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Strömungsmessung im Ziegelwerk bei der Ziegeltrocknung

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Abluftmessungen zur Regelung von Trocknungskammern in Ziegelwerken

Prozessdaten

Messaufgabe:
Strömungsgeschwindigkeit zur Ermittlung des Volumenstroms

Messstelle:
Abluft des Kammertrockners

Messbereich:
Abhängig vom Kamindurchmesser. Zum Beispiel in DN 1.100 mm von 10.000 – 90.000 m³/h.

Prozessdruck:
Atmosphärisch, leichter Über- oder Unterdruck

Prozessumgebung:
Staubig, Temperaturen von 110°C bis max. 180°C

 

Ihr Nutzen

Sicher
Sichere, schnelle Abluft Volumenstrommessung unter allen Wassersättigungsbedingungen, auch bei Staubbeladung und Kondensat.

Energiesparend
Die Messung ist ein Glied der Regelung des Trockners. Mittels dieser Regelung kann viel Energie eingespart werden.

Wirtschaftlich
Einfache Übertragung der Messwerte über analoges 4-20 mA Signal und Zählimpuls. Sehr robustes Messverfahren. Energetische Betrachtung und Optimierung des Trocknungsprozesses zur Energieeinsparung und Verringerung der Fehltrocknung durch Volumenstrom Abluftmessung.

Einmalig
Der Sensor ohne bewegte Teile erlaubt Messungen in staubiger und kondensierender Ziegeleiabluft, in einem großem Messbereich von 0,5 - 40 m/s. Ein zusätzlicher Ringspaltverguss ist möglich bei Einsatz unter starkem Kondensatanfall.

Zusätzlich
Ausführung für alle ATEX Zonen bis 180°C mit SIL2 oder SIL3 Zertifikat möglich

Anwendung

Die Trocknung von Ziegeln erfolgt in Trockenkammern, die mit Palettenwagen beschickt werden. Ziel ist, die Restfeuchte der Ziegel so zu reduzieren, dass der nachfolgende Brennprozess optimal stattfinden kann.

Häufig wird der Trocknungsprozess über eine einfache Temperaturmessung und anhand von Erfahrungswerten „gesteuert“. Um diesen energieintensiven Prozess zu optimieren, ist der Volumenstrom der Abluft in Verbindung mit dem Wassergehalt zu messen. Diese Daten dienen als Grundlage für die Prozessführung. Die Ziegel werden im Kammertrockner genauso lange getrocknet, bis die gewünschte Restfeuchte erreicht ist. Das Ergebnis der Messung der Ziegeleiabluft: Ein optimaler Energieeinsatz bei gleichzeitiger Qualitätssicherung. Eine Messung die sich lohnt!

Empfohlene Produkte

Bis 180°C:
Vortex Strömungssensor VA40 ZG7

Zum Produkt Produktdatenblatt

ATEX & bis 180°C:
Vortex Strömungssensor VA40 ZG8

Zum produktproduktdatenblatt

Bis 240°C:
Vortex Strömungssensor VA40 ZG4

Zum produktproduktdatenblatt

Wie entsteht ein Ziegel?

Der Ziegel als Baumaterial wird bereits seit der Jungsteinzeit verwendet. Doch wie entsteht ein Ziegel? Die Herstellung von Ziegeln umfasst mehrere Stufen. Die Ausgangsstoffe sind meist Lehm und Ton in unterschiedlicher Zusammensetzung, sowie Füllstoffe als Beigabe. Die Ziegelmasse wird in Form gebracht, getrocknet und dann gebrannt.

Ziegeltrocknung und -brennen

Die Produktentwässerung und die Trocknung gehören zu den energieintensivsten industriellen Prozessen. Bis zu 25 % des weltweiten Energieverbrauchs in der Industrie entfällt auf diese Prozessschritte. In etwa 85 % aller Trocknungsprozesse kommen fossil befeuerte Ablufttrockner zum Einsatz. Der bei der Trocknung entstehende Wasserdampf wird in 99 % dieser Systeme über die Abluft abgeführt und – ohne Messung des Abluft Volumenstroms - nicht weiter energetisch verwertet.

Die Effizienzsteigerung industrieller Trocknungsprozesse hat hohe Aktualität. Eine exakte Abluftmessung der heißen, feuchten Luft ist Voraussetzung für signifikante Energie- und Kosteneinsparungen und damit auch ein wichtiger Klimaschutzbeitrag. Die Dimension des Energieeinsatzes wird an einem Beispiel deutlich: Ein Ziegelwerk mit einer Produktionsleistung von 400 Tagestonnen gebrannter Ziegel benötigt täglich etwa 80 t Wasser als Anmachwassergehalt für die zu verpressende Ziegelmasse – Wasser, das aus den Formlingen ausgetrieben und verdampft werden muss. Bei einem zur Trocknung üblichen Energiebedarf von 4000 kJ/kgH2O entspricht das etwa einem Energieäquivalent von annähernd 9000 m³ Erdgas pro Tag und stellt somit den größten Energieverluststrom im Ziegelwerk dar (56. Würzburger Ziegellehrgang 2017).

 

Warum braucht es den Trocknungsprozess bei der Ziegelherstellung?

