FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
Die Forschungs- und Entwicklungsarbeit der Divisionen des Geschäftsbereichs konzentriert sich auf Technologien, welche die Kunden bei der Maximierung der spezifischen Produktionsparameter und gleichzeitigen Minimierung des Betriebsmittelverbrauchs unterstützen. Ziel sind höhere Wirtschaftlichkeit und Erträge bei geringerem Rohmaterial- und Ressourceneinsatz sowie Energieverbrauch. Die Forschungs- und Entwicklungsprogramme entsprechen der Anforderung der Kunden, die Gesamtkosten je produzierter Tonne weiter zu senken.
Heute wird die Investitionstätigkeit der Kunden vor allem von zwei Trends bestimmt. Erstes Ziel ist die größtmögliche Senkung der Investitionskosten je produzierter Tonne. Die Folge sind größere Produktionseinheiten in einer Linie ohne Redundanz. Der zweite Trend besteht in den anhaltenden Bestrebungen, die Produktionsprozesse nachhaltiger zu gestalten.
Andritz reagiert nicht bloß auf diese Trends, sondern entwickelt Technologien, die maßgebliche Verbesserungen bringen. Der Forderung nach Nachhaltigkeit begegnet Andritz durch neue Systeme, die für die effiziente Verarbeitung von Fasern aus Plantagenholz adaptiert wurden, sowie durch Technologien mit gegenüber den Vorgängersystemen deutlich reduziertem Energieverbrauch. Dazu gehören u. a. intensive Forschungs- und Entwicklungsarbeiten mit dem Ziel einer effizienteren Nutzung von Biomasse als Energiequelle. Damit werden nicht nur die Kohlendioxidemissionen aus fossilen Brennstoffen deutlich gesenkt, sondern es können auch wesentlich mehr Zellstoff-Produktionsschritte praktisch energieautark ablaufen bzw. es kann sogar Überschuss-Strom produziert werden, der in das öffentliche Netz eingespeist wird.
Zur Verbesserung der einzelnen Prozesse werden komplexe Simulationsprogramme eingesetzt. Für sämtliche Prozesse der Faserlinie werden Steuerungssysteme weiterentwickelt und getestet.
Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten der Divisionen des Geschäftsbereichs im Detail:
Holzplatztechnik
Im Bereich Holzplatztechnik geht der Trend in Richtung einfacher, leicht zu bedienender und zuverlässiger Linien mit hoher Kapazität. Immer mehr Plantagenholz wird direkt im Wald entrindet. Deshalb hat die Division größere Linien für bereits entrindete und nicht entrindete Holzstämme entwickelt. Die derzeit weltgrößte Hackmaschine mit 18 Messern, welche die Division entwickelt hat, eignet sich zur Verarbeitung sowohl von nicht entrindetem als auch entrindetem Holz.
Ferner wurde eine neue Hochleistungsentrindungstrommel mit 42 m Länge und 5,5 m Durchmesser entwickelt. Mit einer von der Division entwickelten neuen Technik können Sand und Rindenstücke von im Wald entrindeten Holzstämmen abgetrennt werden. Für die konventionelle Stammreinigung wurden wirksamere Wasch- und Reinigungsverfahren mit Rollenförderern entwickelt.
Faserlinie
Die technologischen Entwicklungsarbeiten der Division Faserlinie konzentrieren sich weiterhin auf die Senkung der Investitionskosten pro Tonne Zellstoffproduktion. Erreicht wird dies durch Vereinfachung, Standardisierung und Modularisierung der Prozesse sowie eine Steigerung der Leistung pro Einheit. Die Entwicklungsarbeiten in diesem Bereich sind nicht nur auf große Neuanlagen ausgerichtet, sondern umfassen auch kostengünstige Lösungen für kleine und mittelgroße Linien sowie Anlagenmodernisierungen.
Bei den jüngsten Andritz-Lieferungen sind die positiven Auswirkungen der Neuentwicklungen bei den Anfahrkurven und der Zellstoffqualität bereits deutlich zu sehen. Diese Neuentwicklungen umfassen Verbesserungen an Kocherei-Eintragssystemen, größere DD-Wäscher, eine neue Generation von Mittelkonsistenz-Anlagen und moderne Steuerungssysteme.
