thus did not gain full benefit from the
energy saving initiatives that were carried out. The cause may
also be that the energy savings carried out had paid off. New
initiatives would require large investments and the energy
saving – compared to the investment – would be relatively
modest.
Since 1995 the energy consumption has decreased by 10%,
and the causes are probably a correlation of many parameters, among others:
n Increase of brick production
The Danish brickworks have increased their production by
25% since the beginning of the 1990s
n Older kilns have been replaced by new, energy optimized kilns
Three brickworks have built new kilns
n Reduction of breakage
In 1995 and 1999 respectively the Danish Technological
Institute carried out an investigation of the breakage in
Danish brickworks. As a result, over a 4-year period the
amount of discarded bricks decreased by around 50%. In
1995 the average amount of discarded bricks was 2.4%. In
1999 the amount had gone down to 1.1% of the total production
n Energy optimization of existing plants
During recent years several Danish brickworks have carried
out substantial changes to their kilns and drying plants in
preparation for energy and product optimization measures.
Helligsø Teglværk is an example of a works that has carried
out an effective energy optimization of the existing production plant
Energy consumption at Helligsø Teglværk
Helligsø Teglværk A/S is owned by the Hansen family and is run
today by Per Hansen and his son Hans Christian Hansen. The
brickworks was established in the 1870s and is situated at
Nissum Bredning in Thy – not far from the North Sea.
Helligsø Teglværk produces vacuum extruded and soft mud
bricks, primarily in yellow, red, and brown colours. The works
has a capacity of 19 million bricks. Up to 1995 the works also
had a production of roofing tiles.
At Helligsø Teglværk the specific energy consumption
(fuel and oil) has been reduced since 1996 from 2 700 kJ to
1 900 kJ per kg fired ware, the power consumption alone
has been reduced from 220 kJ to 170 kJ/kg fired ware (calculations cf. benchmarking of specific energy consumption).
Figure 4 shows the development of specific energy consumption distributed according to heat and power consumption.
In 1995 the works decided to stop the production of roofing
tiles and concentrate solely on bricks. In this connection the
works chose to carry out a number of energy saving initiatives
on the existing drying plant and kiln. These initiatives can be
divided into four phases:
n New controls and individual burners at the drying plant
n Frequency control of underpressure in the drying chambers
n New air mixing plant in the air supply to the drying plant
n New controls and replacement of burners on the kiln
Bild 4: Bericht des spezifischen Energieverbrauchs im Helligsø
Teglværk (1980–2002)
Fig. 4: Statement of the specific energy consumption at Helligsø
Teglværk (1980–2002)
Neue Steuerung und Einzelbrenner für den Trockner
New controls and individual burners at the drying plant
Getrocknet wird in einem Kammertrockner aus dem Jahr
1968 mit insgesamt 30 Kammern. Die ursprüngliche Steuerung wurde durch eine neue, von der holländischen Firma
Instalat gelieferte Steuerung ersetzt. Des Weiteren wurden in
allen Kammern Potentiometer, Temperatur- und Feuchtigkeitsmessgeräte sowie Gasbrenner installiert. Dadurch war es
möglich, in allen Kammern Temperatur und Feuchtigkeit der
Atmosphäre individuell zu regulieren. Mit der neuen Steuerung konnten, abhängig von dem zu trocknenden Ziegeltyp,
Sollwerte für Temperatur und Feuchte eingestellt werden.
Der Trockner wird, wie vor den Umbauten, mit Heißluft aus
dem Ofen gespeist. Zusätzlich wird Wärme über Gasbrenner
zugeführt, die im Zufuhrkanal zum Trockner angeordnet sind.
Damit wird eine konstante Versorgungstemperatur sichergestellt. Die in den Kammern angeordneten Gasbrenner werden
zur Temperatur- und Feuchtigkeitsregelung, vor allem in der
letzten Trockenphase, eingesetzt. Die Trockenzeit von 3 bis
5 Tagen, je nach Produkttyp, konnte damit um 10 bis 15 %
reduziert werden.
Die ersten sechs Monate der Einlaufzeit waren sehr schwierig,
nach weiteren sechs Monaten lief es besser, aber nicht optimal. Der Trockner wurde vom Technologischen Institut durchgemessen; als Ergebnis wurde festgestellt, dass ein hoher
Anteil Falschluft – rund 50 % – gezogen wurde.
The drying plant is a chamber dryer from 1968 with a total of
30 chambers. The original control system was replaced by a
new control supplied by Instalat, the Netherlands and in all
chambers potentiometers, temperature meters, humidity
meters and gas burners were installed, which made it possible
to regulate the temperature and humidity of the atmosphere
in all chambers individually. In the new control system set
points for temperature and humidity have been fixed
depending on the type of brick to be dried.
