Mehr als zehnjährige Erfahrung beim Bau von Tunnelöfen für die Ziegelindustrie

1 Einleitung

In den vergangenen Jahren konzentrierte sich das Unternehmen auf den Bau von Öfen mit folgendem Anforderungsprofil:

› geringe Betriebskosten durch einen niedrigen Energieverbrauch und eine vollständige Automatisierung

› Haltbarkeit, unkomplizierte Realisierung und kostengünstige Installation

› Wartungsfreundlichkeit

› Nutzerfreundlichkeit, auch bei häufigem Produktwechsel

Es werden die neuesten Entwicklungen zur Umsetzung der beschriebenen Anforderungen dargestellt, wobei ein Teil der von der Gruppe eingesetzten technischen Lösungen zum konstruktiven Standard in der Branche gehören.

2 Anforderungsprofile

2.1 Geringe Betriebskosten durch niedrigen ­Energieverbrauch und Automatisierung

› Wärmedämmeigenschaften des Ofens: Verbesserung der Wand- und Decken- sowie der Ofenwagenisolierung

› detaillierte Untersuchung der Luftströme und dynamisches Management der Wärmerückgewinnung in der Abkühlungsphase

› in zwei Abschnitte unterteiltes Ofendeckenkühlsystem, die beide in Abhängigkeit des inneren Ofendruckes gesteuert werden; Regelung der Kühlfunktion durch Umrichter

› Verbrennungsoptimierung durch Capaccioli-Brenner, die auch als Hochgeschwindigkeitsbrenner ausgelegt werden können 

› Seiten- und Deckenbrenner zeichnen sich durch einen hohen Mischungsgrad der Verbrennungsluft mit dem gasförmigen, flüssigen oder festen Brennstoff aus

› Verbesserung des Ofenbetriebs durch den Einsatz moderner Prozesssoftware und durch eine Prozessüberwachung, die eine flexiblere Funktionalität erlaubt und optimal auf die Produktionserfordernisse der Kunden ausgerichtet ist

› komplette Automatisierung des Ofenbetriebes auf der Grundlage eines computergestützten Systems, das Capaccioli im Laufe der letzten zehn Jahre beim Bau verschiedener Öfen entwickelt hat  

2.2 Haltbarkeit, unkomplizierte Realisierung
und ­kostengünstige Installation

Die Feuerfestmaterialien werden sorgfältig ausgewählt, in Abhängigkeit der zu brennenden Produkte. Dabei werden die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Feuerfestmaterialien besonders beachtet. Aufgrund der wechselnden Zusammensetzung des Brenngutes werden Feuerfestmaterialien mit geringem Absorptionsvermögen bevorzugt. Durch, oft nicht vermeidbare, Variationen in der Tongrube in Verbindung mit dem Einsatz nicht tonhaltiger Zusätze kann sich die Plastizität der Tonprodukte verringern, was sich beim Einsatz poröser Feuerfestmaterialien negativ auf das Ofen­gefüge und die Ofenlebensdauer auswirken kann.

Auch bei der Auswahl der Feuerfestmaterialien zur Konstruktion der Ofenwagen wird das zu brennende Rohmaterial berücksichtigt. Den folgenden charakteristischen Anforderungen bei der Ofenwagengestaltung galt die besondere Aufmerksamkeit Capacciolis:

› Haltbarkeit und Biegesteifigkeit des tragenden Stahl­chassis

› Planität der Auflagefläche für das zu brennende Material

› Lebensdauer der Feuerfestmaterialien

› Senkung des Energieverbrauchs durch Verringerung der aufzuheizenden Gesamtmasse

› Senkung des Energieverbrauchs und Erhöhung der durchschnittlichen Lebensdauer der Ofenwagen durch eine geeignete Isolation zwischen dem Brenngutträger und dem Unterwagenbereich

Capaccioli baut diesen Ofenwagentyp unter ständiger Weiterentwicklungen bereits seit mehreren Jahren. »2 zeigt den von Capaccioli für Brikston, Ias¸i (Rumänien) gebauten Ofenwagen. Dieser verfügt über ein Stahlchassis, das aus vier Paaren U-förmiger Metallträger konstruiert ist, die parallel zu den Schienen laufen und die acht Räder aufnehmen. Die rechtwinklig zu diesen U-förmigen Metallträgern angebrachten zehn IPE-Balken formen einen äußerst biegesteifen Rahmen, der die Nutzlast des Wagens direkt auf die Radachsen überträgt.

Die Lastübertragung auf die IPE-Balken erfolgt über feuerfeste Cordieritrohre, die sich in einem Bett aus Tonerde- und Isolierzement befinden, gleichzeitig aber mit den IPE-Balken verbunden sind. So wird die Last direkt an die darunter liegende Metallkonstruktion übertragen, ohne dabei eine Biegebeanspruchung auf das Bett auszuüben. Auf dieses wirkt lediglich eine moderate und gut definierte Druckspannung, sodass die Lebensdauer des oberen Wagenbereichs verlängert wird. Voraussetzung ist aber, dass die TOW nach jedem Brennzyklus von möglichen Brenngutresten gereinigt werden. Dafür hat die Capaccioli-Gruppe ein automatisches Reinigungssystem für den Oberwagenbereich entwickelt.

Die Abdichtung zwischen den Ofenwagen wird üblicherweise durch eine Doppelreihe von Kaolinfasern oder Kaolinschnüren realisiert.

