Drehrohrofen

Der Drehrohrofen gehört zu den Schlüsselaggregaten der thermischen Behandlung im Recycling und zeichnet sich durch eine hohe Flexibilität gegenüber unterschiedlichsten Einsatzstoffen aus. Er wird insbesondere zur Trocknung, zur Entfernung organischer Bestandteile sowie zur pyrolytischen Behandlung eingesetzt.

Typische Anwendungen sind das Entlacken von UBC (Used Beverage Cans), die Aufbereitung organisch kontaminierter Schrotte und Späne, die Pyrolyse von Biomasse sowie die thermische Behandlung von Klärschlamm und kontaminierten Böden. Der in den Einsatzstoffen gebundene Energieinhalt kann prozessintegriert zur Reduzierung des externen Energiebedarfs genutzt werden.

Durch die skalierbare Auslegung lassen sich Drehrohröfen an unterschiedlichste Anforderungen anpassen. Je nach Material und Prozessführung sind Durchsätze von bis zu 20 t/h realisierbar.

Konstruktiv werden Drehrohröfen als direkt oder indirekt beheizte Systeme ausgeführt. Zusätzlich sind hybride Beheizungskonzepte realisierbar.

Bei direkt beheizten Drehrohröfen erfolgt der Wärmeeintrag über ein heißes Prozessgas, das die rotierende Trommel durchströmt. Das Material wird durch die Rotation kontinuierlich umgewälzt und entlang der Ofenneigung axial transportiert. Diese Betriebsweise ermöglicht eine sehr effiziente Wärmeübertragung und eine gleichmäßige thermische Behandlung. Die freigesetzten organischen Bestandteile gehen in das Prozessgas über und können nachgeschaltet energetisch verwertet werden. Dadurch lässt sich der externe Energiebedarf deutlich reduzieren. Die Prozessatmosphäre wird dabei direkt durch das Gas bestimmt. Aufgrund der hohen Gasgeschwindigkeiten ist diese Bauart jedoch nur eingeschränkt für feinkörnige oder staubende Materialien geeignet.

Indirekt beheizte Drehrohröfen kommen immer dann zum Einsatz, wenn eine präzise Prozessführung erforderlich ist oder feinkörniges Material verarbeitet werden soll. Die Beheizung erfolgt über den Ofenmantel, typischerweise elektrisch, sodass die Wärmeübertragung primär durch Strahlung und Wärmeleitung erfolgt. Da kein durchströmendes Heißgas erforderlich ist, sind die Gasgeschwindigkeiten im Prozessraum gering, wodurch Materialverluste durch Austrag minimiert werden. Gleichzeitig ist eine vollständige Inertisierung der Prozessatmosphäre möglich. Auch bei dieser Bauart lässt sich der Energieinhalt der freigesetzten Organik über geeignete Abgas- und Wärmerückgewinnungssysteme nutzen.

Ein wesentliches Einsatzfeld ist die pyrolytische Vorbehandlung metallischer Einsatzstoffe. Beim Recycling von UBC führt die sauerstoffarme Behandlung zu einer deutlich reduzierten Oxidbildung, wodurch die Metallausbeute signifikant gesteigert werden kann. In Schmelzversuchen führte die pyrolytische Vorbehandlung zu einer um über 20 % gesteigerten Aluminiumrückgewinnung im Vergleich zu unbehandeltem Material.

In Kombination mit einem nachgeschalteten Induktionsschmelzofen ergeben sich zusätzliche Synergien. Durch die thermische Vorbehandlung im Drehrohrofen wird das Material auf ein erhöhtes Temperaturniveau gebracht und optimal für den Schmelzprozess im Induktionsofen konditioniert. Dadurch wird der Energiebedarf beim Einschmelzen deutlich reduziert. Einsparungen von bis zu 35 % sind realisierbar. Gleichzeitig ermöglicht diese Prozessführung eine konsequente Elektrifizierung der Recyclingkette und damit eine signifikante Verbesserung der CO₂-Bilanz.

Im Technikum am Standort Lammersdorf stehen Demonstrationsanlagen zur Verfügung, mit denen unterschiedliche Prozessführungen im Pilotmaßstab abgebildet werden können. Ein direkt beheizter Drehrohrofen mit Beheizung über eine thermische Nachverbrennung ist bereits in Betrieb. Zudem befindet sich ein indirekt elektrisch beheizter Drehrohrofen im Aufbau.

Beide Anlagen können für Vorversuche genutzt werden, um das Verhalten spezifischer Einsatzstoffe unter realitätsnahen Bedingungen zu untersuchen und geeignete Prozessparameter abzuleiten. Dadurch können Materialien bereits im Vorfeld einer Investitionsentscheidung getestet und die technische Umsetzbarkeit sowie die zu erwartenden Ergebnisse belastbar bewertet werden.