[Translate to German:] AERZEN SUCCESS STORY IN COLOMBIA
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AERZEN, as a specialist in cement applications, has improved the pneumatic conveying coal feeding system to the main burner at the Holcim Colombia plant. The plant is located in Nobsa, a small town 2.5 hours away from Bogotá. The plant capacity is about 3Mt/year of cement and has a market share in Colombia of 12%, with high growth expectations following the establishment of the Lafarge Holcim joint venture in 2015.
In 2014, Aerzen USA optimised the pneumatic coal-conveying transport to the main burner, also known as the Pfister system. In this application, two AERZEN GM 35S tri-lobe blowers from the ‘90s were in operation. Each machine operated at an intake volume flow of 37.4 m³/min, differential pressure of 600mbar and with a 75 kW (100 HP) electric motor. The noise generated was calculated at 102 dB as the machines didn’t have acoustic hoods (local Colombian regulations define 80 dB as the maximum allowed noise level). Power consumption demand for the system was measured at an average of 54 kW per machine, which represented an annual energy cost of USD 78,000 (considering a kW cost of 0.1 USD and 20,000 hours MTBR - Mean Time Between Repairs).
At Holcim Colombia, each production area is independent in its operation. This makes upgrading projects for specific applications easier. At Holcim, the corporate policy says that every kW counts.
[Translate to German:] Testimonial
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Javier Forero, Pfister Area Manager, indicates the results “10% energy consumption reduction, about 20% noise level reduction in the operating area thanks to the improved acoustic hoods, better control of the coal flow into the burner which improves our kiln operation”.
Artikel
- Artikel Wohldosierte Kälte im Bereich Stranggießanlage
Druckluft von AERZEN für ArcelorMittal Bremen
Mit zweistufig ölfreien Schraubenverdichtern von AERZEN kombiniert ArcelorMittal Bremen in der Pressluftzentrale seine Turbogebläse. Das Zusammenspiel dieser beiden Wirkprinzipien führt in der Praxis dazu, die Vorteile der Turbos als Versorger großer Grundlastblöcke mit den sehr guten Regelungseigenschaften von frequenzgesteuerten Schraubenverdichtern zu verbinden. Auf diese Weise erzeugt das Stahlwerk an der Weser seine Druckluft im gesamten Betriebsbereich mit hoher Effizienz. Der Bedarf an Druckluft ist groß – unter anderem zur Versorgung der Stranggießanlage. Präzise steuerbare Druckluft sorgt hier dafür, den heißen Stahl nach dem Verlassen der Kokille mit exakt definierten Temperaturprofilen eines fein justierten Wassernebels herunterzukühlen.
Stahl erhält im Kupfer seine Form
Im Zuge umfassender Investitionen verfolgt ArcelorMittal Bremen das Ziel, die Produktivität und Qualität der Stranggießanlage zu verbessern. Dafür waren auch Investitionen in eine bessere Kühlung notwendig. Hierbei gilt: Je effektiver die Kühlung, desto schneller kann in der Stranggießanlage produziert werden. Den Anfang bildet der aus dem Stahlwerk kommende flüssige Stahl. Das Material fließt in einen Verteiler und durch ein Gießrohr in die Kokille, eine formgebende Konstruktion aus Kupfer. Die Kupferwände der Kokille sind wassergekühlt und geben dem Stahl seine spätere rechteckige Form. In diesem Bereich ist die erstarrte Außenhaut aber noch empfindlich wie ein rohes Ei und muss vor dem Zerteilen des Endlosstranges zu sogenannten Brammen weiter abgekühlt werden. Eine Strecke von 16 Metern steht dafür bei ArcelorMittal Bremen zur Verfügung.
Für das Abkühlen kommt in Bremen mit Druckluft fein zerstäubter Wasserdampf zum Einsatz. Bevor die Düsen die vier Außenflächen des Stranggießens mit dem Wassernebel benetzen, wird das vorher in Filteranlagen gereinigte Wasser in einer Kammer mit der Druckluft verwirbelt – vergleichbar mit dem Vergaser eines Verbrennungsmotors. Das Resultat sind fein zerstäubte Tröpfchen, die eine hohe Wärmeaufnahme ermöglichen und den Stahl in kurzer Zeit von flüssigen 1.600 auf feste 800 Grad Celsius bringen. „Das Wasser geht mit 12 Bar in die Mischkammer und wird dort mit gut 5 Bar Luft vermischt“, erklärt Bernd Grosse aus dem Engineering-Bereich des Stahlherstellers.
