Projekt

In einem Aluminiumschmelzbetrieb für gering verunreinigte Neuschrotte wurde durch die Optimierung der Öfen, die Verkürzung der Chargen- und Türöffnungszeiten sowie den Einsatz einer speicherprogrammierbaren Steuerung zunächst die Abgasmenge der Ofenanlage deutlich reduziert. Die primären Abgase und die nahezu vollständig erfaßten diffusen Emissionen werden im Trockensorptionsverfahren mit Kalkhydrat und einer Entstaubung durch Gewebefilter gereinigt, die enthaltene Wärme wird zur Verbrennungsluftvorwärmung genutzt. Die Emissionen wurden um bis zu 80 % und der Primärenergieverbrauch um ca. 30 % verringert. Durch Umstellung der Metallreinigung von Salzwäsche auf Chlor-Inertgasspülung wurde zudem die Abfallmenge (Krätze) verringert.

Im Bereich primärer Maßnahmen werden Prozessaggregate, vor allem Schmelz- und Gießöfen, optimiert und deren Betriebszustände mit Hilfe eines Rechners so gesteuert, dass große Schadstoff-Massenströme vermieden werden und die Abgasmenge der Gesamt-Ofenanlage über alle Prozessphasen deutlich gemindert wird. Dadurch soll an einem großtechnischen Beispiel richtungsweisend demonstriert werden, dass die Optimierung bei Primärmaßnahmen in Aluminium-Gießereien zu erheblichen Emissionsminderungen führt bei gleichzeitiger Minimierung von Energie und Aufwand für Filter, Ventilatoren und Erfassungseinrichtungen. Das aus den Öfen bzw. Hauben über den Türöffnungen abgesaugte Abgas wird zur Abscheidung gasförmiger Anteile mit Filterhilfsmitteln (Kalkhydrat) versetzt und in einem filternden Abscheider (Gewerbefilter) gereinigt. Die Wärme des Abgases wird dabei durch Rekuperatoren zur Verbrennungsluftvorwärmung genutzt. Die Emissions-Grenzwerte der TA-Luft (1986) werden unterschritten und damit die Emissionen um bis zu 80 Prozent und der Primärenergieverbrauch um ca. 30 Prozent verringert. Durch Umstellung der Metallreinigung von Salzwäsche auf Chlor- Inertgasspülung wird zudem die Abfallmenge (Krätze) verringert.



Minderung der gas- und staubförmigen Emissionen eines Aluminiumschmelzbetriebs

Prozessoptimierung und Energieminimierung durch Kombination primärer produktionsintegrierter und sekundärer Maßnahmen

Beim Betrieb von Aluminiumschmelzanlagen können erhebliche Mengen an gasförmigen anorganischen Stoffen, wie z.B. Chlor- und Fluorverbindungen, Schwefel- und Stickstoffoxide, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid sowie Staub entstehen. Darüber hinaus können noch organische Stoffe, unter anderem auch Dioxine und Furane, in die Atmosphäre abgegeben werden. Je nach eingesetztem Ofentyp und Rohstoff (Einsatzmaterial) ergeben sich unterschiedliche Emissionssituationen. Zum Aluminiumschmelzen kommen für die unterschiedlichen Einsatzmaterialien verschiedene Schmelzofentypen zur Anwendung, z.B. Drehtrommelöfen, Induktionsöfen, Vorherdöfen und Herdöfen. Während in Drehtrommelöfen z.T. stark verunreinigte Aluminiumschrotte eingeschmolzen werden, werden in Herdöfen (vor allem in Gießereien von Primäraluminiumhütten) überwiegend gering verunreinigte Neuschrotte eingeschmolzen. Bei so genannten "Neuschrotten" handelt es sich um Abfälle aus der Hüttenproduktion - z.B. Stanz- oder Schneideabfälle - die weitgehend frei sind von Verunreinigungen. Im Gegensatz dazu sind sog. "Sekundärschrotte", z.B. Teile alter Maschinen oder Anlagen, in der Regel stärker verschmutzt. Die Emissionen insbesondere der organischen Stoffe und die Abfallmengen wie Krätze, Schlacken und Filterstäube einer Gießerei sind stark vom Grad der Verunreinigung des Einsatzmaterials abhängig. Diese Sachlage ist für die gesamte Branche problematisch.

