Sollte man in eine laufende Ofenanlage eingreifen und auf neue Brenn- und Regelungstechnik setzten, mit hohen Investitionen in vielleicht neue Brennhilfsmittel und den damit verbundenen Umstellungen in der vor- und nachgelagerten Produktion? Oder besser gleich neu bauen? Aber woher den Platz nehmen, und wie einen Hallenneubau vermeiden, und wie den wochen- oder monatelangen Ausfall von Produktion und Absatz kompensieren für Produktionsumstellungen?
Und wie erreicht man eine angemessene Energieeinsparung, um eine solche Investition zu rechtfertigen? Wie gestaltet sich der zeitliche Ablauf für einen Umbau und wie wirkt sich die damit verbundene Produktionseinschränkung durch die Stilllegung des Ofens aus? Und sollte man überhaupt in einer Zeit investieren, die aus aktueller Sicht nicht dazu angetan ist, große Sprünge zu machen?
Eine Modernisierung wird immer von 2 Säulen getragen.
1. Der Einsatz "intelligenter Brenntechnik" für einen vollautomatisierten Brennbetrieb und die Eliminierung aller "Energiefresser".Das Potential von Energieeinsparungen und Emissionsminderungen von bis zu 40% bei alten Tunnelöfen sind Stand der Technik.
2. Eine neue Ofenausmauerung und vor allem Brennwagen in Leichtbauweise.
Vorher
Nachher
Vorher
Nachher
Die Regelung einzelner Brenner ist nichts Neues. Entscheidend für das Ergebnis sind aber Präzision und Geschwindigkeit, mit der eine Regelung greift. Die neueste CTB-Brenntechnologie beruht auf exakten temperatur- und druckkompensierten Gas- und Luftvolumenstrommessungen am Brenner. So kann jedem Brenner automatisch der erforderliche Gas- und Luftmassenstrom präzise zugeführt werden. Damit wird eine optimale Brennkurve bezüglich Zeit, Temperatur und Ofenatmosphäre gemäß den produktspezifischen Erfordernissen erreicht.
Hierzu wurden alle vorhandenen Brenner auf Einzelregelung umgestellt und mit automatisch gesteuerten Gas- und Luftmassenstromregelungen ausgerüstet. An Stelle der Gas-Rotameter und Verbrennungsluftmessblenden der Hauptbrenner wurden sg. Mass-Flow-Controller und Massenstromsensoren eingesetzt, in der Vorwärmzone alle Brenner durch neue Brenner mit Gasfeuerungsautomaten ersetzt.
Durch den Einsatz dieser Technik werden sowohl manuelle Brennereinstellungen als auch softwareseitige Umrechnungen überflüssig. Die Ofenatmosphäre ist sehr präzise einstellbar. Selbst schwankende Umwelteinflüsse, wie Luftdruck, Temperatur und Feuchtigkeit werden durch eine Wetterstation erfasst und von der Steuerung entsprechend verarbeitet. In logischer Konsequenz wird auch die Temperatur jedes Ofenfeldes mit Hilfe der oben genannten Mess- und Regeltechnik geregelt und selbst Temperaturdifferenzen gegenüberliegender Brenner berücksichtigt.
Bei einem Umbau werden die vorhandenen Verbrennungsluft- und Gasleitungen der Brennergruppen komplett entfernt und durch eine Gasringleitung und eine zentrale Verbrennungsluftversorgungsleitung ersetzt. Alte Ventilatoren können ggf. sogar bestehen bleiben, würden aber mit Softstartern und Frequenzumrichtern ausgerüstet. Dadurch ergeben sich weitere Energieeinsparpotenziale auf elektrischer Seite.
Mit variablen Brennkurven auf unterschiedliche Produkte und schwankende Produktionszahlen energieeffizient zu reagieren, ist eine der Voraussetzungen für die Wirtschaftlichkeit einer Produktion und sollte auch hier ermöglicht werden. Die Realisierung variabler Durchlaufzeiten in Standard Tunnelöfen ist aber in der Regel sehr schwierig, da die Zonen nur stationär betrieben werden können. Der spezifische Energieverbrauch wird sich bei halber Produktion etwa verdoppeln. Bei dem von CTB realisierten Modernisierungskonzept können die Zonen je nach Schubzeit örtlich variieren. Lediglich den Übergang von der Brennzone zur Kühlzone hält man aus praktischen Gründen örtlich konstant. Die Brennkurve passt sich der Produktionsmenge automatisch verbrauchsoptimiert an.
Bedingt durch das meistens vorhandene dicke Mauerwerk und die damit verbundene hohe Speicherwärme können sprunghafte Änderungen zwar nicht unmittelbar umgesetzt werden, eine Schubzeitverdoppelung, z.B. bei einer Halbierung der Produktion, ist aber trotzdem innerhalb von 24 Stunden erreichbar.
Um die obengenannten Werte zu erreichen ist es nötig, alle "Energiefresser" zu lokalisieren und zu entschärfen. Vorhandene alte und schwere Brennwagen müssten von ihrer "Last" befreit und durch eine formgleiche, reine Faserisolierung aus vorgefertigten Modulen in "Leichtbauwagen" verwandelt werden. Auf dem eigens dafür angepassten Stützensystem, das mit dem Wagengestell verbunden ist, kann im Prinzip jedes Brenngestell montiert werden, ob Zahnstützensysteme oder kostengünstigere Aufbauten, wie in den nachfolgenden Bildern zu sehen. Die sehr niedrige thermische Masse dieser Brennwagen reduziert nicht nur den Energieverbrauch des einzelnen Wagens selbst um 60 %, sondern erlaubt gerade durch diese Eigenschaften die jetzt gewollte hervorragende Flexibilität und die "Schnellbrandeigenschaften" eines Tunnelofens.
Ein besonderes Augenmerk wird auch immer auf die Bedienungs- und Wartungsfreundlichkeit der neuen Ofentechnik gelegt. Durch die von CTB eingesetzte Mess- und Regeltechnik sind, wie schon erwähnt, keine manuellen Einstellungen am Brenner mehr notwendig, weder nach der Montage, noch nach mehrjährigem Betrieb oder bei Austausch! Die Steuerung übernimmt eine Hochleistungs-SPS, die in den neuen Leistungs- und Steuerschaltschränken untergebracht ist.
Übersichtlich und anschaulich werden die aktuellen Ofenfunktionen auf Bildschirmen angezeigt und die Brenndaten jedes einzelnen Brennwagens archiviert. Damit ist es auch noch nach Jahren möglich zu ermitteln, wann und auf welchem Brennwagen welches Produkt gebrannt wurde. Eine wichtige Vorraussetzung für erfolgreiches Qualitätsmanagement. Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (UPS) gewährleistet auch bei kurzzeitigen Stromunterbrechungen oder Spannungsschwankungen eine ununterbrochene Brandführung.
Termingerecht projektiert und gut vorbereitet kann so ein Umbau innerhalb von vier Wochen abgeschlossen sein. Mit Wiederanheizen und Inbetriebnahme wird in der Regel eine maximale Stillstandszeit von 2 Monaten erreicht.
Die Modernisierung alter Brennaggregate und Ofenanlagen ist sicher in vielen Fällen nicht nur eine Alternative sondern der wirtschaftliche und technische "Königsweg". Entscheidend für den Erfolg sind dabei Mut, Erfahrung und Kreativität um neueste und innovative Technologien mit Altem kombinieren zu können.
Tomorrows Kiln Technology Today
