5. Schüttgutforum 5. Schüttgutforum unter dem Leitthema Pneumatische Förderung – Grundlagen, Anwendung, Problemlösung

Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. Sabine Mühlenkamp / M.A. Manja Wühr

Das Spannende an Schüttgütern bleibt ihre Unberechenbarkeit – trotz aller theoretischen Modelle entscheidet letztendlich die Praxis. Gleichzeitig muss man die Mechanismen kennen, die zu einer Energieeinsparung, weniger Verschleiß oder einem sicheren Betrieb führen. Das diesjährige Schüttgutforum, das gemeinsam mit dem PROCESS-Pumpenforum stattfand, traf genau dieses Spannungsfeld.

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Rund 100 Teilnehmer nutzten das diesjährige Schüttgutforum nicht nur zum Wissensaustausch, auch Networking stand hoch im Kurs (Bild: PROCESS)
Rund 100 Teilnehmer nutzten das diesjährige Schüttgutforum nicht nur zum Wissensaustausch, auch Networking stand hoch im Kurs (Bild: PROCESS)

Würzburg – An die 100 Schüttgutexperten informierten und diskutierten beim Schüttgutforum am 14. und 15. November 2011 in Würzburg, veranstaltet vom Fachmagazin SCHÜTTGUT, über das diesjährige Leitthema „Pneumatische Förderung“. Neben den Grundlagen und der hierfür nötigen Drucklufterzeugung wurden die Themen Verschleiß, Hygienic Design ebenso angesprochen wie die nötige Messtechnik und der Ex-Schutz.

Wie wichtig die Grundlagen für einen sicheren und energetischen Betrieb sind, zeigte Dr. Harald Wilms von Zeppelin Systems auf, der nicht nur Vor- und Nachteil der Druck- und Saugförderung, bzw. der Flug- und Langsamförderung erklärte, sondern auch eindrucksvoll schilderte, wie sich bereits kleine Änderungen im Betrieb auf die Förderung auswirken. „Es ist die Kompetenz der Anlagenbauer, neue Wege zu finden, die energieeffizient und wirtschaftlich sind“, beschrieb er seine Aufgabe.

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Pumpen- und Schüttgutexperten vereint – Veranstaltungsduo mit Synergieeffekt

Das jährlich stattfindende Schüttgutforum der Fachzeitschrift SCHÜTTGUT behandelt neben den Grundlagen der pneumatischen Förderung und der hierfür nötigen Druckluft erzeugung auch das wichtige Thema Verschleiß, betrachtet die verschiedenen Eintragsorgane und zeigt konkrete Anwendungsbeispiele aus der Chemie-, Kunststoff- und Lebensmittelindustrie auf. Neben Fachvorträgen ist genügend Raum für Diskussionsrunden, Networking und den Besuch einer begleitenden Ausstellung gegeben. Seit vergangenem Jahr findet parallel das PROCESS-Pumpenforum statt. Dieses Event beschäftigt sich seit jeher mit schwierigen Fördermedien, beispielsweise mit zähen oder feststoffhaltigen Fluiden, empfindlichen Produkten oder Medien mit besonderen Anforderungen. Der lösungsorientierte Ansatz der Veranstaltung ist in dieser Art einzigartig in der Branche und erfordert ein breites Know-how über die gesamte Pumpentechnik hinweg. 2011 konnten die Veranstalter im Vogel Convention Center in Würzburg insgesamt rund 190 Teilnehmer begrüßen.

Dabei sind Schüttgüter durchaus für Überraschungen gut. „Energieeffizienz lässt sich steigern, indem man den Druck in den Leitungen erhöht, weil dadurch eine höhere Förderleistung möglich ist und sich so die Beladung erhöhen lässt“, erklärte Wilms den scheinbaren Widerspruch. „Wir begrüßen es sehr, dass es inzwischen auch Verdichter gibt, mit denen so etwas möglich ist.“

Ein anderes Problem sei etwa das Entstehen von Schlägen bei der Dichtstromförderung. Wer hätte gedacht, dass bei der Dichtstromförderung in ein Silo ähnliche Kräfte wirken wie der Schlag eines Golfschlägers auf ein Ei. Abhilfe schaffen hier entsprechend konstruierte Rohrhalter. Weiter nannte er das Beispiel des Engelshaars, mit dem jeder Kunststoffbetrieb leben muss – mit entsprechend aufgerauten Oberflächen ist jedoch Abhilfe möglich.

