Effektivität gesteigert

Filtermedien und Filtersysteme für die Entstaubungstechnik

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13.08.2013 Staub – oft nicht nur lästig, sondern auch sehr gefährlich. In der Chemie-, Pharma- wie auch  inder  Nahrungsmittelindustrie ist die Planung von Entstaubungsanlagen durch das weite Spektrum der Betriebsbedingungen und die Zusammensetzung der Gasströme eine Aufgabe, die hohe Professionalität und Erfahrung verlangt.

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Entscheider-Facts Für Betreiber


  • Die Fortschritte in der Fasertechnologie und die neuesten Methoden der Anwendung von Chemiefasern in der Filtrationstechnik haben die Effektivität von Entstaubungsanlagen deutlich gesteigert.
  • Die Ausgestaltung der Filterpatronen hat Einfluss auf die Entwicklung der Entstaubungsanlagen, die ohne Leistungsverluste in ihrem Bauvolumen reduziert werden konnten.
  • Anwendungsbeispiele zeigen, dass der seit Jahrzehnten erhobenen Forderung der Industrie nach einfacherer und servicefreundlicherer Wartung von Entstaubungsanlagen entsprochen werden kann.

Die optimale Auswahl der Filtermedien und die darauf abgestimmte Anlagentechnik ist eine Voraussetzung, die von Systemanbietern, die über eine eigene Forschung- und Entwicklung in der Faser- und Gewebetechnologie sowie der Herstellung von Filtermedien verfügen, am besten erfüllt werden kann. Hohe Abscheideleistung bei wirtschaftlichem Energieeinsatz, Chemikalien- und Abrasionsbeständigkeit sowie das Beachten der Atex-Richtlinien gehören zum Standard für die meisten Einsatzbereiche. Hinzu kommt die Aufgabe, wertvolle Stäube zurückzugewinnen.

Filtermedien einer neuen Generation
Mit den Filtermedien Ultra-Web und Dura-Life ist es gelungen, die Effektivität der damit ausgestatteten Entstaubungsanlagen deutlich zu verbessern und die Wartungskosten zu senken. Filter mit der Ultra-Web- und Dura-Life-Technologie gehören in fast allen Torit-DCE-Entstaubungsanlagen von Donaldson zur Standardausrüstung und werden auch als Ersatzfilterelemente für die Entstaubungsanlagen anderer Hersteller angeboten.
Ultra-Web ist ein Filtergewebe, bestehend aus Nanofasern, die in einem Elektrospinnverfahren erzeugt werden. Auf diese Weise entstehen sehr feine, regelmäßige Fasern mit Durchmessern von nur 0,2 bis 0,3 µm. Das hat den Vorteil, dass Partikel im Submikro- und Mikrobereich schon an der Filteroberfläche zurückgehalten werden und sich nicht erst in der Tiefe des Filtermediums absetzen. Die Konsequenz: Die Partikel lassen sich leichter mit geringem Druck abreinigen. Das erhöht die Standzeit der Filter.
Der weltweite Einsatz bei unterschiedlichsten Voraussetzungen und Staubeigenschaften zeigt, dass diese Filterpatronen eine bis zu zweifach längere Standzeit aufweisen als herkömmliche Filter, die aus reiner Zellulose oder aus einer Zellulose-Synthetik-Mischung hergestellt werden. Zugleich werden auch deutlich kleinere Partikel zuverlässig zurückgehalten: Bei Staubpartikeln von 1 mm sorgen Filter mit dem Ultra-Web-Medium für 40 % bessere Filtrationsergebnisse, bei Staubpartikeln von 0,5 µm sind es sogar 58 %. Die Filtration ist somit zugleich gründlicher und kostensparender.
Die Filter weisen eine Rückhalterate von 99,9 % für Staubpartikel von 0,2 bis 2 µm auf. Für Staubpartikel von 0,5 µm beträgt der Abscheidegrad 99,999 %. Damit erfüllt das Medium höchste Industriestandards und entspricht der BIA-Klassifizierung M. Das Filtermedium ist in verschiedenen Qualitäten – unter anderem. in flammhemmender Ausführung – und in Verbindung mit unterschiedlichen Substraten, zum Beispiel synthetischen Polyestermedien, verfügbar. Damit bietet das Medium ein breites Anwendungsfeld, das von der klassischen Entstaubung über das Absaugen von Laserrauch und der Pulverbeschichtung bis zu sensiblen Anwendungen in der Chemie- und Nahrungsmittelproduktion reicht.
Filtertaschen und -schläuche aus dem Dura-Life-Filtermedium gehören seit Jahren zur Standardausrüstung der Torit-DCE-Entstaubungsanlagen und werden auch in großem Umfang in Fremdanlagen eingesetzt, da sie im Vergleich zur Ausrüstung mit konventionellen Filtermedien eine zwei- bis dreifach längere Standzeit aufweisen. Möglich wurde dies durch den Einsatz eines neuen Produktionsverfahrens: Die Hochdruckwasserstrahltechnik erlaubt die Verarbeitung von feinen Polyesterfasern zu einem für die Staubfiltration hochwirksamen und stabilen Vlies mit geringer Porenweite. An der glatten Oberfläche des Filtermediums werden die Staubpartikel so effektiv zurückgehalten, dass die Abreinigung viel einfacher, mit geringem Druck und mit geringer mechanischer Belastung, erfolgen kann. Es setzen sich deutlich weniger Partikel in der Tiefe des Mediums ab, wo sie durch Abreinigung nur noch sehr begrenzt zu entfernen sind und den Differenzdruck erhöhen. Der Vorteil für den Anwender: Trotz längerer Standzeit und höherer Filterleistung bleibt der Differenzdruck stabil. Die Standzeitverlängerung muss also nicht durch höheren Energieaufwand „erkauft“ werden.
Bei der Entwicklung dieser Filtermedien spielte der Nachhaltigkeitsfaktor Energie eine wichtige Rolle. Denn mit beiden Filtermedien ist es nicht nur gelungen, die Filtrationsleistung zu erhöhen und die Wartungskosten zu reduzieren, sondern auch den Energiebedarf der Entstaubungsanlagen zu senken.

