Filtert nur, wo es nötig ist

Extruderabsaugung mit flexiblem Luftvolumenstrom

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15.09.2017 Filteranlagen sollten aus Kostengründen nur dort arbeiten, wo sie benötigt werden. Allerdings war es bislang nicht möglich, Nassabscheide-Anlagen in der Kunststoff-Industrie so flexibel zu gestalten, dass sich der Luftvolumenstrom an die Zahl der benötigten Extruder anpasst. Ein Anbieter von Absauganlagen hat das geändert und für BASF Leuna eine Anlage entwickelt, die genau dies kann und damit bis zu 30 % Energie spart.

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Entscheider-Facts für Betreiber

  • Filteranlagen, die unnötig absaugen, kosten Energie. Allerdings war es bisher nicht möglich, intelligente Systeme zu bauen, die erkennen, wo sie absaugen sollen und wo nicht.
  • Eine neuartige intelligtene Lösung erkennt, welche der Extrusionslinien stillsteht und sorgt dafür, dass die zweistufigen Venturi-Nassabscheideanlagen dort nicht arbeiten.
  • Das spart bis zu 30 % Energie und verbessert die Luft- und Arbeitsqualität.
  • Die anfallenden Schlämme werden in der produktionseigenen Kläranlage entsorgt.

Aufmacher

Die beim Extrudieren entstehenden Dämpfe muss der Betreiber zuverlässig absaugen. Bilder: Keller Lufttechnik

Bild 1

Die Venturi-Nassabscheideanlage regelt automatisch die benötigte Luftmenge nach.

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Am Chemie-Standort Leuna in Sachsen-Anhalt stellt BASF Leuna technische Kunststoffe her, unter anderem für die Weiterverarbeitung im Fahrzeug-, Maschinen- und Apparatebau.

BASF Leuna stellt seit über 50 Jahren technische Kunststoffe auf Polyamid-Basis her. Diese fertigt das Unternehmen aus Ultramid-Kunststoffgranulat auf neun Extrusionslinien. Dafür werden zuerst beim Compoundieren die Rohpolymere ausgeschmelzt. Im Extruder mischen und homogenisieren sich die Polymere anschließend mit anforderungsspezifischen Additiven, Füll- und Verstärkungsstoffen sowie Farbstoffen. Unter hohem Druck passiert der schmelzflüssige Kunststoff dann die Düse des Extruders. Dabei entstehen etwa spaghettidicke Stränge, die nach einer Abkühlung im Wasserbad zum Fertigprodukt, dem Granulat, zerkleinert werden.

Handlungsbedarf bei der Luftreinhaltung

Während der Extrusion gelangen mit Schadstoffen belastete Dämpfe in die Luft. Für die Konzentration dieser Stoffe in der Hallen- und Abluft gelten gesetzliche Grenzwerte. „Unsere Filteranlagen waren in die Jahre gekommen und die gesetzlichen Anforderungen hatten sich inzwischen erhöht. Diesen sowie den BASF-internen strengeren Vorgaben wurden wir nicht mehr gerecht. Es bestand daher dringender Handlungsbedarf“, berichtet Kristin Lorenz, Projektingenieurin bei BASF Leuna und zuständig für den Neu- und Umbau von Anlagen. „Unser Ziel war es, unsere Emissionen zu verringern und die Arbeitsbedingungen zu verbessern.“

Die neue Absaugung sollte möglichst flexibel und energieeffizient sein. „Wir arbeiten mit einem Umweltmanagement-System nach ISO 50001 und sind daher in dieser Hinsicht besonders anspruchsvoll“, erläutert Lorenz. Außerdem war die Ausfallsicherheit der Absaugung ein wichtiger Aspekt bei der Beauftragung. „Ohne die Filteranlagen steht bei uns die Produktion still.“