Die Umweltauswirkungen des chemischen Zellstoffaufschlusses sind ebenfalls ein wichtiger Treiber für die Forschungs- und Entwicklungstätigkeit in der Faserlinientechnik. Heute wird mit reduziertem Chemikalieneinsatz im Koch- und Bleichprozess Zellstoff höherer Qualität in Bezug auf Festigkeit, Reinheit und Weiße produziert. Durch neue Waschkonzepte und Kreislaufschließung werden der Frischwasserverbrauch und damit auch die Abwassermenge reduziert. Vereinfachte Prozesse und verbesserte Wirkungsgrade der Anlagen führen ebenfalls zu einem geringeren Energieverbrauch. Viele dieser Entwicklungen wurden bereits in den neuesten Andritz-Anlagen umgesetzt, so z. B. im Werk Suzano Mucuri, Brasilien, im CMPC-Werk in Santa Fe, Chile, oder im Werk von Metsä-Botnia in Uruguay.
Chemikalienrückgewinnung
Die Division Chemikalienrückgewinnung fokussiert ihre Entwicklungsarbeiten auf umweltschonenden Betrieb und Kapazitätssteigerung in Zellstoff-Fabriken. Für eine Anlage in Indonesien wurde ein Drehrohrofen mit einer Kapazität von mehr als 1.000 Tagestonnen entwickelt. Eine neue Serie von Weißlaugen-Scheibenfiltern (Durchmesser: 4,4 m) wird 2008 nach Brasilien geliefert werden.
Das von der Division entwickelte Konzept zur Grünlaugenbehandlung ist mittlerweile gut am Markt etabliert. 2007 wurde die X-Filter-Technologie für Grünlauge auf dem indischen Markt eingeführt. Der Einsatz von Zentrifugen für die Entwässerung und Wäsche von Grünlaugenrückständen wird bei den Kunden immer beliebter. Durch Einsatz der Zentrifugentechnik werden die Deponien entlastet. Kalkschlamm kann separat gereinigt und als Bodenverbesserer wiederverwertet werden.
In einem finnischen Werk wird ein System zur selektiven Reduktion des Phosphors im Kalkkreislauf eingesetzt. So wird der Kalkkreislauf noch weiter geschlossen, Festabfallmenge sowie Totlast werden reduziert. In einem Werk in Brasilien wurde eine neue Technologie eingesetzt, mit welcher der Durchsatz eines Drehrohrofens unter Verwendung des bestehenden Mantels deutlich gesteigert werden kann.
Laugenrückgewinnung
Angesichts der ständig steigenden Energiekosten auch für Zellstoff- und Papierproduzenten wurde 2006 ein Programm zur Entwicklung moderner, mit Biomasse beheizter Kessel gestartet. Die ersten Kessel befinden sich bereits in Bau.
Das wachsende Interesse am Einsatz von Biomasse in Drehrohröfen ist auf die hohen Öl- und Gaspreise zurückzuführen, da diese in Zellstoffwerken eingesetzten Öfen nach wie vor große Mengen fossiler Brennstoffe benötigen. Andritz verfügt über umfassende Erfahrung mit Hochleistungsrückgewinnungskesseln (HERB). Die nächsten Entwicklungsschritte zur Steigerung der Stromerzeugung aus Schwarzlauge wurden bereits ausgearbeitet.
Die Arbeiten zur Verbesserung der Modellabbildung mittels numerischer Strömungssimulation (Simulation des Wärmeübergangs und des Flüssigkeitsstroms innerhalb des Rückgewinnungskessels) sowie zur Verbesserung der Berechnungsmethoden für Andritz-Automatisierungssysteme wurden fortgesetzt.
Mit der zunehmenden Schließung der Chemikalienkreisläufe in Zellstoffwerken zur Reduzierung von Emissionen gewinnt die Chlorid-Abscheidung an Bedeutung. Das erste Andritz-System zur Beseitigung der Chloride durch ein Auslaugeverfahren – eine kostengünstigere Alternative zum bewährten Asche-Rekristallisationsverfahren – befindet sich in Brasilien in Bau.
Beim Eindampfprozess konzentrieren sich die technologischen Entwicklungen weiterhin auf die Senkung der Investitionskosten. Erreicht wird dies durch Prozessvereinfachungen, Standardisierung und Modularisierung. Daraus resultieren ein geringerer Engineering-Aufwand und kürzere Lieferzeiten. Um die Betriebskosten der Eindampfung zu senken, wurden umfangreiche Entwicklungsarbeiten durchgeführt. Mit einem neuen patentierten Konzept reagiert die Division auf die Preisanstiege bei Wärmeenergie und Strom.
