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Kompressoren

Turbo-Verdichter liefern Druckluft für die Spezialstahl-Produktion

15.05.2007 | Autor / Redakteur: Dieter Weihs / Frank Fladerer

Über die Bedieneinheit, die den Verdichter steuert und parametriert, kann das Servicepersonal alle relevanten Betriebsparameter abrufen. Bilder: Ingersoll Rand
Über die Bedieneinheit, die den Verdichter steuert und parametriert, kann das Servicepersonal alle relevanten Betriebsparameter abrufen. Bilder: Ingersoll Rand

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Die Betriebstechniker der Dillinger Hütte setzen bei der Drucklufterzeugung auf Turboverdichter und die Zusammenarbeit mit Ingersoll Rand. Die „Turbos“, die bei Ingersoll Rand kurz Centac (Centrifugal Air Compressor) heißen, sind an verschiedenen Standorten des weitläufigen Firmengeländes aufgestellt und erfüllen die hohen Ansprüche, die die Stahlproduktion an die Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit ihrer Anlagen stellt. Zuletzt wurde eine zusätzliche Verdichterstation mit einem Turbokompressor und einem Adsorptionstrockner in Betrieb genommen.

Als Spezialist für die Produktion von Grobblechen ist die Dillinger Hüttenwerke AG weltweit bekannt. Rund 2,347 Mio. t dieser Bleche produzierte das Unternehmen, das Teil der Arcelor-Gruppe ist, allein im vergangenen Jahr 2006 an den Standorten Dillingen (Saarland) und Dunkerque (Belgien).

Der Begriff Grobblech deutet schon darauf hin: Die Brammen und Blöcke, die aus dem Stahlwerk kommen, werden mit extrem hohen Umformkräften von maximal 11000 t zu Blechen von ungewöhnlichen Abmessungen verarbeitet. Sie sind bis zu 400 mm dick, bis 36 m lang und bis über 5 m breit. Aber nicht nur die Größe der Bleche, auch die Zusammensetzung des Werkstoffs ist ungewöhnlich. Denn die Dillinger Hütte erzeugt keine „commodities“, sondern Spezialstähle, die bei vielen renommierten Ingenieurprojekten eine im wahrsten Sinne des Wortes tragende Rolle spielen.

21 000 t Stahlbleche für die Queen Mary

Zum Beispiel hat das Unternehmen rund 21 000 t Stahlgrobbleche für den Bau des weltweit größten Kreuzfahrtschiffs, der Queen Mary 2, geliefert. Die höchste Brücke der Welt, das Ende 2004 fertiggestellte 343 m hohe Viadukt von Millau (Frankreich), wurde ebenfalls mit Stahl aus dem Saarland gebaut. Die Dillinger Hütte leistet auch einen entscheidenden Beitrag dazu, dass Mobilkrane bei geringem Eigengewicht tonnenschwere Lasten auf große Höhen heben können, denn ihre Ausleger werden aus Dillinger Feinkornstahl mit hoher Streckgrenze gefertigt.

Bei mehreren Prozessschritten der Stahlerzeugung und -verarbeitung benötigt man Druckluft – zum Beispiel bei der Abkühlung des gegossenen Eisens an der Stranggussanlage. Die Abkühlung muss sehr kontrolliert erfolgen, denn sie hat Auswirkungen auf die Eigenschaften des Stahls. Ursprünglich setzte das Unternehmen für diese Aufgabe zwei Schraubenkompressoren ein, die aber aufgrund des steigenden Durchsatzes an Stahl vor vier Jahren an ihre Leistungsgrenzen stießen. Zu den Vorgaben, die der Bereich „Planung Neuanlagen“ der Dillinger Hütte für die Planung der neuen Druckluftstation machte, gehörten eine lange Laufzeit, geringer Stillstand und günstige Betriebskosten. Ingersoll Rand konnte sich hier mit dem Vorschlag durchsetzen, zwei Centac-Turboverdichter vom Typ CV2-C100MX2 zu installieren, von denen jeweils einer in Betrieb ist und die nötige Kühlluft erzeugt.

Wechsel von Schrauben- zu Turboverdichter

Jeder Verdichter liefert bis zu 100 m³/min Druckluft bei 4 bar Betriebsdruck. Der Wechsel von Schrauben- auf Turboverdichter war sinnvoll, weil die Centac-Turbos mit sehr geringen Lebenszykluskosten betrieben werden können und zudem hervorragend regelbar sind. Die Konstantdruckregelung schafft die Voraussetzung dafür, dass die Druckluft mit einer minimalen Druckdifferenz von 0,05 bar erzeugt wird. Zudem gewährleistet das Wirkprinzip die Lieferung konstanter Luftmengen über die gesamte Lebensdauer. 17000 Centac-Verdichter sind bereits weltweit im Einsatz. In vielen ihrer Applikationen werden höchste Ansprüche an die Wirtschaftlichkeit und Verfügbarkeit gestellt.

Ingersoll Rand lieferte der Dillinger Hütte nicht nur die Kompressoren, sondern übernahm die Verantwortung für das gesamte Engineering und die Peripherie einschließlich Kühlwasserkreislauf mit Pumpenstation und Plattenwärmetauscher. Auch eine Bühne für die Filter und eine Ölauffangwanne gehörten zum Lieferumfang. Da die Station dezentral direkt an der Anlage steht, arbeitet sie vollautomatisch und sendet ihre Betriebsdaten selbsttätig an eine zentrale Leitwarte.