As before the changes, the drying plant is supplied by hot air
from the kiln supplemented by heat from the gas burner
placed in the supply channel to the drying plant; this ensures
a constant supply temperature. The gas burners placed in the
chambers are used for adjusting the temperature and humidity and are primarily used in the last phase of the drying
course. As a result the previous drying time of 3 to 5 days
depending on the product type was reduced by 10 to 15%.
The first six months of the running-in period were very difficult. After six months things went better, but not optimally.
The drying plant was measured by the Technological Institute, and the conclusion was that there was a high percentage of infiltration air – approx. 50%.
Spezifischer Energieverbrauch
Specific energy consumption, kJ/kg
Bei Helligsø Teglværk wurde der spezifische Energieverbrauch
(Brennstoff und Öl) seit 1996 von 2 700 kJ/kg auf 1 900 kJ/kg
gebrannte Ware reduziert. Der Kraftbedarf verringerte sich
von 220 kJ/kg auf 170 kJ/kg gebrannte Ware (Berechnungen vgl. Ermittlung von Bezugswerten des spezifischen
Energieverbrauchs). Bild 4 zeigt die Entwicklung des spezifischen Energieverbrauchs, aufgeteilt in Wärme- und Kraftbedarf.
1995 beschloss das Werk, die Produktion von Dachziegeln
einzustellen und sich auf die Ziegelherstellung zu konzentrieren. In diesem Zusammenhang wurde eine Reihe energiesparender Maßnahmen am bestehenden Trockner und am
Ofen durchgeführt, die in vier Phasen unterteilt werden können:
n Neue Steuerung und Einzelbrenner für den Trockner
n Frequenzsteuerung des Unterdrucks in den Trockenkammern
n Neue Luftmischanlage an der Luftzufuhr zum Trockner
n Neue Steuerung und Austausch der Brenner am Ofen
Wärmebedarf/Heat consumption, kJ/kg
Kraftbedarf/Power consumption, kJ/kg
Jahr/Year
Frequency control of underpressure in drying chambers
The measurement showed that the high amount of infiltration air was due to relatively large underpressure in the drying
chambers. On recommendation from the Technological
Institute a frequency control of the underpressure in the
chambers was installed to ensure a stable weak underpressure. This adjustment gave a fuel saving of 3 tonnes LPG per
week. Furthermore there was a power saving on the ventilators of approx. 20 kJ/kg fired ware, as it was no longer necessary to let so much air pass through the drying plant. Concurrently the energy consumption at the drying plant became
less dependent on the time of year. Before there was a
difference in consumption between summer and winter of
150 kJ/kg fired ware; now the difference is 25–50 kJ/kg fired
ware.
A new air mixing plant on the air supply to the drying
plant
Blick auf Helligsø Teglværk
A view over Helligsø Teglværk
In the supply channel to the drying plant four ventilators were
installed, which had a total output of 50 kW (including the
ZI 3/2003
25
Frequenzsteuerung des Unterdrucks in den
Trockenkammern
Die Messungen zeigten, dass der hohe Falschluftanteil auf
den relativ großen Unterdruck in den Trockenkammern
zurückzuführen war. Auf Empfehlung des Technologischen
Instituts wurde eine Frequenzsteuerung des Unterdrucks in
den Kammern installiert, um einen stabilen, schwachen
Unterdruck sicherzustellen. Mit dieser Änderung konnten 3 t
Flüssiggasbrennstoff pro Woche eingespart werden. Zusätzlich ergab sich eine Energieeinsparung an den Ventilatoren
von etwa 20 kJ/kg gebrannter Ware, da sich die den Trockner
durchströmende Luft reduzierte. Gleichzeitig wurde die
Abhängigkeit des Energieverbrauchs von der Jahreszeit geringer: Betrug die Differenz im Verbrauch zwischen Sommer und
Winter früher 150 kJ/kg gebrannter Ware, liegt sie jetzt bei
25–50 kJ/kg gebrannter Ware.
Neue Luftmischanlage an der Luftzufuhr zur
Trocknungsanlage
Im Zufuhrkanal zum Trockner waren vier Ventilatoren mit
einer Gesamtleistung von 50 kW (einschließlich Ventilator
zum Vorwärmer) installiert. Diese wurden durch einen 75-kWVentilator ersetzt, der hinter dem Brenner angeordnet wurde.
Damit wurde eine gleichmäßige Temperatur in der Luftzufuhr
zum Trockner sichergestellt.