Zuschuss aus dem Förderprogramm des Bundesumweltministeriums

Im Rahmen des Förderprogramms "Investitionen zur Verminderung von Umweltbelastungen" des Bundesumweltministeriums wurde bei der Firma Hamburger Aluminium-Werk GmbH in Hamburg die modellhafte Sanierung eines bestehenden Gießereischmelzbetriebs mit dem Ziel der Minderung der gas- und staubförmigen Emissionen durch eine Kombination primärer und sekundärer Maßnahmen mit einem Zuschuss von 5,7 Mio. DM finanziell unterstützt. Die Hamburger Aluminium-Werk GmbH ist eine Primärgießerei, d.h. sie setzt Neuschrotte und Aluminiumbarren und keine Sekundärschrotte ein.

Das Gesamtinvestitionsvolumen belief sich auf rund 20 Mio. DM. In der Gießerei des Unternehmens werden u.a. Herdöfen mit einem Ofeninhalt bis zu 55 Tonnen eingesetzt. Die stündliche Schmelzleistung beträgt bis zu 13 Tonnen. Die Öfen werden mit Rücklaufmaterial aus dem Walzwerk und zugekauftem Neuschrott beschickt und mit Erdgas befeuert.

Deutlicher Rückgang der Umweltbelastungen

• Die Hamburger Aluminium-Werk GmbH erreichte mit den nachstehenden Maßnahmen eine deutliche Verminderung der Umweltbelastung:Verminderung der Zahl emissionsrelevanter Aggregate: Zwei feststehende 35-Tonnen-Öfen wurden durch zwei 55-Tonnen-Kippöfen ersetzt. Die Gesamtzahl der Öfen wurde von acht auf fünf Öfen reduziert.
• Verkürzung der Chargenzeiten und geringere Türöffnungszeiten.
• Verbesserung der Kontrolle der prozesstechnischen Daten und der Prozessschritte durch den Einsatz einer speicherprogrammierbaren Steuerung und Überwachung.
• Installation von Abwärmenutzungseinrichtungen zur Verringerung des spezifischen Energiebedarfs und der Abgasvolumina.
• Nahezu vollständige Erfassung der primären Abgase und der diffusen Emissionen
• Reinigung der Abgase durch Anwendung des Trockensorptionsverfahrens mit Kalkhydrat und Entstaubung durch Gewebefilter.
• Minimierung der Abfallmengen (Krätze) durch Umstellung der Metallreinigung von Salzwäsche auf Chlor-Inertgasspülung.

Nach der Durchführung der o.g. Maßnahmen konnte eine deutliche Verminderung der Schadstoffemissionen, eine Minimierung der nicht verwertbaren Abfallmenge und Senkung des spezifischen Energieaufwands festgestellt werden. Allein durch die Primärmaßnahmen wurden die Umweltbelastungen um 50 % gesenkt. Wesentliche Ergebnisse des Vorhabens sind in der Tabelle dargestellt. Die Dioxin-/Furanemissionen wurden nach der Durchführung der Maßnahmen erstmalig an dieser Anlage bestimmt. Ein besonders erfreuliches Ergebnis dieses Projekts ist der Nachweis, dass Aluminiumöfen zum Einschmelzen von Neuschrotten einen Grenzwert für Dioxine und Furane von 0,1 ng TE/m3 einhalten können.

Ökonomische Bedenken ausgeräumt: Rentabilitätsgewinn eindeutig

Insgesamt können durch die geänderte Schmelztechnologie jährlich etwa 2 Mio. m3 Erdgas eingespart werden. Gemessen in Kilowattstunden beträgt die jährliche Energieeinsparung 18 Mio. kWh.

Die im Rahmen dieses Projekts angewandten Technologien und Verfahren lassen sich auf andere, ähnlich strukturierte Produktionsbetriebe uneingeschränkt übertragen.

Die durch die Energieeinsparung gewonnenen Kostenvorteile fangen Steigerungen der laufenden Kosten einzelner Anlagenteile auf. Ökonomische Bedenken stehen einer Übernahme der neuen Technologien und Verfahren durch andere Betriebe also nicht entgegen, zumal trotz der verringerten Anzahl der Öfen eine Produktionssteigerung von rund 6,5 % bei der Stranggussproduktion erreicht werden konnte.

BMU Umwelt 3/95, S. 100 ff.

Bezugsquelle: Der Abschlussbericht zum Vorhaben kann unter der Nummer 3043 beim Umweltbundesamt, Bibliothek, Postfach 14 06, 06813 Dessau, ausgeliehen werden.