Zweistufiger Venturi-Nassabscheider

Keller Lufttechnik entwickelte ein Abscheidekonzept, das allen Anforderungen des Kunststoff-Produzenten entsprach. „Für die Extruderabsaugung ist ein Nass­abscheider das System der Wahl“, erläutert Erhard Röhner, Projektverantwortlicher bei Keller Lufttechnik. „Wir realisierten bei BASF in Leuna eine zweistufige Venturi-Nassabscheideanlage.“ Das bedeutet: Eine Vordüse bestäubt die abgesaugte Luft bereits in der Rohrleitung. Dadurch verbindet sich ein Teil der luftfremden Stoffe mit den Wassertropfen, setzt sich ab und lässt sich ausleiten. Im Abscheider erhält die Luft dann eine zweite Dusche. Die Rotation im Anlagengehäuse scheidet die benetzten restlichen Staubpartikel ab.

Durch diese Technik weist die Abluft bei BASF in Leuna bessere Werte auf: Der Fremdstoffanteil ist auf unter 1 mg/m³ gesunken. Eine Rückführung der Luft in die Halle ist trotzdem nicht empfehlenswert: „Die Luft ist dazu einfach zu feucht und die Gerüche bekommt auch die beste Filteranlage nicht ganz heraus“, ergänzt Röhner.

Luftmenge passt sich automatisch an

Neun Extruder sind mit dem zentralen Abscheider verbunden. An jeder Linie saugt die Anlage mit einem Luftvolumenstrom von 3.000 m³/h ab. „Das bedeutete bislang, dass eine solche Gesamtanlage permanent mit einem Luftstrom von 27.000 Kubikmetern pro Stunde betrieben werden muss – egal, ob alle Linien in Betrieb sind oder nicht. Mehr Flexibilität zu realisieren, hieß bisher, für jede Extruderlinie einen separaten Nassabscheider vorzusehen – eine teure Lösung“, berichtet Mario Borst, Ingenieur bei Keller. Das Unternehmen hat diese Herausforderung angenommen und eine zentrale Anlage konzipiert, die sich dem tatsächlichen Absaugbedarf anpasst. Dafür erkennt eine Unterdruckregelung den aktuellen Betriebszustand und regelt über einen Frequenzumrichter automatisch die Luftmenge entsprechend nach. Bis zu drei Linien können die Beschäftigten abschalten, ohne dass die Absaugleistung an den verbleibenden Linien abfällt.
„Auf diese Weise spart das Unternehmen, wenn Linien außer Betrieb sind, bis zu 30 Prozent der sonst benötigten Energie ein“, erklärt Borst. Im Winter ergibt sich in der beheizten Halle ein weiterer Einspareffekt: Durch die Luftvolumenstrom-Anpassung sinkt die Luftwechselrate in der Halle, und es ist weniger Energie nötig, um die kalte Frischluft zu erwärmen.

Schlammentsorgung in internen Anlagen

In Bezug auf die Entsorgung der entstehenden Schlämme hat der Lösungsanbieter die Anlage an das System der BASF in Leuna angepasst. Normalerweise läuft das Waschwasser in einem Kreislaufsystem, und der Schlamm mit den Fremdstoffen wird abgetrennt und separat entsorgt. Lorenz: „Für uns ist es jedoch günstiger, das Wasser-Schlamm-Gemisch regelmäßig als Abwasser in die Kläranlage einzuspeisen, die der Standortbetreiber zur Verfügung stellt. Wir haben insgesamt sehr gute Erfahrungen damit gemacht“, erklärt Lorenz, denn „heute ist die Luft viel sauberer als früher“. Um die gewünschte Anlagenverfügbarkeit zu ermöglichen, legte sich der Kunststoffproduzent ein umfangreiches Ersatzteilpaket zu. „Wir sind bei der Zusammenstellung den Empfehlungen von Keller Lufttechnik gefolgt und damit bisher gut gefahren.“ Auch einen Wartungsvertrag schloss das Unternehmen mit dem schwäbischen Hersteller ab. 1710ct999

Powtech 2017 Halle 4 – 350

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Heftausgabe: September 2017

Über den Autor

Michael Hack, Marketingreferent bei Keller Lufttechnik
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