Das Südbayerische Portland-Zementwerk hat mit dem Bau einer Reingas-SCR-Anlage für die Klinkerproduktion Maßstäbe für die effiziente Nutzung von Wärmepotenzialen gesetzt. Für die innovative Demonstrationsanlage wurde das Unternehmen 2011 mit dem Energy Efficiency Award der Deutschen Energie-Agentur GmbH (Dena) ausgezeichnet.
Das Portland-Zementwerk in Rohrdorf produziert 3500 Tonnen Zementklinker pro Tag. Der Herstellungsprozess von Zementklinker ist verfahrensbedingt energieintensiv und mit sehr hohen Stickstoffoxid-Emissionen (NOx) verbunden. Das Unternehmen suchte daher nach Ansätzen, um den Ausstoß an Stickstoffoxid deutlich zu reduzieren – und dies möglichst energieeffizient. Dabei entschied sich das Rohrdorfer Unternehmen für eine Lösung mit Einsatz eines Katalysators (Selektive Katalytische Reduktion; SCR). Den Anlagenplanern gelang eine innovative Lösung: Wird die bei einer SCR-Anlage in Reingasschaltung benötigte Wärme üblicherweise durch Gasbrenner erzeugt, so deckt die Anlage diesen Bedarf vollständig durch Wärmerückgewinnung aus der anfallenden Prozesswärme. Das Unternehmen hat damit die weltweit erste Reingas-SCR-Anlage in der Zementindustrie in Betrieb genommen. Unterstützt wurde der Bau der Anlage durch Mittel aus dem Umweltinnovationsprogramm des Bundesumweltministeriums. Pro Jahr kann das Zementwerk dadurch – gegenüber einer herkömmlichen SCR-Anlage – rund 20 Mio. kWh und damit Energiekosten in Höhe von 430 000 Euro einsparen.
Um das Ofenabgas zu entstauben, ist es erforderlich, die Temperatur des Rauchgases auf rund 150 °C abzusenken. Um die Temperatur wieder auf das für eine katalytische Reduktion erforderliche Niveau von 250 °C anzuheben, suchten die Anlagenplaner nach einer prozessinternen Wärmequelle: Durch die Neuinstallation eines Pendelrostkühlers kann nun die Abwärme aus der Mittenluft des Kühlers für den Entstickungsprozess genutzt werden.
Innovatives Wärme- Verschiebesystem
Die Idee hinter dem Rohrdorfer „Wärmeverschiebesystem“: Die Wärme der etwa 400 °C heißen Mittenluft aus dem Klinkerkühler wird über einen Rohrbündelwärmeübertrager auf ein Thermoöl übertragen. Eine Umwälzpumpe befördert das auf rund 260 °C aufgeheizte Öl dann zur SCR-Anlage. Das Ofengas tritt nach der Entstaubung mit einer Temperatur von 150 °C in die SCR-Anlage ein. Es wird zunächst über einen Rekuperator (Plattenwärmeübertrager) durch die Wärme des aus der SCR-Anlage austretenden Reingases auf rund 240 °C erwärmt. Die notwendige Betriebstemperatur von rund 250 °C wird schließlich über den dem Rekuperator nachgeschalteten, thermoölbeheizten Wärmeübertrager erreicht.
Durch dieses Entstickungsverfahren und die Wärmerückgewinnung erreicht die Anlage – gegenüber einer gasbeheizten SCR-Anlage – eine beachtliche Energieeinsparung von 97 %. Bezogen auf den jährlichen Gesamtenergieverbrauch für die Klinkerproduktion im Zementwerk in Höhe von 900 GWh entspricht dies einer Energieeinsparung von rund 2 %. Mit einer Kapitalrendite von 36 % hat sich diese Investition in Energieeffizienz auf jeden Fall ausgezahlt.
Annegret-Cl. Agricola und Dietmar Gründig, Deutsche Energie-Agentur, Berlin
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