Die Herausforderungen beim Abkühlen des Stahls bestehen darin, die Temperatur des kontinuierlichen Stranggießens nach der Kokille zwar zu senken, dieses aber nur in einem Rahmen, dass es der Stahl durch eine Kehle von der Vertikalen in die Horizontale schafft. „Dabei müssen wir eine Schale erzeugen, die so weich ist, dass der Stahl durch die Kurve kommt, ohne dabei auszulaufen“, beschreibt Grosse das Verfahren. Würde hier mit purem Wasser gearbeitet, wäre das Regelspektrum sehr eng begrenzt – ein echter Nachteil auf der 16 Meter langen Kühlstrecke, da sich schlecht zu regelnde Kühlabläufe ungünstig auf den Erstarrungsprozess auswirken und das Risiko von Rissen sowie Lunkern erhöhen. Deshalb haben die Prozesstechniker ausgefeilte Kühlrezepturen für die jeweiligen Produkte entwickelt. Brammen aus Bremen sind in unterschiedlichen Stahlgüten zwischen 220 Millimeter dick und messen in der Breite 950 bis 2.670 Millimeter. Die Weiterverarbeitung erfolgt in Bremen im Warmwalzwerk.
Für das Abkühlen kommt in Bremen mit Druckluft fein zerstäubter Wasserdampf zum Einsatz. Bevor die Düsen die vier Außenflächen des Stranggießens mit dem Wassernebel benetzen, wird das vorher in Filteranlagen gereinigte Wasser in einer Kammer mit der Druckluft verwirbelt – vergleichbar mit dem Vergaser eines Verbrennungsmotors. Das Resultat sind fein zerstäubte Tröpfchen, die eine hohe Wärmeaufnahme ermöglichen und den Stahl in kurzer Zeit von flüssigen 1.600 auf feste 800 Grad Celsius bringen. „Das Wasser geht mit 12 Bar in die Mischkammer und wird dort mit gut 5 Bar Luft vermischt“, erklärt Bernd Grosse aus dem Engineering-Bereich des Stahlherstellers.
Die Herausforderungen beim Abkühlen des Stahls bestehen darin, die Temperatur des kontinuierlichen Stranggießens nach der Kokille zwar zu senken, dieses aber nur in einem Rahmen, dass es der Stahl durch eine Kehle von der Vertikalen in die Horizontale schafft. „Dabei müssen wir eine Schale erzeugen, die so weich ist, dass der Stahl durch die Kurve kommt, ohne dabei auszulaufen“, beschreibt Grosse das Verfahren. Würde hier mit purem Wasser gearbeitet, wäre das Regelspektrum sehr eng begrenzt – ein echter Nachteil auf der 16 Meter langen Kühlstrecke, da sich schlecht zu regelnde Kühlabläufe ungünstig auf den Erstarrungsprozess auswirken und das Risiko von Rissen sowie Lunkern erhöhen. Deshalb haben die Prozesstechniker ausgefeilte Kühlrezepturen für die jeweiligen Produkte entwickelt. Brammen aus Bremen sind in unterschiedlichen Stahlgüten zwischen 220 Millimeter dick und messen in der Breite 950 bis 2.670 Millimeter. Die Weiterverarbeitung erfolgt in Bremen im Warmwalzwerk.
Speziell abgestimmte Druckluftlösung
Der kurze Einblick in den Prozess zeigt die Bedeutung der Druckluft im Stranggießen. 20 Kilometer misst das Hüttennetz, das aus der Pressluftzentrale heraus mit etwa 5,5 bar (Ü) Druck gespeist wird. Die frequenzgesteuerten Schraubenverdichter vom AERZEN Typ VMT4W liefern mit ihrer Motorleistung von 545 kW zweistufig in der Spitze einen Volumenstrom von 4.000 m³/h – also ein Drittel eines Turbos. Der Regelbereich im täglichen Betrieb liegt bei einem Maximaldruck von 8,5 bar (Ü) zwischen 2.000 und 4.000 m³/h. Beide Anlagen sind von AERZEN exakt angepasst worden.