Spezielle Untersuchungen wurden durchgeführt, um korrosionsbeständigere Materialien für den Einsatz von Laugen mit hohem Alkaligehalt zu finden. Wegen des hohen Preisniveaus bestimmter Rohstoffe konzentriert sich die Forschung auf mögliche Alternativen zu hoch nickelhältigem Edelstahl.
Im Bereich Automatisierung für Zellstoff-Fabriken schreitet die Produktentwicklung für ACE™ (ACE: Andritz Control Expert) zur verbesserten Steuerung und Optimierung der Rußausblasung und Verbrennung im Rückgewinnungskessel rasch voran. Mit einem finnischen Kunden wurde ein Pilotprojekt vereinbart. Ein chinesisches Werk bestellte vor kurzem ein ACE™-System für einen Rückgewinnungskessel.
Seit Entwicklung der Safety Related Systems (SRS) im Jahr 2003 wurden mehr als 20 Systempakete u. a. für Rückgewinnungskessel, Drehrohröfen oder Biomassekessel verkauft. Andritz-Techniker bedienen sich dabei eines vordefinierten Verfahrens, von der Risikobewertung und Planung der Sicherheitskontrolle über Tests bis hin zu Inbetriebnahme und Normalbetrieb.
Zellstofftrocknungssysteme
Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Bereich Zellstofftrocknungssysteme konzentrieren sich auf die Steigerung der Produktionskapazität einer einzelnen Trocknungslinie mit Doppelsiebformertechnologie von derzeit 4.000 auf mehr als 4.500 Tagestonnen bzw. 1.300.000 Jahrestonnen Zellstoff. Durch Prozessvereinfachungen und Optimierung der größten Energieverbraucher in der Linie (z. B. thermische Energie, Vakuumquellen) wird der Energieverbrauch der gesamten Linie gesenkt.
Die Entwicklung des Prozess-Simulators für Bahntrocknungslinien wurde weiter vorangetrieben. Die erste Prozess-Steuerung mittels Brainwave® wurde erfolgreich installiert. Ziel ist die Erhöhung der Maschinenverfügbarkeit. Der nächste Schritt, die Optimierung, wird mit dem Andritz Control Expert (ACE™) realisiert, der für stabilen und gleichmäßigen Maschinenbetrieb bei minimalem Dampf- und Energieverbrauch sorgt.
Kundenspezifisches Service - Zellstoffindustrie
Das führende Entwicklungsprogramm der Division, das OPE®-Programm (OPE: Overall Production Efficiency), zielt darauf ab, Produktionsleistung und Instandhaltung zu optimieren, damit der Kunde maximalen Nutzen aus dem Lebenszyklus einer Anlage ziehen kann.
Um einen möglichst rentablen Betrieb von Kundenanlagen zu erreichen, kommt zusätzlich zum OPE®-Programm das sogenannte Life Cycle Profits-Programm (LCP) zum Einsatz. Das LCP wird zum Teil in Zusammenarbeit mit europäischen Forschungsinstituten entwickelt und unterstützt u. a. die Nachhaltigkeitsziele der Kunden. Das Programm ist in mehrere Stufen unterteilt, wobei prädiktive Tools für die Online-Diagnose entwickelt werden. Ein Fokus wird auf die Entwicklung proaktiver Praktiken gelegt, die Prozessverbesserungen und Wartungsroutinen unterstützen. Als Beispiele seien die Entwicklung komplexer Überwachungsmechanismen zur Wartung des gesamten Werks und das Serviceprogramm für den laufenden Austausch von Hackmaschinenverschleißkomponenten genannt.
Weiters wurden neue Produkte wie etwa Software-Tools zur Verbesserung der vorbeugenden Wartung eingeführt. Beispiele dafür sind die Software zur Bestimmung des kostengünstigsten Zeitpunkts für den Austausch von Hackmessern sowie Programme zur Prognose von Wartungsanforderungen von Hydraulikantrieben und zum reibungslosen Betrieb von DD-Wäschern selbst unter schwierigen, sich ändernden Bedingungen. Im Bereich des Kochprozesses wurden Siebbleche für kontinuierlich und diskontinuierlich arbeitende Kocher entwickelt. Ein modernes Diagnosesystem unterstützt einen möglichst effizienten Betrieb von Rückgewinnungskesseln. Ein wichtiger Teil der Entwicklungsarbeiten betrifft moderne Steuerungssysteme zur Verbesserung der Energieeffizienz und Minimierung der Umweltauswirkungen bestehender Werke.
