Entstaubungstechnik ohne Aufwand

Entstaubungsanlagen gelten in der Schüttgutindustrie meist als ein notwendiges Übel, das zwar sinnvoll ist, aber nicht besonders geliebt wird. Schließlich will man Rohstoffe produzieren, veredeln sowie verkaufen und sich nicht häufig um periphere Anlagen kümmern müssen. Geschäfts- und Werksleiter schreiben den Schutz der Arbeitnehmer sowie den der Umwelt gerne ganz weit oben auf ihre Fahnen, möchten allerdings mit den dazu notwendigen Anlagen im Tagesgeschäft möglichst wenig zu tun haben. Es soll schlicht funktionieren: ″Einbauen und dann vergessen″ lautet das Motto. Gleiches gilt für Schichtleiter oder Instandhaltungschefs. Die Produktion soll stets einwandfrei laufen, dafür wird alles getan, aber bitteschön nicht ständig ein oder gleich mehrere Filter austauschen müssen, denn damit macht der Betrieb keinen Umsatz.

In den 1980er Jahren entwickelte die Herding Filtertechnik im bayerischen Amberg ein Filtermedium aus gesintertem Polyethylen. Im Gegensatz zu den bis dato bekannten Gewebefiltermedien weisen die Herding-Sinterlamellenfilter einige Vorzüge auf, die den Wünschen der Kunden nach einer möglichst problemlosen und dauerbeständigen Entstaubungstechnik sehr entgegen kamen. Aus diesem Grunde wurde das Sinterlamellenfilter bald zu einem echten Verkaufsschlager und sorgte schlussendlich für einen großen Wachstumsschub beim Oberpfälzer Filterhersteller.

Die wesentlichen Vorteile lassen sich schnell aufzählen: Beim Sinterlamellenfilter handelt es sich um eine reine Oberflächenfiltration, so dass der zu entfernende – oftmals abrasive - Staub gar nicht erst ins Filtermedium eindringen und zu kurzen Standzeiten führen kann. Die Abreinigung erfolgt zwar ebenfalls mittels kurzer Druckluftstöße wie bei herkömmlichen Gewebefiltermedien (Jet-Pulse-Verfahren), allerdings bewegen sich die abzureinigenden Starrkörper-Filterelemente dabei nicht, weshalb sie kaum verschleißen. Es findet ganz schlicht keine Walkarbeit innerhalb des Filtermediums statt. Aufgrund der ständigen Bewegung eines Gewebefiltermediums beim Abreinigen, wird das Filtermaterial herkömmlicher Filteranlagen im Laufe der Zeit rasch zerstört. Bei abrasivem Quarzsand beispielsweise, wie der nachfolgend geschilderte Anwendungsfall zeigt, mussten die meisten Schläuche einer solchen Entstaubungsanlage bereits nach knapp einem Jahr getauscht werden, während die entsprechende Sinterlamellen-Filteranlage nach dieser Zeit noch gar keine Verschleißspuren aufweist. Im Gegenteil, die Amberger gewährleisten sogar eine problemlose Arbeitsweise für ganze fünf Jahre; im Vertrauen auf die hohe Verfügbarkeit ihrer Anlagentechnik. Es gibt sogar Kunden, die ihre Entstaubungsanlage noch nach 15 Jahren mit der Erstbestückung der Sinterlamellenfilter problemlos betreiben. Einbauen und dann vergessen, das ist bei dieser Entstaubungstechnik tatsächlich möglich.

Reine Oberflächenfiltration

Die Sinterlamellenfilter sind in der einfachsten Ausführung für Betriebstemperaturen bis 70 °C einsetzbar. Beim Einsatz der thermostabilisierten Variante HSL-C sind je nach Einbaulage Betriebstemperaturen bis zu 100 °C möglich. Auf Grund der Abreinigungscharakteristik lassen sie sich verglichen mit konventionellen Systemen mit einem sehr viel geringeren Abstand nebeneinander platzieren. Dies ermöglicht sehr kompakte Anlagenabmessungen. Zudem fällt der abgereinigte Staub schuppenartig nach unten in den Staubaustrag, anstatt erneut großzügig innerhalb der Entstaubungsanlage verteilt zu werden. Das ist nicht übertreiben, denn der eigentlich abzureinigende Staub wird bei konventionellen Filteranlagen oft nicht sofort zum Auffangbehälter oder einem anderen Austragsorgan befördert, sondern erneut an den Filtermedien anfiltriert.

