Erst der Versuch, dann die Bestellung

Förderluft effizient erzeugen

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08.11.2016 Wer an Druckluftförderung denkt, denkt meist an Pulver. Aber auch richtig harte Brocken wie Holzhackschnitzel mit einem Volumengewicht von 600kg/m3 lassen sich mit der richtigen Technik transportieren. Im Anwenderbericht lesen Sie die Details.

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Entscheider-Facts für Betreiber

  • Investitionsentscheidungen wollen gut überlegt sein. Bei größeren Anlagen basieren diese allerdings häufig auf theoretischen Überlegungen und Beratung. Denn anders als beim Autokauf können Betreiber in der Regel nicht einfach ein baugleiches Modell „Probe fahren“.
  • Im Beispielfall war dies aber genauso: Der Anbieter stellte ihm über den Verlauf eines Vierteljahres eine Versuchsanlage zur Bereitstellung der für den Transport von Hackschnitzeln benötigten Förderluft zur Verfügung.
  • Auf Basis der ermittelten Daten erhielt der Betreiber dann ein auf seine Bedürfnisse zugeschnittenes System.

Am Anfang stand eine Frage: Ist es möglich, feuchte Holzhackschnitzel mit einem Volumengewicht von 600 kg/m³ mit Druckluft über ein Rohrleitungssystem auf 45 m Höhe zu transportieren und dort in einen Silo einzutragen? Zellstoff Stendal kann dies mit „ja“ beantworten. Hierfür setzt das Unternehmen einen Aerzen Drehkolbenverdichter der Baureihe Delta Hybrid ein, dessen Druckluft feuchte Hackschnitzel pneumatisch transportiert. Tag für Tag 96.000 kg – und das mit hoher Wirtschaftlichkeit. Denn vor der Kaufentscheidung ermittelten Betreiber und Hersteller die erforderliche Leistung durch eine Leihanlage von Aerzen Rental.

Abweichungen zwischen Planung und Realität

Von der Zerkleinerung der angelieferten Baumstämme zu Hackschnitzeln bis zum fertigen Zellstoff sind im Werk Stendal viele Produktionsschritte erforderlich: Am Beginn steht der Aufschluss des Zellstoffs in einem diskontinuierlichen Kochverfahren. Anschließend nimmt der gekochte Zellstoff seinen Weg über den Zellstoff-Lagertank und den Mischbehälter in die Sortierung. Hier sortiert der Betreiber im Kochvorgang nicht aufgeschlossene Holzhackschnitzel aus und lagert sie in einem senkrecht stehenden Ästesilo zwischen. Eine Zellenradschleuse am Boden des Silos fördert die noch nicht aufgeschlossenen feuchten Hackschnitzel dann pneumatisch zurück in das Hackschnitzel-Silo, von wo sie die Anlage dem Produktionsprozess erneut zuführt. Das Konzept für den pneumatischen Transport der Hackschnitzel wurde ursprünglich für ein trockenes Medium ausgelegt und mit einem Drehkolbengebläse eines ausländischen Herstellers realisiert. Durch den nicht geplanten hohen Feuchtigkeitsanteil der zu transportierenden Hackschnitzel kam es deshalb häufiger zum Ausfall des Gebläses. Außerdem gelangte bei Prozessstörungen reine Lauge in den Ästesilo, die dann in der zunächst waagerecht verlegten Druckleitung von der Zellenradschleuse unter dem Ästesilo in das Gebläse zurücklaufen konnte, was zu einem erhöhten Verschleiß des Aggregates führte. „Durch ein neues Rohrleitungskonzept für die zunächst waagerecht verlegte Druckleitung zwischen Gebläse und Zellenradschleuse hätten wir den Rücklauf von Lauge in das Gebläse zwar verhindern können. Damit hätten wir aber nur einen Teil der Probleme gelöst. Wir strebten jedoch eine ganzheitliche Lösung an, weil auch die Ersatzteil-Versorgung für unser ausländisches Gebläse zunehmend problematisch wurde. Benötigte Teile konnten nur noch im Ausland sehr teuer und mit längeren Wartezeiten beschafft werden. Deshalb haben wir das Gesamtsystem unserer pneumatischen Förderung neu betrachtet und nach besseren Alternativlösungen gesucht“, erklärt Dirk Würsig. Der Betriebsingenieur Mechanik bei Zellstoff Stendal nennt als wichtigste Zielpunkte:
1.    Einsatz eines Verdichters aus deutscher Herstellung;
2.    Änderung der Rohrleitungsführung zwischen Verdichter und Zellenradschleuse, um den Rückfluss von Lauge zu verhindern;
3.    Ansaugung der Verdichtungsluft über eine Rohrleitung direkt von außerhalb des Gebäudes und nicht mehr wie bisher aus der laugengeschwängerten Umgebung des Verdichters, um eine schnelle Sättigung der Ansaugfilter und eine Korrosion des Gehäuses zu verhindern.

