Einsatz von Wärmepumpen bei der Ziegeltrocknung
Für ein Ziegelwerk mit einer Produktionsleistung von 400 Tagestonnen gebrannter Ware bedeutet ein zum Verpressen notwendiger Anmachwassergehalt von ca. 20 Masse-%, dass täglich etwa 80 t Wasser aus den Formlingen ausgetrieben und verdampft werden müssen. Bei einem zur Trocknung üblichen Energiebedarf von 4000 kJ/kgH2O entspricht das einem Energieäquivalent von annähernd 9000 m³ Erdgas/Tag und stellt somit den größten Energieverluststrom im Ziegelwerk dar.
Die dem Trockner zugeführte Energie besteht üblicherweise aus dem Enthalpiestrom, der aus der Kühlzone des Tunnelofens abgesaugten Warmluft. Die Energieversorgung der Trockner findet auf Kosten des dem Ofen zugeführten Brennstoffs statt.
Grundsätzlich bringt der Kühlzonenverbund ohnehin energetische Nachteile in den Werken, in denen nur an fünf Wochentagen produziert wird. Auch hier steht die Verbundluft des Ofens an sieben Tagen zur Verfügung. Entsprechend der Wochenanteile ergeben sich damit Verluste aus dieser Verbundenergie von bis zu 30 % und zwar dann, wenn der Kühlzonenverbund die gesamte Trocknerenergie aufbringt. Eine Verminderung dieser Verbundluftmenge, z.B. indem die Warmluft weitestgehend im Ofenprozess weiterverwendet wird, führt zunächst zu einem Energieengpass bei der energetischen Versorgung des Trockners in der zweiten Wochenhälfte, wenn der Energiebedarf am höchsten ist.
Die Verminderung der zum Trocknen erforderlichen spezifischen Energie ist zum einen durch die Erhöhung des Wärme- und Stoffübergangs zwischen Trockneratmosphäre und Trockengut und zum anderen durch die Optimierung des Zusammenspiels von Umgebungsluft, Zuluft- und Abluftzustand zu erreichen. Nach dieser Optimierung ist eine anschließende Nutzung der Trocknerabwärme durch Rekuperation denkbar. Problematisch ist dabei jedoch die niedrige Temperatur, die die zur Verfügung gestellte Luft hat. Gelingt es, die in der feuchten Abluft vorhandene Kondensationswärme zurückzugewinnen und die Luft mithilfe einer Wärmepumpe auf ein höheres Temperaturniveau zu bringen, ist eine Rückgewinnung der Energie aus dem Trocknungsprozess möglich. Aufgrund der unterschiedlichen Abluftzustände muss dabei zwischen Durchlauf- und Kammertrocknern unterschieden werden. Das IZF arbeitet zusammen mit fünf weiteren deutschen Instituten und der Universität Gent, Belgien, an einer möglichen Lösung.
Dipl.-Ing. Eckhard Rimpel, Institut für Ziegelforschung Essen e.V.