Um optimale Trockenbedingungen zu gewährleisten, wird die
Luftversorgung zum Trockner hinsichtlich Druck und Temperatur konstant gehalten. Es ist möglich, die Frischluftzufuhr,
den Brenner und die Abluft (überschüssige Luft über Dach) zu
regulieren. Helligsø Teglværk produziert mit einem Gesamtbruchanteil (trockene und gebrannte Ware) von unter 1 %.
Mit der neuen Luftmischanlage wird eine Energieeinsparung
von circa 30 kJ/kg gebrannter Ware erzielt.
Neue Steuerung und Austausch der Brenner am Ofen
Der Ofen, Baujahr 1973, ist ein 70 m langer Tunnelofen ohne
Vorwärmer mit aufgehängter Decke von der Firma Lingl. Das
Werk liegt geografisch außerhalb des Erdgasversorgungsbereichs und verwendet deshalb Flüssiggas und Heizöl als
Brennstoff. Vor dem Brenneraustausch war der Ofen mit
9 Gas-Öl-Brennern (Hochgeschwindigkeitsbrennern) und
60 Schwerölbrennern (Vergasungsbrennern) ausgerüstet.
Am Ofen wurde eine neue Steuerung (S7 von Lingl) installiert,
mit der die einzelnen Brenner hinsichtlich Gasmenge, Öffnungszeit und Gasdruck der Flamme sowie des Zyklus der
Brennergruppen geregelt werden können. Damit wird eine
bessere Temperaturverteilung im Ofen erreicht.
Am 1. Januar 2002 wurde entschieden, knapp die Hälfte der
Schwerölbrenner durch luftlose Gas-Impulsbrenner (Flüssiggas – reines Butan) zu ersetzen. Grund für den Austausch der
Schwerölbrenner war ein großer Sauerstoffüberschuss im
Ofen. Untersuchungen des Technologischen Instituts zeigten,
dass mit einem niedrigen O2-Gehalt bestimmte Verfärbungen
an gelben und roséfarbenen Ziegeln minimiert werden können. Die Energieeinsparung lag in der Größenordnung von
300 kJ/kg gebrannter Ware, da die Luftmenge im Ofen erheblich reduziert wurde – der Rauchgaszug wurde um circa 15
bis 20 % verringert.
Der Hauptgrund der Änderungsmaßnahmen im Werk Helligsø
Teglværk war vorrangig das Einsparen von Kosten, das Ziegelwerk legt aber auch großen Wert darauf, dass die Ziegelindustrie ein „umweltfreundliches“ Profil zeigt.
Hans Christian Hansen (links) und Per Hansen vor den
Trockenkammern im Werk Helligsø Teglværk
Hans Christian Hansen (left) and Per Hansen in front of the
drying chambers at Helligsø Teglværk
ventilator to the pre-heater). These have now been replaced
by one 75 kW ventilator, which is placed after the burner to
ensure a uniform temperature in the air supply to the drying
plant.
To ensure optimal drying conditions the air supply to the drying plant is kept at constant pressure and temperature. It is
possible to regulate the fresh air intake, burner and air outtake (excess air above roof). Helligsø Teglværk has a total
breakage of under 1% (both dried and fired bricks).
The installation of the new air mixing plant has given a power
saving of approx. 30 kJ/kg fired ware.
A new control system and replacement of burners at the
kiln
The kiln is a 70 m long Lingl tunnel kiln with a suspended
ceiling. The kiln dates from 1973 and is without pre-heater.
The works is geographically placed outside the natural gas
supply lines, and therefore LPG and fuel oil are used as fuel.
Before the replacement of the burners the kiln was equipped
with 9 gas oil burners (high velocity burners) and 60 heavy
fuel burners (gasification burners).
A new control system (S7 from Lingl) has been installed at the
kiln, allowing the regulation of the individual burners in
regard to the amount of gas, opening time and gas pressure
of the flame as well as the cycle of the burner groups. As a
result a better temperature distribution in the kiln is achieved.
On 1st January 2002 the works chose to replace just under
half the fuel burners with airless gas pulse burners (LPG – pure
butane). A reason for replacing the fuel burners was a large
oxygen excess in the kiln, and examinations performed by
the Technological Institute showed that a low O2 content can
minimize certain types of discoloration on yellow and rosé
bricks. The energy saving was in the region of 300 kJ/kg fired
ware, as the amount of air in the kiln has been reduced considerably – the flue gas draught has been reduced by approx.
15 to 20%.
The main reason for the changes carried out at Helligsø
Teglværk was of course to save costs, but Helligsø Teglværk
also finds it very important that the brick industry has a
“green” profile.
ZI 3/2003
27