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Verfahrenstechnik 4/2017

Verfahrenstechnik 4/2017

SPECIAL I HANNOVER MESSE

SPECIAL I HANNOVER MESSE Abwasseraufbereitung Schraubengebläse spart Kosten Drehkolbengebläse sind in der Industrie weit verbreitet. Seit einigen Jahren etablieren sich zunehmend Schraubengebläse in den klassischen Niederdruckanwendungen. Diese reichen von der Belüftung von Flüssigkeiten, über die Luftzufuhr zu Feuerungsanlagen bis zur pneumatischen Förderung von Schüttgütern und der Fluidisierung. Autoren: Dipl.-Ing. Marcus Jungkunst, Produktsupport, Dipl. Betriebswirtin Daniela Koehler, Pressesprecherin, beide Kaeser Kompressoren SE, Coburg Bei der Herstellung von Käse in großem Stil ist immer auch Wasser im Spiel – sei es als Bestandteil des Produktionsprozesses oder sei es für Reinigungszwecke. Das ist auch bei der Käserei Goldsteig der Fall. Dort wird das Abwasser in großen Tanks gesammelt und soweit aufbereitet, dass es in die Kanalisation geleitet werden kann. Die Reinigung selbst erfolgt – wie in der biologischen Wasseraufbereitung üblich – mithilfe von geeigneten Bakterienstämmen, die auf ausreichende Sauerstoffzufuhr angewiesen sind. Den lebensnotwendigen Sauerstoff erhalten diese Bakterien von Gebläsen, die Druckluft in die Wasserbecken oder -tanks einblasen. Da die Gebläse nahezu ständig im Einsatz sind, beanspruchen diese in der Regel auch rund die Hälfte des Energiebedarfs der Wasseraufbereitung. Deshalb lohnt sich ein näherer Blick auf die Drucklufterzeugung zur Belüftung der biologischen Reinigung. In der Regel versteckt sich genau dort ein sehr hohes Einsparpotenzial. Besonders dann, wenn durch technischen Fortschritt Maschinen mit neuer Technologie auf den Markt kommen, die richtig eingesetzt, deutlich energieeffizienter arbeiten. Bei Goldsteig standen Modernisierungen der Belüftung an. Dies war eine gute Gelegenheit, die Anlage insgesamt auf den Prüfstand zu stellen und auch im Hinblick auf mögliche Energiekosteneinsparungen im Gebläsebereich etwas zu tun. Bisher war bei der Käserei ein klassisches Drehkolbengebläse im Einsatz. Nach genauer Prüfung fiel die Wahl auf ein brandneues Schraubengebläse. Die Wasseraufbereitung in der Käserei weist eine relativ hohe Einblastiefe auf, bei der Drehkolbengebläse an ihre thermischen Belastungsgrenzen kommen. In einem solchen Fall sind Schraubengebläse von Vorteil, weil sie durch den Einsatz einer wesentlich effizienteren Verdichtungstechnologie deutlich niedrigere Betriebstemperaturen als Drehkolbengebläse aufweisen, sodass auch bei einer Druckerhöhung um 1000 mbar, der sich durch die bei Goldsteig vorhandene hohe Einblastiefe ergibt, ein zuverlässiger Betrieb auf Dauer sichergestellt ist und weniger Wärme in die Bioreaktoren eingetragen wird. Deutlich geringere Kosten Ein weiterer Grund für den Wechsel der Technologie war, dass durch den Einsatz von Schraubengebläsen der Leistungsbedarf für die Drucklufterzeugung um 28 % gesenkt werden konnte. Schraubengebläse 44 VERFAHRENSTECHNIK 4/2017