Erst der Versuch, dann die Bestellung

Vor der Kaufentscheidung für ein Förderluft-Aggregat wollte der Betreiber aber nichts dem Zufall überlassen. Deshalb integrierte er im Jahr  2012 für circa drei Monate ein reichlich dimensioniertes Leihgerät. „Die Firma Aerzen kannte ich aus meiner früheren Tätigkeit und habe sie dort als sehr kompetenten Partner kennengelernt. Mit dieser Leihanlage aus der Baureihe Delta Hybrid konnten wir vor der Kaufentscheidung wichtige Erfahrungen sammeln und bisher nicht bekannte Betriebsparameter abgleichen. Diese Leihanlage war drehzahlgeregelt, sodass wir unsere optimale Druckluft-Bedarfsmenge, den optimalen Betriebsdruck und Reserveleistungen für zukünftige Produktionserweiterungen bereits im Vorfeld präzise ermitteln konnten. In dieser Testphase konnten wir die ideale Größe unserer Neuanlage für eine optimale Bedarfsdeckung und für höchste Energieeffizienz punktgenau bestimmen. Wir haben in dieser Probephase eng mit dem Anbieter zusammengearbeitet und alle technischen Probleme im Vorfeld gelöst“, betont Würsig. Die Probeanlage wurde über flexible Schläuche in das bestehende Konzept eingebunden, sodass es möglich war, die neue Anlage nach Abbau des alten Gebläses am bisherigen Standort der Altanlage ohne Unterbrechung der Förderluft-Produktion wieder zu installieren. Nach zusätzlichen Stahlbau- und Rohrleitungsarbeiten konnte der Anwender die Anlage – ebenfalls ein Drehkolbenverdichter aus derselben Baureihe wie die Leihanlage – dann im Oktober 2012 in Betrieb nehmen.

Frequenzregelung nicht mehr nötig

Im Gegensatz zur Versuchsanlage ist dieses Aggregat allerdings nicht frequenzgeregelt, sondern arbeitet mit fester Drehzahl, da alle Anlagen-Parameter bereits im Vorfeld mit der Versuchsanlage ermittelt werden konnten. Bei dieser standardmäßigen Anlage wurde auf Wunsch des Betreibers lediglich ein kundenspezifisches Motorfabrikat eingesetzt. Außerdem ist das Gehäuse in Edelstahl ausgeführt, um Korrosion zu verhindern. Sicherheitsventile und ein Druckbegrenzungsventil schützen das Aggregat gegen Überlast, sobald der Gegendruck in der Zellenradschleuse oder in dem nachgeschalteten Equipment größer wird als der Förderdruck des Drehkolbenverdichters. Mit der Anlage transportiert das Unternehmen seitdem täglich 96.000 kg Hackschnitzel mit einem Volumengewicht von 600 kg/m³ in einer Rohrleitung mit 129 mm Durchmesser über eine horizontale Entfernung von maximal 41 m und eine Höhe von 46 m. Die in der Rohrleitung enthaltenen sieben Krümmer (insgesamt 560°: 5 x 90°, 1 x 72°, 1 x 34°) und die durch sie verursachten Druckverluste konnten die Projektverantwortlichen durch die Versuche mit der Leihanlage im Vorfeld optimal erfassen und bei der Auswahl der Neuanlage berücksichtigen. Für mögliche Kapazitätssteigerungen rechneten die Ingenieure Leistungsreserven bei Druck und Förderleitung ein, wobei der Riemenantrieb des Aggregats erforderliche Anpassungen durch Austausch der Riemenscheiben und/oder des Motors problemlos ermöglicht.