Entstaubungsanlagen:
Viele Kriterien sind entscheidend

Mit der Auswahl des Filtermediums ist noch keine Entscheidung über Bauart der Entstaubungsanlage gefallen. Die Anlagen können als zentrale Reinigungssysteme oder als dezentrale Entsaubungseinheiten ausgeführt werden. Auch einbaubare Einheiten stehen zur Verfügung, und es gibt Komplettlösungen „von der Stange,“ beispielswesie für kleine Durchflussmengen oder für definierte Anwendungen wie etwa Siloanlagen.
Die Powercore-Entstaubungstechnik ist ein flexibel einsetzbares System für ein breites Einsatzspektrum. Dabei erweist sich das geringe Bauvolumen als entscheidender Vorteil, auch für das Umrüsten und Erweitern schon bestehender Anlagen.
Das Kernstück der Technologie sind die Filter-Packs. Als Filtermedium kommt das Ultra-Web-Nanofaserfiltermedium zum Einsatz, das zu Kanälen geformt ist, die die Partikel ohne Tiefenbelastung  abscheiden. Diese Entstaubungstechnologie ist die Voraussetzung für das „Downsizing“ im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen mit Filterschläuchen oder -patronen. Mit Ultra-Web gelingt es, einen effizienteren Staubkuchen an der Filteroberfläche zu generieren, als dies mit konventionellen Gewebefiltern aus tiefenbelastetem Standard-540-g/m2-Polyester möglich ist. Anwendungsspezifische Ausführungen der Filter-Packs stehen für spezielle Anforderungen zur Verfügung, um beispielsweise den Atex-Richtlinien zu entsprechen.
Die Filter-Packs haben ein geringes Gewicht und können problemlos von einer Person gehandhabt werden. Mussten bisher rund 10 min für den Austausch
eines üblichen Filterschlauches oder eines Patronenfilters aufgewendet werden, reduziert sich dieser Zeitaufwand mit den Powercore-Filter-Packs auf nur 2 min. Gleichzeitig konnte die Filtrationseffizienz erheblich gesteigert werden. Unabhängige Labortests bestätigen: Die Filter-Packs reduzieren die Emissionen im Vergleich zu Standard-Polyestertaschen um bis zu 78 %.
Auch hat sich in Praxistests gezeigt, dass die Druckverluste durch den Einsatz des Ultra-Web-Nanofaserfiltermedium geringer sind. Das wirkt sich positiv auf den Energieverbrauch aus.
Alle Powercore-Entstaubungsanlagen verfügen über ein hoch wirksames Impuls-Abreinigungssystem. Die Impulsströmung erfasst das komplette Filter-Pack und verbessert die Filtereffizienz, indem der Druckabfall gering gehalten und die Standzeit verlängert wird.
Im Vergleich zu konventionellen Baghouse-Entstaubungsanlagen sind bei gleich großem Luftvolumenstrom Powercore-CPC-Entstaubungsanlagen um bis zu 50 % kleiner. Der Vergleich zu konventionellen Siloentstaubungsanlagen ist sogar noch deutlicher: Poweccore-CPV-Siloentstaubungsanlagen sind bis zu 70 % kleiner und für Volumenströme von 1.200 bis 27.000 m3/h verfügbar.