Nach der Formung der Ziegel werden diese im Kammertrockner der Ziegelei in Chargen getrocknet. Die Eingangsfeuchte beträgt normalerweis 21 – 23 %, teilweise bis zu 32 % Restfeuchte. Durch den Trocknungsprozess, bei meist um 100°C, wird eine Restfeuchte von bis zu 1 % erreicht. Dieser Prozess wird indirekt durch Messung der Ziegeleiabluft geregelt. Zusätzlich wird stichprobenartig die Feuchte der Ziegel vor und nach dem Trocknungsprozess gemessen. 

Zur Überwachung der Trocknerabluft ist eine kontinuierliche Volumenstrom Abluftmessung erforderlich. Geschieht der Feuchteentzug nicht in erforderlichem Maß, treten beim Brennen Risse und Brüche in den Ziegeln auf. Die geringe Restfeuchte ist erforderlich, damit beim nachfolgenden Brennprozess bei 800°C bis 1000°C das Wasser nicht schlagartig aufgrund des hohen Dampfdrucks verdampft und die Ziegel „explodieren“ lässt.

 

Status Quo ohne Volumenstromsensor für heiße Abluft:

Standard ist die Temperaturdifferenz mit dem Heizdiagramm zu vergleichen und damit den Prozess einzustellen, ohne den Abluftvolumenstrom aus dem Kammertrockner zu messen. Das Problem: Die Eingangsfeuchte der Ziegelmasse ist oft unterschiedlich. Deshalb wird manchmal zu viel, zu hoch oder zu wenig erhitzt, was zu erhöhtem Energieeinsatz oder zu Ausschuss führt.

 

Wie kann Energie gespart und die Produktqualität gesichert werden?

Um die Ziegeltrocknung energetisch und damit auch wirtschaftlich zu verbessern, sind Temperatur und Abluft-Volumenstrom zu messen. Mit den Durchfluss-Messwerten der Trocknerabluft wird der Prozess im Kammertrockner optimal geregelt.

Über die Erfassung des Wassergehaltes in Verbindung mit dem Volumenstrom bzw. der heißen und staubigen Ofenabluftmenge, können Aussagen zu Trocknungs-Geschwindigkeit und Trocknungs-Fortschritt gemacht werden. Diese Parameter dienen der kontinuierlichen Regelung des Prozesses der Ziegeltrocknung.

Für den Betrieb der Brennkammern wird üblicherweise Erdgas und Sauerstoff, welche über die Außenluft zugeführt wird, verwendet. Nach Wahl der benötigten Brenntemperatur wird die entsprechende Menge an Erdgas und Luft zu den Zündbrennern eingeleitet. Die Regelung bzw. Überwachung erfolgt mithilfe einer Erdgasmengenmessung mit thermischen Strömungssensoren. 

 

Strömungsmessung in Ziegelwerken sorgt für beste Qualität

Gleichmäßige Strömungs- und Temperaturverhältnisse in der Trockenkammer sind die Voraussetzung für eine annährend gleiche Trocknungszeit aller Ziegel im Kammertrockner. Erst die Strömungsmessung der heißen Ziegeleiabluft gibt Aufschluss über die Strömungsverhältnisse der Ofenabluft, aber auch zur Regelung der Frischluftzufuhr; Strömungssensoren für staubige und heiße Luft - wie die Ofenabluft - liefern essentielle Daten zur Steuerung des Trocknungsprozesses und damit für die reproduzierbare Produktqualität der Ziegel. Ein optimal geregelter Abluft-Volumenstrom und exakt gesteuerte Temperaturverhältnisse tragen auch zur Reduzierung der Trocknungszeit der Ziegel im Kammertrockner bei. Ganz wesentlich: Die Volumenstrom-Messung der Abluft verhindert auch die Beeinträchtigung der Qualität der Ziegeltrocknung, die Verkrümmungen oder Rissbildungen in den gebrannten Ziegeln zur Folge haben kann. Ein verkürzter Trocknungsprozess spart außerdem Energie.

 

Bei der Abluftmessung im Ziegelwerk kann man zweimal sparen

Industriebetriebe können mittels der ISO 50001 ihr Energiemanagement zertifizieren lassen. Mittels dieser Norm werden die Verbraucher ermittelt und energetisch beurteilt. Durch entsprechende Veränderungen und Investitionen in verbrauchsärmere Maschinen und Anlagen können mittelfristig die Energiekosten eines Unternehmens reduziert werden. Kurzfristig erlaubt die Zertifizierung den Spitzensteuerausgleich und die Erstattung der EEG-Umlage; ein doppelter Gewinn!

 

Wo wird in einer Ziegelei der Volumenstrom der Abluft bzw. Frischluft gemessen?

Nach dem Prozess in der Trockenkammer folgt das Brennen der Ziegel im Brennofen. Hier liegt die Anfangstemperatur bei ca. 250°C, um dann je nach individuellem Brennvorgang auf 800°C bis ca. 1000°C zu steigen. Das Brennen dauert, abhängig von der Art des Ziegels, zwischen 24 bis 96 Stunden.
Der heiße und staubige Volumenstrom der Ofenabluft wird energetisch wiederverwendet. Die Trocknerabluft wird, gemischt mit Frischluft, den Kammertrocknern wieder zugeführt. Das macht den Trocknungsprozess produktschonender und energiesparender. Zur Messung der Ofenabluft kommt in einer Ziegelei auch die Volumenstrommessung der Frischluftzuführung zur Rauchgasnachverbrennung, um diese bei der Gesamtabluft zu bilanzieren. Strömungsmessung in Ziegeleien lohnt sich für die Unternehmens- und Umweltbilanz!

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