Schüttguttechnik GmbH & Co. KG Wir sind Optimierer für: Durch die besondere Geometrie der Rotoren des Schraubengebläses wird bereits im Verdichterblock der Druck erhöht sind zwar in der Investition etwas teurer, aufgrund ihrer erheblichen Energieeinsparungen kann sich deren Anschaffung aber bereits in einem Zeitraum von 1,5 bis zwei Jahren amortisieren. Mit dem Blick auf die Geometrie der Rotoren wird der wesentliche Unterschied zwischen den beiden Verdichtertechnologien bereits erkennbar. Haupt- und Nebenrotor bei den Drehkolbengebläsen sind vom Querschnitt her gleich, zum Beispiel sind beide dreiflügelig und verlaufen in Längsrichtung geradlinig. Die Größe des zwischen Zylinder und den Rotorflügeln eingeschlossenen Volumens bleibt während der Rotordrehung bzw. des Verdichtungsvorgangs konstant. In der Thermodynamik wird dies als isochore Verdichtung bezeichnet. Der Druck baut sich nach dem Verdichter in der Prozessleitung durch stetiges Nachschieben von Luftmolekülen gegen die dort herrschenden Widerstände auf. Schraubenverdichter, die im Niederdruckbereich als Schraubengebläse bezeichnet werden, haben schraubenförmige Rotoren, die ineinandergreifen. In den Nuten beider Rotoren wird die Ansaugluft eingeschlossen, das Volumen im Laufe der Rotordrehung stetig reduziert und zuletzt durch das sogenannte Auslassfenster ausgeschoben. Es findet somit bereits im Inneren des Verdichters eine Volumenverringerung und damit Druckerhöhung statt. Das Verhältnis Ein- und Austrittsvolumen wird durch die Geometrie der Rotoren und des Auslassfensters bestimmt, der Verdichtungsvorgang entspricht vom Prinzip her der isentropen Verdichtung. Ihr Vorteil: Das Ausschieben eines bereits verkleinerten Luftvolumens gegen den in der Prozessleitung vorherrschenden Druck erfordert weniger Verdrängungsarbeit und spart somit Energie, gerade bei höheren Drücken. Schraubengebläse wie im Fall Goldsteig verfügen über technische Besonderheiten, die ihre Effizienz im Vergleich zu Schraubengebläsen der ersten Generation nochmal deutlich steigern. Möglich wird dies durch eine besonders geschickt gestaltete Geometrie der Verdichter-Rotoren, wie z. B. das Sigma-Profil, das sich durch einen besonders hohen Liefer- bzw. volumetrischen Wirkungsgrad auszeichnet. Darüber hinaus weisen neue Schraubengebläse ein intelligentes Schmier- und Kühlkonzept auf, das sowohl einen externen Ölkühler als auch eine Öldruckschmierung samt Ölpumpe, Öldruckleitungen und Ölfilter überflüssig macht. Zusätzlich ist der Verdichterblock mit einem wirkungsvollen Dichtungskonzept versehen, das auch ohne Evakuierung der Ölräume durch eine zusätzliche Vakuumpumpe zuverlässig abdichtet und nicht die Gefahr von Öleintrag in sich birgt, wie das bei älteren Schraubengebläsen der ersten Generation mitunter der Fall sein kann. Der Verzicht auf unnötige Hilfsaggregate senkt nicht nur den Energieverbrauch der Maschine, sondern erhöht zusätzlich deren Langlebigkeit. Einfache Installation Eine weitere Besonderheit der hauptsächlich für Druckerhöhungen von 400 bis 1100 mbar (Ü) vorgesehenen Schraubengebläse ist ihre Konzeption als Komplettanlage, die nach dem Prinzip „Plug & Play“ anschlussfertig geliefert werden. Das vereinfacht den konstruktiven und planerischen Aufwand, Einzelkomponenten zu verbinden, und erspart unliebsame Überraschungen bei der Inbetriebnahme. Das alles bedeutet jedoch nicht, dass nicht auch die Anwendung von Drehkolbengebläsen weiterhin sinnvoll sein kann. Welche Technologie, also ob Schraubenoder Drehkolbengebläse für den jeweiligen Anwendungsfall prädestiniert ist, hängt von verschiedenen Kriterien ab, die im Einzelfall geprüft werden müssen. So spielt, wie oben bereits genannt, die Einblastiefe und somit der Druck genauso eine Rolle wie die Nutzungsdauer des Gebläses. Ist das Gebläse im Dauereinsatz – was bei der Wasseraufbereitung häufig der Fall ist – dann ist die Entscheidung für die Investition in ein modernes Schraubengebläse ohne Zweifel der richtige Weg. Goldsteig jedenfalls ist auch zwei Jahre nach der Modernisierung sehr zufrieden, da sich die prognostizierten Energieeinsparungen bei reibungslosem Betrieb tatsächlich auch eingestellt haben. Halle 27, Stand E18 www.kaeser.de • Schüttgutförderung • Lagerung und • Dosierung Hier: BIG-BAG-Befüllstation mit Verwiegung, Verdichtung und integriertem Vakuumfördergerät Unsere Kompetenzen: • Dosieren von Pulvern, Granulaten, Flüssigkeiten • BIG-BAG-Entleerstation/ -Befüllstation • Silo- und Fördertechnik für Schüttgut • Vakuum- bzw. Saugförderung • pneum. Förderung als Druckförderung • Anlagenbau und Engineering • Automatisierung • Mietanlagen AGS-Schüttguttechnik GmbH & Co. KG Großer Kamp 10 –12 · 32791 Lage Telefon: 0 52 32 - 6 91 90 - 200 Telefax: 0 52 32 - 6 91 90 - 10 info@ags-st.de www.ags-schuettguttechnik.de

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