Beispiele aus der Praxis
Verstopfungen und Blockaden der Filter sind bekannte Herausforderungen beim Einsatz von Entstaubungsanlagen in der Dämmstoffproduktion. Die eingesetzten Chemie- oder Naturfasern neigen häufig zur Klumpen- und Brückenbildung. Ein aktuelles Beispiel aus der Dämmstoffherstellung im holländischen Isover-Werk in Etten-Leur zeigt die Leistungsfähigkeit von Powercore bei faserhaltigen und sehr feinen Stäuben. Während des Produktionsprozesses werden die Glasfasern durch Additivierung und Hitzeeinwirkung verbunden, so dass Fasermatten entstehen, die anschließend auf die gewünschten Maße geschnitten werden. Beim Schneiden dieser Matten entsteht Schneidstaub, der abgesaugt werden muss. In den Baghouse-Filteranlagen, die der Anwender bisher einsetzte, kam es häufig zu Verstopfungen und Brückenbildungen, weil die Fasern zum Verklumpen neigen. Im Ergebnis mussten die Filter häufig geöffnet und der interne Materialstau beseitigt werden.
Durch den Austausch der alten Anlage gegen eine Powercore-CPC-Anlage für einen Volumenstrom von 20.000 m3/h ist dieses Problem beseitigt: Es ist seit gut einem Jahr zu keiner Brückenbildung mehr gekommen. Und auch in einem weiteren Punkt werden die Anforderungen mehr als erfüllt: In den zwölf Monaten Laufzeit hat es nur eine minimale Erhöhung des Differenzdrucks gegeben, so dass eine sehr lange Standzeit der Filter zu erwarten ist.
Ein Hersteller von Vorprodukten für Tiernahrung musste nach einer Staubexplosion während der Wartung seiner zentralen Entstaubungsanlage neue Filteranlagen installieren, die den Atex-Vorschriften entsprechen. Dabei stand der Hersteller unter großem Zeitdruck, weil die Produktion möglichst rasch wieder anlaufen sollte, nachdem die Schäden der Explosion beseitigt waren.  Statt der zentralen Anlage sollten zehn kompakte Entstaubungseinheiten mit Powercore-Filtertechnik auf den 24 m hohen Silos montiert werden. Um die Installation zu vereinfachen und die Kosten für das Mieten eines großen Fahrzeugkrans zu sparen, wurden die Entstauber jeweils in drei Bauteilen angeliefert, von denen keines schwerer als 200 kg war. Dies ermöglichte die Montage mit Hilfe eines vorhandenen kleinen Elektrokrans, der zu Wartungszwecken an den Silos angebracht war.
Seit der Installation sind die Filtereinheiten, die für einen Durchsatz von 1.200 m3/h ausgelegt sind, rund um die Uhr im Einsatz. Der Anwender konnte seine Produktionsmengen erhöhen und profitiert von den deutlich verkürzten Zeiten für den Filterwechsel.

Erfolgreich in einem
großen Einsatzspektrum

Inzwischen wird die Powercore-Entstaubungstechnik in zahlreichen Unternehmen aus unterschiedlichen Branchen erfolgreich eingesetzt. Nicht nur durch das geringe Bauvolumen und die langen Filterstandzeiten, sondern besonders durch den einfachen Filteraustausch ist der entscheidende Schritt zu einer neuen, besseren Entstaubungstechnologie gelungen. Die Anwendungen zeigen, dass der seit Jahrzehnten erhobenen Forderung der Industrie nach einfacherer und servicefreundlicherer Wartung von Entstaubungsanlagen entsprochen werden kann.

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Heftausgabe: August 2013
Susanne Fulko, Manager Communications, Donaldson Filtration Deutschland

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Susanne Fulko, Manager Communications, Donaldson Filtration Deutschland
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