Schlussendlich, das dürfte häufig der wichtigste Punkt sein, weisen die Herding Sinterlamellenfilter einen extrem hohen Fraktionsabscheidegrad von über 99,995 % auf, bezogen auf Mikropartikel. So liegt der erwartete Staubkonzentrationsgrad im Reingas bei weniger als 0,2 mg/m3. Die berufsgenossenschaftliche Maschinenprüfung einer solchen Filteranlage ergab mit Durchlassgraden von 0,00016 bis maximal 0,00068 % jederzeit deutlich niedrigere Werte als der in der EN 60335-2-69 für Staubklasse H geltende Grenzwert von 0,005 %. Im Unterschied zur EN-Norm wurde hierbei nicht mit einem Prüfaerosol, sondern mit einem realen Quarzfeinstaub getestet. Damit wurde bestätigt, dass die getestete Filteranlage mit den integrierten Sinterlamellenfiltern für die Luftrückführung selbst im Bereich von Gefahrstoffen wie beispielsweise Quarzfeinstaub eingesetzt werden kann.

Entstaubungsanlagen für Rohgasströme, die stündlich mehrere tausend  Kubikmetern bewältigen, bauen in der Regel sehr groß und schwer. Nicht nur der Transport zum Kunden stellt sich dann als schwierig dar, sondern vor allem auch der Aufbau vor Ort. Die Ingenieure aus Amberg entwickelten daher jüngst ein neues Baukastensystem, das sehr kompakt baut und sich daher sehr viel einfacher transportieren und installieren lässt. Die neue Baureihe mit dem Namen Maxx ist für Durchsatzleistungen bis über 1 Mio. m³/h geeignet.

Der Anwendungsfall

Das Unternehmen Strobel Quarzsand aus dem oberpfälzischen Freihung wurde 1876 gegründet und produziert heute in der vierten Generation mit rund 70 Mitarbeitern hochwertige Industriesande. Die jährlichen 750.000 t Rohsand gehen nahezu ausschließlich in die Industrie und werden zu Glasprodukten, Gießereiformsande und als Füllstoff für diverse Bauprodukte verarbeitet. Je nach Kundenwunsch werden Korngrößen zwischen 0,09 und 1,6 mm mittels Hochfrequenz-Siebmaschinen separiert und letztendlich zum Versand bereitgestellt. 70 % der aufbereiteten Quarzsande werden mittels Drehrohröfen feuergetrocknet. Im letzten Jahr entschloss sich die Geschäftsleitung zum Erwerb einer neuen Entstaubungsanlage. Aus den bisher gewonnen Erfahrungen mit Schlauchfilteranlagen entschied man sich bewusst für eine neue Anlage der Firma Herding mit ihren Sinterlamellenfiltern. Vor allem das Konzept der neuen Maxx-Anlage mit ihren sehr kompakten Abmessungen kam den Wünschen der Planer sehr entgegen. Dank der Modulbauweise erfolgte die Montage recht schnell und es galt nur normale Montagetätigkeiten und keine Schweißarbeiten vorzunehmen.

Der gasbefeuerte Drehrohrofen erzeugt am Ausgang maximal 100 °C. An der Filteranlage selbst kommen davon etwa 95 °C an. Die höchste Durchsatzleistung liegt bei 60.000 m³/h. Die Anlage verfügt über 108 Standardfilterelemente vom Typ HSL-C 1500/18. Der Abreinigungsvordruck beim Jet-Pulse-Verfahren liegt bei etwa 4,5 bar. Das Austragsorgan besteht aus einer Trogförderschnecke (maximale Förderleistung: 3.000 kg/h) und der Staub kann auf Grund des faserfreien Filtermediums zu 100 % dem Prozess wieder zugeführt werden.

Seit einem Jahr befindet sich die Entstaubungsanlage im Dauereinsatz (24 Stunden an sieben Wochentagen). Bis auf zwei routinemäßige Inspektionen zur vorbeugenden Instandhaltung seitens des Amberger Herstellers, der dieses bis dahin in Europa einmalige große Entstaubungskonzept ebenso gerne überwachen wollte, mussten keine weiteren Servicearbeiten seitens des Kunden durchgeführt werde. Vor allem Andreas Döbereiner, Teamleiter Instandhaltung der Firma Strobel, ist sehr begeistert. Schließlich mussten seine Mitarbeiter und er nicht ein einziges Mal ein Filterelement wechseln, was vor allem in der tiefen Nacht oder auch tagsüber im Hochsommer bei großer Hitze bei der Schlauchfilteranlage sehr mühsam und schweißtreibend war.