Stufenweise Redundanz schaffen

Bestandteil des Projektes war neben dem Drehkolbenverdichter auch eine Ersatz-Gebläsestufe. Dazu Würsig: „Für eine komplette Redundanzanlage fehlt der Platz. Diese Ersatzstufe liegt bei uns auf Lager, sodass wir in einem möglichen Schadensfall die Stufen 1:1 mit eigenem Personal tauschen und so schnell und kostengünstig reagieren zu können.“ Einen Wartungsvertrag schloss der Betreiber nicht ab. Von den Sollwerten abweichende Drücke in der Druckleitung zum nachgeschalteten Anlagen-Equipment erfasst ein Druckmessschalter, der diese an die Hauptwarte meldet. Störungen der Anlage leitet das System lediglich als Sammelstörmeldung an die Hauptwarte weiter. „Die Förderluft für die feuchten Hackschnitzel ist bei uns zwar nur ein ganz kleines Rädchen im Getriebe unseres gesamten Produktionsablaufs. Sie ist aber unverzichtbar für einen vollautomatischen und störungsfreien Betrieb unserer gesamten Produktionsanlagen. Durch die Ermittlung der erforderlichen Leistungsparameter im Vorfeld während der Probephase mit dem Leihkompressor konnten wir diese Anlage auch optimal auf unsere Bedürfnisse abstimmen, sodass wir die Förderluft jetzt auch mit höchster Energie-Effizienz erzeugen. Und was für uns ganz wichtig ist: Wir haben durch die Installation des Drehkolbenverdichters jetzt eine sehr sichere Förderluft-Versorgung. Denn bei deren Ausfall müssten wir die erneut zu kochenden Hackschnitzel ausschleusen und könnten sie nicht in den Produktionsprozess zurückführen. Außerdem schätzen wir durch unsere Entscheidung für das deutsche Fabrikat die kurzen Wege zum Hersteller und die Kompetenz unserer Ansprechpartner.“

Zum Leihgerätanbieter: Mieten statt kaufen

Aerzen Rental mit Firmensitz in Duiven/Holland verfügt über 150 elektrisch angetriebene, bedarfsabhängig über Frequenzumrichter regelbare Drehkolbengebläse, Drehkolbenverdichter, Niederdruck-, Hochdruck- und Schraubenverdichter (Gesamtkapazität 350.000 m³/h, Volumenströme 120 bis 5.500 m³/h, Druckbereiche von -0,7 bar Unterdruck bis 10,5 bar Überdruck). Die Aggregate erzeugen fast ausschließlich sofort absolut ölfreie Druckluft gem. ISO 8573-1 Klasse 0. Der Dienstleister ist rund um die Uhr zu erreichen. Alle Anlagen sind zur Stapler- oder Kranverladung mit Transportrahmen ausgestattet und für Außenaufstellung ausgerüstet.

Hier gelangen Sie zum Maschinenbauer und hier zum Leihgerät-Anbieter.

Auf unserem Portal finden Sie weitere Beiträge zum Thema Druckluft.

Heftausgabe: November 2016

Über den Autor

Norbert Barlmeyer, freier Journalist für Aerzener Maschinenfabrik
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