Papiermaschinen
Die Entwicklungsarbeiten in der Division Papiermaschinen konzentrieren sich auf drei Hauptthemen: Senkung der Investitionskosten, Energieeinsparungen und höhere Produktivität der Anlagen.
Die Produktgruppe Tissue hat unter dem Produktnamen PrimeDry Steel einen neuen Kreppzylinder aus Stahl auf dem Markt eingeführt. Hauptvorteile sind höhere Leistung sowie bessere Betriebssicherheit als bei einem konventionellen Zylinder aus Gusseisen.
Die Produktgruppe Lufttechnik hat sich insbesondere mit weiteren Möglichkeiten zur Energieeinsparung befasst. Eine neue Wärmerückgewinnungsstufe für die Abluft aus Yankee-Trockenhauben (ReEvaporation) wurde entwickelt. Dabei wird Kondensat in einem Wärmetauscher unter Verwendung der Abluft verdampft, so können bis zu 25 Prozent Primärdampf eingespart werden.
Weiters wurde der PrimeTakeOff zur Führung der Bahn nach dem Kreppzylinder auf dem Markt eingeführt. Der Vorteil dieses Systems liegt in der Verringerung der Bahnabrisse bei höheren Maschinengeschwindigkeiten.
Die Entwicklung einer Modulbauweise für Yankee-Trockenhauben macht es möglich, den riesigen Haubenkörper in kleineren Bauteilen an die Baustelle zu liefern und dort zusammenzubauen. So können Lieferteile verschiedener Anbieter, auch vor Ort gefertigte Teile, verwendet und Kosten eingespart werden.
Ein weiterer Schwerpunkt lag auf der Entwicklung moderner Lösungen für Umbauten von Karton- und Verpackungspapiermaschinen unter Einbeziehung der Produkte der Firmen Andritz Küsters und Andritz BMB.
Faserstoffaufbereitung
Die Forschungs- und Entwicklungstätigkeit der Division Faserstoffaufbereitung konzentriert sich darauf, die Systemleistung von Stoffaufbereitungsanlagen zu erhöhen und den Energieverbrauch weiter zu senken. Die Division hat einen neuen Aschewäscher (SpeedWasher) zur Aufbereitung von gemischtem Büropapierabfall und einen unter Druck arbeitenden Disperger für OCC (Old Corrugated Container) entwickelt und am Markt eingeführt.
Refinersysteme
Die ständig steigenden Energiepreise haben zu einer erhöhten Nachfrage nach Technologien mit geringerem Energieverbrauch geführt. Die Senkung des Energieverbrauchs bewirkt nicht nur eine Reduzierung der Produktionskosten, sondern sie trägt auch zur Ressourcenschonung und Reduktion der Treibhausgasemissionen bei. Weitere Ziele in der Refinertechnik sind die Reduktion von Investitions- und Betriebskosten durch Prozessvereinfachung und Verbesserung der Anlagenzuverlässigkeit.
Um für künftige Anforderungen – darunter den Einsatz von Niederkonsistenz-Refinern in verschiedenen Prozess-Stufen zur weiteren Reduktion des Energieverbrauchs und zur Prozessvereinfachung – besser gerüstet zu sein, wurde die Pilotanlage in Springfield, Ohio, USA, modernisiert.
Das neuartige Verfahren zur Vorbehandlung von Hackschnitzeln vor der Refinerstufe, das RT-Fibrationsverfahren zur effizienten Energienutzung und Verbesserung der Stoffqualität, wurde von der Division weiterentwickelt. Diese neue Technologie ermöglicht und erleichtert den Einsatz alternativer Holzarten wie verschiedener Kiefernhölzer, die bisher in der Papiererzeugung wenig verwendet wurden. Ein Teil der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten befasst sich mit Faserarten wie Eukalyptus, Akazie, Birke, Ahorn, Bagasse, Schilf und Kenaf. Dadurch wird eine nachhaltige Entwicklung in Ländern mit verschiedenen Holzarten oder geringen Holzbeständen gefördert.
Eine neue Faserzentrifuge, mit der Dampf und Fasern nach dem Hochkonsistenz-Refiner besser getrennt werden können, sowie eine Reihe von Druckvorrichtungen und Refiner-Stopfschnecken wurden zur Marktreife gebracht.