Der zweistufige Aufbau mit zwei ölfreien Schraubenverdichtern erzeugt in der ersten Verdichterstufe einen Druck von 4,5 bar (abs). Die Luft hat dann eine Temperatur von etwa 250 Grad und muss vor Eintritt in die zweite Stufe weniger als 60 Grad erreichen. AERZEN hat dafür einen überaus wirksamen Wasserkühler zwischen beide Stufen gesetzt, der ebenfalls mit Weserwasser versorgt wird. Je nach Witterung und Jahreszeit bringt der Fluss die Luft auf etwa 25 bis 30 Grad. Diese liegt damit nur noch rund zehn Kelvin über Flusstemperatur. Nach der zweiten Stufe erfolgt erneut das Herunterkühlen auf etwa 35 Grad. Die Feuchtigkeit muss aber raus, denn das Stahlwerk benötigt trockene Luft mit einem Drucktaupunkt von + 3 Grad Celsius.
Der zweistufige Aufbau mit zwei ölfreien Schraubenverdichtern erzeugt in der ersten Verdichterstufe einen Druck von 4,5 bar (abs). Die Luft hat dann eine Temperatur von etwa 250 Grad und muss vor Eintritt in die zweite Stufe weniger als 60 Grad erreichen. AERZEN hat dafür einen überaus wirksamen Wasserkühler zwischen beide Stufen gesetzt, der ebenfalls mit Weserwasser versorgt wird. Je nach Witterung und Jahreszeit bringt der Fluss die Luft auf etwa 25 bis 30 Grad. Diese liegt damit nur noch rund zehn Kelvin über Flusstemperatur. Nach der zweiten Stufe erfolgt erneut das Herunterkühlen auf etwa 35 Grad. Die Feuchtigkeit muss aber raus, denn das Stahlwerk benötigt trockene Luft mit einem Drucktaupunkt von + 3 Grad Celsius.
Alles dreht sich um die Produktionssicherheit
Angesichts der Tatsache, dass AERZEN den Auftrag für ein Komplettpaket erhielt, war die Entfeuchtung ein Teil der Entwicklungs- und Engineeringarbeit sowie dem sich daran anschließenden Einbau und der Inbetriebnahme. ArcelorMittal Bremen entschied sich bereits im frühen Planungsstadium der Modernisierungsarbeiten für die Schraubenverdichtertechnik von AERZEN. „Aus Erfahrung haben wir mit AERZEN ein sicheres Gefühl“, macht Techniker Sven Ress deutlich. Vor diesem Hintergrund sind die Turbos und die zweistufigen Kompressoren in der Pressluftzentrale schwingungsüberwacht. Mit der Online-Analyse der auftretenden Frequenzen „können wir sich anbahnende Lagerschäden frühzeitig erkennen und Reparaturen entsprechend planen“, erläutert sein Kollege Volker Merrath die Hintergründe. Damit diese Arbeiten und auch die regelmäßigen Wartungen möglichst zeitsparend erledigt werden, hat AERZEN die Schraubenverdichter ohne Schallschutzhabe in die akustisch isolierte Pressluftzentrale eingebaut.
Fazit
Mit der Einbindung der zweistufigen Schraubenverdichter vom Typ VMT4W ist es im Stahlwerk von ArcelorMittal Bremen gelungen, die Qualität der Prozessluftversorgung deutlich zu verbessern. Diese schlägt sich sowohl in den besseren Regelungseigenschaften als auch in der Energieeffizienz nieder. Aufgrund des hohen Regelbereichs der Schraubenverdichter stellen diese eine ideale Ergänzung zu den „Grundlast-Turbos“ dar.Welche Maschinen letztlich wann in welchem Betriebsbereich laufen oder vom Netz gehen, dass entscheidet der Verbund eigenständig über den Datenaustausch mit der übergeordneten SPS, „die alle sechs Verdichter in der Hand hat und den Verbund energetisch optimal managt“, resümiert Bernd Grosse (ArcelorMittal Bremen). „Wir wollen unsere Druckluft bedarfsgerecht und bestmöglich erzeugen.“
