Innovative Ernergieoptimierung durch effiziente Wärmeübertragung im Glühprozess durch eine Aufwärm-Abkühlstation

Kurzbeschreibung

Das Drahtwerk Elisental ist ein bereits in dritter Generation familiengeführtes mittelständisches Unternehmen mit rund 125 Beschäftigten. Die Firma hat sich auf die Herstellung von Drähten aus Aluminium- und Magnesiumlegierungen spezialisiert. Nach dem Ziehen der Drähte werden diese zu sogenannten Drahtcoils aufgewickelt. Diese Coils müssen einen Glühprozess durchlaufen, um die beim Ziehprozess entstandene Kaltverfestigung rückgängig zu machen und dadurch die Umformbarkeit wieder herzustellen. Das Aufwärmen und Abkühlen des Materials in den Glühöfen von beziehungsweise auf Umgebungstemperatur ist allerdings ein langwieriges Ver-fahren mit hohem Energieaufwand.

Ziel dieses Vorhabens war die Nutzung der in den geglühten Coils enthaltenen Energie zum Vorwärmen der noch kalten Drahtcoils vor dem Glühvorgang zu nutzen. Bisher wurden die Drahtcoils in Abhängigkeit vom späteren Verwendungszweck entweder langsam im Glühofen oder direkt nach dem Glühen im Lagerbereich auf Um-gebungstemperatur abgekühlt. Die bei diesen Verfahrensschritten freiwerdende Energie wurde bisher nicht genutzt. Gleichzeitig mussten die ungeglühten Coils, deren Temperatur der Umgebungstemperatur entsprach, für den Prozess aufgeheizt werden, was mit einem zusätzlichen Energiebedarf verbunden war.

Das Unternehmen errichtete zur Optimierung des Prozesses am Standort Neuenrade eine innovative Aufwärm-Abkühlstation, die die Abwärme der Drahtcoils für die Vorwärmung der kalten Coils vor dem Glühvorgang nutzt. Die Aufwärm-Abkühlstation wurde an einem der Ofenpaare errichtet und besteht aus zwei Thermokammern, in denen ein Ventilator für eine starke Luftumwälzung und damit gleichmäßige Verteilung der Wärme sorgt. Vergleichbare Gebläse befanden sich in den Öfen zur Abkühlung der geglühten Coils. Da diese Kühlgebläse nun nicht mehr benötigt werden, entsteht durch den Betrieb der Station kein erhöhter Energieverbrauch.

Durch den Einsatz der Aufwärm-Abkühlstation wird Heizenergie eingespart und auch die Ofenkapazität erhöht. Zugleich wird verhindert, dass die Ofenausmauerung heruntergekühlt und später wieder erwärmt werden muss, was zusätzlich Energie einspart. Durch den Einsatz dieser Aufwärm-Abkühlstation konnte auf das Jahr hochgerechnet die Gesamtproduktionskapazität des Unternehmens um etwa 8 Prozent erhöht werden, wodurch drei zusätzliche Arbeitsplätze geschaffen wurden.

Die durch die Aufwärm-Abkühlstation eingesparte Energiemenge ist beachtlich. Die Temperatur eines geglühten Coils beträgt im Schnitt ca. 500°C, was bei einem Gewicht von 2 Tonnen einem Wärmeinhalt von ca. 860.000 Kilojoule bzw. 239 Kilowattstunde entspricht. Im Zuge des Vorhabens durchgeführte Messreihen haben ergeben, dass mit der Aufwärm-Abkühlstation ein Coils von Umgebungstemperatur auf 150°C vorgewärmt werden kann. Allerdings stellt hierbei die große Verweildauer der Coils im Glühofen den limitierenden Faktor dar, so dass in der Praxis nur eine Vorwärmung auf 120°C erreicht wird. Für den übertragenen Wärmeinhalt wurden 50 Kilowattstunden pro Coil ermittelt, was einer Minderung des Jahresenergieverbrauchs von 35.400 Kilowattstunden entspricht, das bedeutet eine Einsparung von CO₂-Emissionen in Höhe von 23 Tonnen pro Jahr. Im Falle einer Installation von Aufwärm-Abkühlstationen an allen Ofenlinien des Unternehmens könnte diese Menge sogar versechsfacht werden.

Bisher nicht bezifferbar sind die Einsparungen, die durch das Wegfallen des Herunterkühlens und Aufheizens des Glühofens erreicht werden können.
Das von der Drahtwerk Elisental W.Erdmann GmbH & Co. erfolgreich durchgeführte Vorhaben zeigt, dass selbst durch vergleichsweise einfache Maßnahmen eine deut-liche Verringerung des Energieverbrauchs erreicht werden kann. Dieses Verfahren der Energienutzung kann nach Anpassungen auf andere Draht herstellende Unter-nehmen übertragen werden, auch wenn diese andere Legierungen oder Metalle (z. B. Stahl oder Kupfer) verarbeiten.