Die Abwasserauflagen für Fabriken werden immer strenger. Deshalb setzte die Division die Entwicklungsarbeiten für abwasserarme Technologien fort. Ziel ist eine Lösung, bei der alle Abwasserströme vollständig gesammelt, eingedampft und verbrannt werden. Der Frischwasserverbrauch wird damit deutlich reduziert, und wertvolle Chemikalien können zurückgewonnen werden. Dieses Projekt, das in Zusammenarbeit mit anderen Andritz-Divisionen durchgeführt wird, ist ein gutes Beispiel für die Nutzung interner Synergien durch Informationsaustausch und gemeinsame Ressourcennutzung.
Die Minimierung des Energieverbrauchs im gesamten Prozess ist auch Hauptthema in der MDF-Industrie. In einem Grundlagenforschungsprogramm wird der gesamte Aufbau einer Faseraufbereitungsanlage analysiert und bewertet, um die Faserqualität zu optimieren und gleichzeitig den Energieverbrauch zu senken. Die Senkung des Feuchtigkeitsgehalts der Rohmaterialien ist Gegenstand eines weiteren Entwicklungsprogramms, da sich auf diese Weise sowohl Energieverbrauch als auch Emissionen reduzieren lassen. Positiv hat der Markt auf ein ebenfalls neu entwickeltes System zur Rezyklierung von Mischkunststoffabfall reagiert.
Durch diese Entwicklungen unterstützt die Division den Schutz der Umwelt, die Wiederverwertung von Wertstoffen, die Reduktion von Abfall und den nachhaltigen Umgang mit begrenzten Ressourcen.
Papierveredelung
Energieeffizienz und Kosteneinsparungen sind in der Papierindustrie unverändert wichtige Themen. Für die Tissueindustrie hat die Division die kleinste jemals gebaute Schuhwalze (Durchmesser: 710 mm) konstruiert. Mit patentierten Merkmalen wie zusätzlicher Schmierung und Kantenschutzsystem können ohne Volumensverlust und mit sehr langen Bandstandzeiten höhere Trockengehalte erzielt werden. Kostenreduktion ist oft eine Frage der Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit eines Systems. Ein neues von der Division entworfenes PrimeFeeder-Design, für das ein Patent beantragt wurde, bewirkt einen stabileren Ablauf des gesamten Prozesses und verkürzt nach einem Bahnabriss die Zeit bis zur Wiederherstellung der vollen Produktionsleistung.
Kundenspezifisches Service - Papierindustrie
Die Schwerpunkte des Forschungs- und Entwicklungsprogramms sind Effizienzsteigerungen an bestehenden Kundenanlagen und damit die Senkung der Betriebskosten. Dazu gehören Optimierungen des Maschinendesigns insbesondere hinsichtlich der Abdichtung und Verschleißtechnik mit dem Ziel, den Energieverbrauch zu senken und die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Ein ausgezeichnetes Beispiel für eine derartige „Mehrwertlösung“ ist das CONCEPT-Programm zum hochpräzisen Umbau von Andritz-Twin-Refinern. CONCEPT verlängert nicht nur die Intervalle zwischen größeren Umbauten, sondern erhöht auch die Effizienz der Anlagen im Betrieb.
Im Bereich Entwässerungsmaschinen liegt das Hauptziel in der Einführung verschleißfester Technologien für Scheibenfilter, Doppelsiebpressen und Schneckenpressen verschiedener Hersteller. Die neuen Abdichtungstechnologien, welche die Division entwickelt hat, werden bei bestehenden Maschinen nachgerüstet.
Im Bereich der Auflösung von Papierstoff, Ausschuss und Recyclingfasern wurde ein Entwicklungsprogramm zur Senkung des Energieverbrauchs eines Großteils der installierten Auflöser um bis zu 20 Prozent gestartet.
Im Bereich Automatisierung wurde ein neuer optischer Sensor zur Online-Messung der Fasereigenschaften auf den Markt gebracht. Dieser Sensor ist wesentlich wartungsärmer und braucht nicht so häufig nachgeeicht zu werden wie Produkte anderer Hersteller. Es ist dies ein entscheidender Schritt in Richtung vollautomatisierte Zellstoffproduktion.
Auch in Zukunft wird die Division moderne Technologien für Umbauten und Nachrüstungen bestehender Anlagen unabhängig vom ursprünglichen Lieferanten verfügbar machen, um die Kunden bei der Steigerung der Effizienz ihrer Anlagen zu unterstützen.