Die einzelnen Segmente der mehrteiligen neuen Entstaubungsanlage eignen sich je nach Anwendungsfall für Durchsatzleistungen von etwa 15.000 m³/h, die Segmente sind beliebig kaskadierbar. Inzwischen gibt es in Skandinavien drei weitere Anlagen für Volumenströme bis einer Millionen m³/h sowie in Tschechien eine Maxx-Anlage mit einer Durchsatzleistung von ebenfalls 60.000 m³/h. Bis dato laufen alle Anlagen äußerst klaglos und die Eigner sind hochzufrieden. So auch Günter Forster, Chef von Strobel Quarzsand, der sich mit seinen Mitarbeitern endlich verstärkt der eigentlichen Produktion zuwenden kann und nicht durch ständige Schlauchwechselarbeiten ausgebremst wird. Hocherfreut ist er nicht nur über den geringen Wartungsaufwand, sondern auch die damit verbundenen Kosteneinsparungen hinsichtlich benötigter Ersatzteile.

Besonders niedrige Reingaswerte

Die HSL-C-Filter ermöglichen beim Quarzsand der Firma Strobel besonders niedrige Reingaswerte von unter 0,2 mg/m³. Allgemein bekannt dürfte sein, dass Quarzfeinstaub, der Silikose (Lungenfibrose), umgangssprachlich: Staublunge erzeugen kann, besonders gesundheitskritisch ist. So erfolgt dessen Einstufung in die Klasse III der kanzerogenen Stoffe und damit galt bisher gemäß TA-Luft ein Emissionsgrenzwert von 1 mg/m³, verbunden mit einem Emissionsminimierungsgebot. Derzeit werden diese Grenzwerte von der EU und dem Bundesumweltministerium überarbeitet und die neuen sollen erst 2017 fest stehen. Für Quarzstaub besteht derzeit kein Arbeitsplatzgrenzwert (AGW). Den früheren AGW-Luftgrenzwert von 0,15 mg/m³ gilt es aktuell so weit wie möglich zu unterschreiten (Minimierungsgebot).

Die bisherigen strengen Grenzwerte können durch konventionelle Filteranlagen in der Regel nur schwerlich eingehalten werden, weshalb aktuell diese Überarbeitung stattfindet. Ob so etwas letztendlich zielführend ist, oder es nicht besser wäre, eine besonders hocheffektive Entstaubungstechnik, wie sie auch die Amberger anbieten, vorzuschreiben, sei einmal dahingestellt.

Die Abluft bei Strobel Quarzsand wird noch über einen Wärmeübertrager geleitet, bevor diese in die Umwelt gelangt. So lässt sich die Abgasenergie zum großen Teil wieder dem Prozess zuführen. Auf Grund des besseren Korrosionsverhaltens wurde Edelstahl als Material für die Abluftleitungen gewählt. Ein weiterer Punkt, der für einen problemlosen Langzeiteinsatz sorgen soll. Schließlich können sämtliche Wartungsarbeiten an der Entstaubungsanlage Produktionsausfälle von mehreren Stunden verursachen, die es schlussendlich zu vermeiden gilt.

1977 gegründet, produzierte Herding zunächst mobile Filtersysteme für Bohrgeräte, Blocktrenngeräte und anderen Steinbearbeitungsmaschinen. 1981 startete die Produktion der ersten Sinterlamellenfilter, ab 1985 folgten die klassischen HSL-Filter. Vor allem mit ihnen hat man seitdem großen Erfolg in der Entstaubungsanlagentechnik. In Amberg sind rund 250 Mitarbeiter tätig, weltweit beschäftigt das Unternehmen etwa 350 Mitarbeiter. Der Umsatz beträgt global über 50 Mio. Euro. Sehr viel Wert legen die Amberger auf Aus- und Weiterbildung. So wurde gerade am 26. September ein "Tag der offenen Tür″ veranstaltet, bei dem sich das Unternehmen vor allem auch den Schülern und Studenten präsentierte. Derzeit werden am Oberpfälzer Standort zwei neue Fertigungshallen mit einer Gesamtfläche von 1.800 m² gebaut. Das Investitionsvolumen beträgt 2,4 Mio. Euro.