Messen am Limit: Wie die „Feuermeister“ von SICK mit Abgasanalysen Energie sparen

04.05.2021

Hell orange leuchtend blubbert der Stahl im Elektrolichtbogenofen. Aus dem schmalen Spalt zwischen Ofengefäß und Abgaskrümmer lodern Flammen, die Hitze springt einen förmlich an. So einen Zustand nennen Stahlwerker nüchtern eine „raue Umgebung“ – aber dahinter stecken so extreme Bedingungen für Menschen und Geräte, dass es besondere Fähigkeiten braucht, sie zu beherrschen. SICK ist bei der Abgasmessung am Elektrolichtbogenofen und der nicht minder intensiven Überwachung von Zementöfen mit erprobten Lösungen dabei, die der Prozessoptimierung dienen. Das bedeutet neben Sicherheitsaspekten durch Gasanalysen und Leckage-Überwachung vor allen Dingen auch Energieeinsparung.

Zementofen in der Schwerindustrie
Zementofen in der Schwerindustrie

Im Angesicht immer knapper werdender Ressourcen, bekommen in der Schwerindustrie auch schon kleinere Einsparungen eine immer größere Bedeutung. Hier setzt die Abgasanalysetechnik von SICK neue Maßstäbe durch faszinierende Lösungen. Die modernen Meister des Feuers orientieren sich dabei grundsätzlich an den elementaren Regeln einer Verbrennung. Die ist nur dann perfekt und damit effizient, wenn die brennbaren Bestandteile des Ofenabgases rückstandsfrei und ohne Verschwendung verbrennen. Ein Lagerfeuer, das raucht und qualmt, ist bei weitem nicht so effizient wie eines, das lichterloh mit heller Flamme wärmt. In der Ofenprozess-Überwachung setzt SICK auf dieses Prinzip und analysiert alle bei der Verbrennung beteiligten Gase auf ihre Zusammensetzung. Auf Grundlage dieser Messungen gelingt in der Folge eine perfekte Regulierung der Gaszusammensetzungen. Die Idee ist dabei für die jeweiligen Industrien die gleiche. Sowohl bei der Stahl- als auch der Zementproduktion ist die Zusammensetzung der Gasatmosphäre in den Öfen ein entscheidender Faktor für die effiziente Funktion. Allerdings erfolgen die Messungen aufgrund der unterschiedlichen Gegebenheiten beim METPAX300 für Elektrolichtbogenöfen und das Prozessgas-Analysensystem SCPS für die Gasmessung direkt am Drehrohrofen unterschiedlichen Prinzipien.

Prozessgas-Analysensysteme (PGA)
Gasanalyse unter härtesten Bedingungen direkt am Drehrohrofen
SCPS

Effizient durch optimale Verbrennungen

Für Betreiber von Elektrolichtbogen- oder Zementöfen spielt bei der Produktion von Stahl und Zement Transparenz eine wichtige Rolle. Die permanente Überwachung des Prozesses gewährleistet den kompletten Ein- und Überblick und damit die Qualitätssicherung der Produkte. Die erhobenen Daten durch die Gasanalyse sind die wichtige Basis, um eine unvollständige Verbrennung oder die Entstehung giftiger Nebenprodukte zu detektieren und damit zu vermeiden. Das dient sowohl der Sicherheit wie auch der Effizienzsteigerung. Die Temperaturen liegen bei der Zementherstellung übrigens bei ca. 1400 °C, bei der Stahlproduktion sogar bei bis zu 1800 °C. Zum Vergleich: die Reibungshitze eines in die Erdatmosphäre zurückkehrenden Raumfahrzeugs liegt mit 1600 °C genau in der Mitte. Kein Wunder, dass für solche extremen Temperaturen auch entsprechend viel Energie aufgewendet werden muss. Ein riesiges Potenzial für Einsparungen.

Mit Robustheit und Raffinesse zum sicheren Prozess

Beide von SICK eingesetzten Systeme zeichnen sich durch große Robustheit entsprechend ihrer Einsatzorte aus. So verfügt das SCPS beispielsweise über robuste Entnahmesonden, deren effektive Reinigungsmechanismen durch gezielte Bewegungen und Drehungen der Sonden ein Anhaften von Rückständen und Anbackungen verhindern. Das minimiert den Wartungsaufwand und sichert den Produktionsablauf.

Metpax300
Metpax300

Aber auch wörtlich zu nehmende Sicherheitsaspekte spielen eine Rolle. Bei der Rohstahlerzeugung erfüllt das METPAX300 so auch noch eine andere wichtige Sicherheitsfunktion. Sobald das Gleichgewicht der entstehenden Gasbestandteile gestört ist, steigt hier die Explosionsgefahr. Doch auch Leckagen im Kühlsystem können zum Problem werden. Deshalb erfasst das System auch die H2O-Konzentration und optional den H2-Gehalt des Abgases. Mit dieser raffiniert genutzten Information lassen sich zuverlässig und schnell Leckagen der Wasserkühlung beim Ofendeckel oder der Seitenwandpanels des Elektrolichtbogenofens erkennen und somit massive Störungen vermeiden.

Dirty, Difficult and Dangerous – Herausforderungen meistern

SICK ist bekannt für sein riesiges Portfolio an intelligenten und sauberen Lösungen in der Fabrik- und Logistikautomation. In der Prozessautomation geht es dagegen, wie beschrieben, gelegentlich heiß und hoch her. Als 3D-Business, nämlich „Dirty, Difficult and Dangerous“, umschreiben Insider die Bedingungen auch gerne mal plakativ. Aber gerade in diesem Feld der herausfordernden Umgebungsbedingungen beweist SICK einmal mehr die eigene Vielfalt und die Fähigkeit, für und mit dem Kunden immer neue und innovative Wege zu finden. So sind die Lösungen der Ofenprozessüberwachungen mit METPAX300 und SCPS ein guter Beleg dafür, dass auch die rauesten Bedingungen gemeistert werden. Und das geht weit über die Erstinstallation hinaus. SICK bietet eine weltweite Serviceorganisation mit erfahrenen Experten. Die Kunden können entsprechend ihrer maßgeschneiderten Lösungen aus unterschiedlichen Angeboten wählen – clean, easy and safe!

 

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