Bei dieser Konstruktion liegt das Gewicht des Brennguts und der abdeckenden Feuerfestplatten auf den Rohren im Feuerfestmaterial, die die Last ihrerseits direkt auf die Stahlkonstruktion übertragen. Der Unterwagenbereich wird, nachdem die Isolierung eingebracht wurde, durch ein einfaches und preiswertes, als Verschalung dienendes Wellblech abgeschlossen.

Die für Brikston, Ias¸i, gefertigten Ofenwagen haben eine Länge von 4 200 mm, die Brenntemperatur beträgt bis zu 1 000 °C. Die einfache und wirtschaftliche Montage dieses Ofenwagentyps beinhaltet:

› Montage der Stahlträger

› Montage der Räder und Anbringen der Wellblech-Verschalung am Fahrgestell

› Aufbringen der Isolierung mit abschließender Nivellierung

› Auflegen der abdeckenden Perimeterplatten auf das Feuer­festmaterial

› Einbau der feuerfesten Rohre in Verbindung mit den Stabilität bringenden IPE-Balken

› Aufbringen der isolierenden Mineralfaserschnüre verschiedener Maße

› Abdecken der Wagenoberseite mit Feuerfestplatten

› Platzierung der feuerfesten Hohlziegel auf den oberen Platten

2.3 Wartungsfreundlichkeit

Die Ofenwagen zeichnen sich durch folgende wartungsfreundliche Eigenschaften aus:

› einfache Reinigung der Ofenwagen durch das automatische, selbstfahrende Absaugsystem von Capaccioli

› Die Kaolinschnüre sind mit einem Befestigungssystem ausgestattet, das im Bedarfsfall (z. B. bei übermäßiger Quetschung) den Austausch der Schnüre ermöglicht

› automatisches Schmiersystem für die Radlager; die Schmierung kann ein Mal pro Umlauf erfolgen oder individuell festgelegt werden; das System stellt die benötigte Schmiermittelmenge bereit

› Inspektionspunkt im Unterwagenbereich; d.h., eine Öffnung geeigneter Tiefe, damit ein Mitarbeiter aufrecht stehen und die Radlager hinsichtlich ihrer Schmierung kontrollieren kann; möglich ist auch, dort Geräte zur Kontrolle des Brennzyklus’ einzusetzen

2.4 Nutzerfreundlichkeit, auch bei häufigem ­Produktwechsel

Dieser Anforderung kann folgendermaßen entsprochen werden:

› Software-Pakete für einen komplett automatisierten Ablauf des Brennprozesses

› Reduzierung unnötiger Ofenausrüstung

› moderne und hoch zuverlässige Geräte

› weitgehender Einsatz von Hochgeschwindigkeitsbrennern mit einem präzisen Verbrennungs-Kontrollsystem, das eine einfache Änderung der Hauptparameter für den Brenn­prozess ermöglicht

› Schnittstelle mit dem Trockner für einen effektiven Einsatz der aus der Kühlzone abgeleiteten Warmluft im Trockner

› Abgasüberwachungssystem für eine konstante und zuverlässige Kontrolle der in die Atmosphäre freigesetzten Verbrennungsprodukte   

› Schnittstelle des Abgasüberwachungssystems sowohl per Fernbedienung zur Unternehmensführung als auch zu ­einer externen Kontroll-Einrichtung (realisiert für Brikston, Ias¸i)

› Sammlung der Brennprozesswerte, die auch Eingang in ein globales Firmenkontrollsystem finden

3 Fazit

Die Capaccioli-Gruppe hat in den letzten zehn Jahre auf hohem Qualitätsniveau vor allem an der Umsetzung  folgender Zielstellungen gearbeitet:

› Entwicklung einer kompletten Produktreihe hoch effizienter Brenner

› Forschung und Entwicklung, inklusive Versuchen, auf dem Gebiet der Feuerfestmaterialien

› Untersuchung und Optimierung des Einsatzes von Isolierstoffen

› Bewertung von Tonrezepturen im firmeneigenen Analyselabor

› Aktualisierung des Softwaresystems für die integrierte Kontrolle der Öfen und der anderen Produktionsanlagen

› Einsatz von Emissionsüberwachungssystemen

› Einsatz eines Qualitätsmanagementsystems, Qualitätskontrolle sowohl der Zuliefererkette als auch der Tätigkeiten bei der Anlagenerrichtung als Garantie für die Einhaltung der Projektparameter

Als jüngstes Beispiel für die hervorragenden Ergebnisse der Firma Capaccioli sei die Realisierung der Fertigungsanlage für Hohlziegel der Handelsmarke Brikston mit einer Tageskapazität von 750 Tonnen genannt, die für Ceramica S.A. in Ias¸i (Rumänien) gebaut wurde. Abschließend einige Kennwerte der Anlage:

› vertraglich vereinbarte Kapazität: 750 Tonnen Hohlziegel pro Tag

› tatsächliche Kapazität: 850 Tonnen Hohlziegel pro Tag

› vertraglich vereinbarter Energieverbrauch: 340 kcal/kg gebranntes Material

› spezifische Energieverbrauchswerte, gemessen während der vollen Produktionsauslastung (850 t/d): 160 bis 220 kcal/kg gebranntes Material (abhängig vom Produkttyp und der verwendeten Rezeptur)

› maximale Anlagenflexibilität als Voraussetzung für die Fertigung einer breiten Produktpalette