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Verfahrenstechnik 5/2015

Verfahrenstechnik 5/2015

Sauber und effizient

Sauber und effizient Filtertechnik und pneumatisches Fördersystem für eine Vlies-Fertigungsanlage Hartmut Sauter, Fabian Engel Vliesstoffe sind textile Flächengebilde, deren Zusammenhalt im Wesentlichen durch die eigene Haftung gegeben ist. Der Einsatz von Vliesen reicht von Hygieneanwendungen über Bau- und Isoliermaterial bis zu technischen Textilien. Ein Hersteller von Halbzeug für Stoffe im Bereich Heimtextilien und Bekleidung wollte bauliche Veränderungen mit gesteigerten Anforderungen an den Ausstoß, die Qualität und Sauberkeit seiner Produkte realisieren, dazu musste auch die Filter- und Fördertechnik angepasst werden. Autoren: Dr.-Ing. Hartmut Sauter, stellvertretender Entwicklungsleiter Prozessluft, Dipl.-Ing. Fabian Engel, CFD und Applikation, LTG Aktiengesellschaft, Stuttgart Neben der Behandlung der Maschinenabluft mit der Abscheidung von Verunreinigungen umfasste das hier vorgestellte Projekt auch das pneumatische Fördersystem der Fasern und die Konditionierung der Hallenluft. Die Maschinenabluft verhindert hohe Staubemissionen in der Produktionshalle. Die Absaugung von Randstreifen und die pneumatische Förderung der Fasern sind Teil des Fasertransport- und Recyclingprozesses, der mit den Abscheidern des Sekundärkreises des Filtersystems endet. Zu Beginn der Zusammenarbeit stand ein Dienstleistungsprojekt, das die Analyse des Kundenprozesses sowie die Betrachtung der Betriebsweise und der Betriebspunkte beinhaltete und mit dem Vorschlag des später verwirklichten Multi-Drum-Filtersystems Typ CDF-4 endete. Ausgangspunkt des Projektes von Kundenseite waren bau liche Veränderungen mit gesteigerten Anforderungen an den Ausstoß, die Qualität und Sauberkeit seiner Produkte, die als Halbzeug für Stoffe im Bereich Heimtextilien und Bekleidung eingesetzt werden. Es galt, Bestandskomponenten mit vorhandenen Ventilatoren und Absaugstellen als auch neue Komponenten in das lufttechnische Gesamtkonzept zu integrieren. Auflagen der Luftreinhaltung waren ebenso wie akustischen Anforderungen zu berücksichtigen. Der Ist-Zustand Alle Abluftstränge aus der Produktion gehen auf die Filteranlage, die aus einem Vorfilter und einem Feinfiltermodul besteht. Beide Filterstufen werden über eigene Sekundärluftkreise gereinigt. Diese beinhalten einen Ventilator zur Generierung des nötigen Abluftvolumenstroms und einen Abscheider, der das abgesaugte Material bzw. den abgesaugten Staub drucklos austrägt. Stanzabfälle bzw. Randstreifen werden an der Vorfilterscheibe aufgehalten. Der Vorfilter ist ein mit Siebgewebe ausgerüstetes rotierendes Rad, das durch einen Ventilator und eine statische Absaugdüse kontinuierlich gereinigt wird. Die abgesaugten Stoffe werden durch einen Zyklon ausgetragen und können wieder dem Produktionsprozess zugeführt werden. Vorteilhaft bei der Verwendung einer Vorfilterscheibe ist zudem die Größensichtung des Aufgabeguts, was die nachfolgende Behandlung des Staubes erleichtert. Der durch den Vorfilter durchtretende Staub sammelt sich in den zylindrischen Filtersäcken des Feinfiltermoduls. Diese werden kontinuierlich durch innenliegende, rotierende und traversierende Absaugdüsen gereinigt. Dem Zyklon der Feinfilterstufe werden kurze Faserstücke und Materialstücke zugeführt, die nicht weiter verwendet werden. Besonderes Augenmerk zur Erzielung eines nahezu stationären Betriebs des Feinfilters kommt der Gestaltung der Absaugdüse und dem wirkenden Absaugvolumenstrom bzw. -druck zu. Verschiedene Anforderungen und Materialien führen zu unterschiedlich gestalteten Absaugdüsen. Zur Anpassung bzw. Neugestaltungen werden CFD-Berechnungen eingesetzt. Analyse mithilfe von CFD In Abhängigkeit der Prozessparameter wird das Feinfiltermedium gewählt. Dabei steht eine Vielzahl von Filtermedien zur Verfügung, die sich bezüglich Grundarten der Filterwerkstoffe, des Herstellprozesses oder auch der Ausrüstung unterscheiden. Bei diesem Projekt wurde ein Nadelfilz gewählt, der die Kuchenbildung bei Fasern begünstigt und somit die Absaugdüsen unterstützt. Trommelfilter weisen insbesondere bei Reinigungsaufgaben mit kleiner Sinkgeschwindigkeit gegenüber druckluftgereinigten Filtern spezifische Vorteile auf. Agglomerate mit geringer Sinkgeschwindigkeit können bei druckluftgereinigten Filtern durch Abreinigungsimpulse nicht immer vom Filtermedium gelöst werden bzw. sofort angesaugt, was dann in einer kurzen Filterstandzeit resultiert. Stromab des Trommelfilters sind Taschenfilter einsetzbar. Diese bewirken einerseits, dass im Wartungsfalle keine Konzentrationsspitzen passieren und andererseits – ohne die genaue Kenntnis der Betriebserfahrungen – die zuverlässige Einhaltung der Emissionsziele. Vor und nach dem Hauptventilator sind Kulissenschalldämpfer verbaut. Alle Schallquellen sind in einem gemeinsam schallgedämpften Gehäuse untergebracht. Zudem sind Rohrschalldämpfer im Bereich der beiden Sekundärluftkreise verbaut. Eine Mischbox stromab des Hauptventilators ermöglicht die Abluft in Abhängigkeit der gewünschten Temperatur an die Umgebung ab- bzw. in die Halle zurückzu- 12 VERFAHRENSTECHNIK 5/2015