Die komplette Installation konnte in nahezu rekordverdächtiger Zeit ans Netz gehen. Dienstags wurden die alten Verdichter abgeschaltet, am folgenden Sonntag war die neue Station bereits betriebsbereit.

Inbetriebnahme innerhalb weniger Tage

Eher untypisch für Turboverdichter ist in diesem Einsatzfall bei der Dillinger Hütte die hohe Schalthäufigkeit: Da die Druckluft diskontinuierlich benötigt wird, registriert die Verdichtersteuerung pro Jahr mehr als 600 Starts, die sich aber in keiner Weise negativ auf die Verfügbarkeit auswirken. Bislang wurden keine Ausfälle registriert.

Nach den guten Erfahrungen mit den neuen Turboverdichtern und den Engineering-Dienstleistungen setzt die Dillinger Hütte für weitere Projekte wieder auf die Zusammenarbeit mit Ingersoll Rand. Für die Versorgung des Walzwerks II mit bis zu 160 m³/h bei 7 bar Luftdruck stellte Ingersoll Rand einen dreistufigen Verdichter vom Typ Centac C950 - C155MX3 bereit. Aus Platzgründen wurde dieser Turboverdichter in einem Container untergebracht und neben der Halle aufgestellt. Auch hier lieferte das Unternehmen die Komplettstation mit Doppelplatten- Wärmetauscher, Schalldämmung und Ansaugfiltern, die besonders groß dimensioniert sind, weil mit einer hohen Staubbelastung der Luft zu rechnen ist.

Und auch hier ging die Installation ganz schnell, weil der kompakte Centac-Turboverdichter bereits im Container montiert war. Auch die Steuerung mit der Bedieneinheit befindet sich direkt am Verdichter im Container.

Direkt neben dem Container stellten die Ingersoll-Rand-Monteure einen verdichterwärmeausnutzenden Adsorptionstrockner auf, der einen Drucktaupunkt von mindestens -15 °C liefert. Dies ist erforderlich, weil der Verdichter die Grundversorgung des Walzwerks sicherstellt, zugleich aber auch Druckluft ins allgemeine Werksluftnetz einspeist. Weil die Luft hier über Freileitungen transportiert wird, muss man Drucktaupunkte von maximal -5 °C einhalten. Diese Vorgabe wird sehr wirtschaftlich erfüllt, weil die Wärme, die für die Regeneration des Adsorptionsmittels benötigt wird, komplett aus der Abwärme des Verdichters bezogen wird. Eine energieintensive Zusatzerhitzung ist somit nicht erforderlich.

Schlüsselfertig mit Adsorptionstrocknern

Auch als an der Sinteranlage 3, die Kohle, Erz und Zuschlagstoffe zu Roheisen verarbeitet, eine zusätzliche Abgasnachbehandlung installiert wurde, war das Know-how von Ingersoll Rand gefragt, weil die Staubfilter mit Druckluft abgereinigt werden. Diese Aufgabe übernehmen zwei Centac-Turboverdichter vom Typ CV1A-C47MX2 mit je 47 m3/min bei 7 bar, die alternierend arbeiten. Auch hier wurde die Station als „schlüsselfertiges“ Projekt installiert – einschließlich Adsorptionstrocknern mit Verdichterwärmeausnutzung und taupunktabhängiger Steuerung, Kühlwasser-Rückkühlung, Überströmeinrichtung ins allgemeine Werksluftnetz und kompletter Verrohrung.

Zu den Besonderheiten dieser Station gehört ein zentraler Schaltschrank als Buskoppelschrank mit den integrierten Steuerungen für die Adsorptionstrockner und die Kühlwasserpumpen. Alle relevanten Daten werden von dieser Steuerung gesammelt und an die zentrale Leitwarte gesendet. Die Anlage wird in Kürze um einen dritten Verdichter derselben Baugröße und einen weiteren Adsorptionstrockner ergänzt.

Maximale Austrittstemperatur der Druckluft von 35 °C

In der Nähe der Sinteranlage wurde – wiederum in Containerbauweise – eine vierte Druckluftstation installiert. Der Centac-Turboverdichter vom Typ C950-C155MX3 versorgt das Stahlwerk mit bis zu 160 m3/min Druckluft, ein Adsorptionstrockner mit Verdichterwärmeausnutzung übernimmt die Aufbereitung der Luft. Hier haben die Planer der Dillinger Hütte genaue Vorgaben zur maximalen Druckluftaustrittstemperatur gemacht: Maximal 35 °C sollen es sein. Deshalb wurde ein Kaltwassersatz in das Trocknerkonzept integriert, der diese Vorgabe mehr als erfüllt.

Mit den bisher insgesamt vier Verdichterstationen, die Ingersoll Rand als Generalunternehmer geliefert und installiert hat, fühlt sich die Dillinger Hütte gut versorgt – die „Turbos“ bewähren sich in allen Stationen durch geringe Betriebskosten und hohe Verfügbarkeit. Auch mit den Engineering-Leistungen ist der Auftraggeber zufrieden. Die Druckluftversorgung des Areals hat einen Stand erreicht, der günstige Kosten für die benötigte Druckluft gewährleistet und auch den weiter steigenden Produktionsmengen Rechnung trägt. Insofern können sich die Mitarbeiter der Neubauabteilung jetzt einem anderen Projekt widmen, das noch sehr viel größere Dimensionen hat: Die Dillinger Hütte plant auf dem Gelände den Bau eines eigenen Kraftwerks, das das vor Ort verfügbare Gichtgas zur Energieerzeugung nutzt.

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