VERFAHREN UND ANLAGEN 01 Das verfahrenstechnische Fließbild verdeutlicht die Strömungsführung des Filtersystems 02 Optimierung der Absaugdüse mithilfe von CFD führen. Neben dem reinen Umluft- bzw. Fortluftbetrieb sind Mischformen einstellbar. Der Einsatz von Industrieauslässen bewirkt eine gleichmäßige und zugluftarme Rückführung der Luft in die Halle. Gerade im Bereich der Vliesherstellung sind merkliche Kosteneinsparungen durch Recycling der Prozessabfälle erzielbar. Fasertransport optimieren Die Grundlage des Fasertransports und somit eines erfolgreichen Recyclingprozesses ist die pneumatische Förderung. Für den Transport von Fasern in Rohrleitungen reichen teilweise vergleichbare geringe Flugfördergeschwindigkeiten. Der Einsatz von glatten Rohren hilft, die Bildung von Faserzöpfen zu reduzieren. Beim Fasertransport wird zur Erhöhung der Betriebssicherheit auf Drosselorgane zur Einjustierung der Volumenströme möglichst verzichtet. Bei der Auslegung des Rohrleitungssystems von den einzelnen Anlagen zur Filteranlage galt es, besonderes Augenmerk auf die Rohrlängen und Durchmesser zu legen. Zusätzlich zur Energieeinsparung durch geringen Druckverlust im Fördersystem, können Einzelstränge über Absperrklappen komplett deaktiviert werden. Trotz des frequenzgeregelten Hauptventilators wurde aufgrund verschiedener Trägheiten von Ventilator und Absperrklappen eine Bypassöffnung installiert, die einen zu großen Unterdruck im Rohrsystem verhindert und somit den Förderprozess stabilisiert. Die Erfüllung der lufttechnischen Zielwerte, geringen Energieverbrauch und intelligent variierenden Prozessparameter waren bei diesem Projekt die Eckpunkte für die erfolgreiche Installation. www.ltg-ag.de

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