Energiekosten reduzieren

Trotz aller Vorteile – mit einem Manko leben alle pneumatischen Förderanlagen –ihr Energieverbrauch ist hoch. Rund 62 000 Druckluftsysteme in Deutschland verbrauchen jährliche 14 Milliarden Kwh, diese sollen EU-weit um rund 20 Prozent sinken. Auch die Aerzener Maschinenfabrik ist sich dieses Mankos bewusst und hat sich daher ihre Verdichter genau angeschaut. „Beim Verdichter fallen 90 Prozent der Lebenszykluskosten auf die Energie, nur 5 Prozent auf Investition und Wartung“, nannte Stephan Brand, Aerzener Maschinenfabrik, die Fakten. Der neue Delta-Hybrid, ein sogenannter Drehkolbenverdichter kombiniert die Vorteile Drehkolbengebläse (bis 1 bar) und Schraubenverdichter (bis 2,5-3 bar), die seit Jahren in der Pneumatik bewährt sind, in einer neuen Maschinentechnologie. Das Ergebnis ist eine Anlage, die beste Energieeffizienz im Nieder- und Mitteldruckbereich bis 1,5 bar verspricht und den Druck- und Einsatzbereiche (bis 15 bar-0,7 bar) erweitert. Dazu trugen ein sehr hoher Volumenstromregelbereich von 25 bis 100 Prozent, eine optimale Luftführung in der Schallhaube zur Ansaugung kalter Luft, um den Erhöhung des Verdichterwirkungsgrad zu erhöhen, ebenso dazu bei, wie ein strömungsoptimierter Eintritt oder ein Isoliermantel für die Reduktion der Abstrahlwärme und Schallemission. „Abgesehen von den Energiekosten hat dies auch deutliche Vorteile für den Anlagenbauer“, machte Brand deutlich. „Dazu zählen eine deutliche Erhöhung der Gutbeladung, die Überwindung längerer Distanzen sowie eine größere Sicherheit bei Rohrverstopfern.“ Der Delta-Hybrid ist bereits u.a. in einer Anlage der Zementindustrie im Einsatz.

Verschleiß in den Griff bekommen

Die Kosten im Blick hatte auch Prof. Dipl.-Ing. Peter Hilgraf, Claudius Peters Projects; allerdings die, welche jährlich durch Verschleiß entstehen. „Verschleiß ist eine Systemeigenschaft und nicht unbedingt eine Sache des Schüttguts“, lautet sein Credo. „Bevor man in teure Auskleidungen investiert, sollte man immer das System im Auge behalten.“ Dabei gibt es zahlreiche Einflussgrößen, wie Zeit und Dauer, die Geschwindigkeit oder der Partikeldurchmesser. Aber auch der optimale Aufprallwinkel sollte je nach Produkt ganz unterschiedlich gewählt werden. „Es ist ganz wichtig, die Mechanismen zu kennen, die zum Verschleiß führen“, machte Hilgraf deutlich. So kann eine Veränderung des Aufprallwinkels oder der Geschwindigkeit die Lebensdauer der Anlagen nachhaltig erhöhen. Augen auf heißt es auch bei Störstellen in einer pneumatischen Förderleitung, die dazu führen können, dass der Strahl umgelenkt wird und damit der Verschleiß erhöht wird.

Nicht nur im Betrieb, auch beim Start in den pneumatischen Förderprozess lässt sich eine ganze Menge optimieren. Zahlreiche Eintragsorgane, die bekanntesten sind sicher die Zellenradschleuse und das Druckgefäß, stehen bereit, um die Produkte einzuspeisen. Auch hier kommt es auf die Erfahrung der Anlagenbauer an, wie Tobias Weber, Produktmanager pneumatische Förderung von Gericke, erläuterte. Schließlich müssen Druckniveau, ob mit oder ohne Dosierung, konti- oder diskontinuierlicher Betrieb, Platzverhältnisse, Staubdichtigkeit und eine minimale Leckluft berücksichtigt werden. Allein bei der Zellradschleuse gibt es unzählige Varianten, etwa für die schnelle Reinigung in der Lebensmittelindustrie oder für empfindliche/toxische Produkte, oder GMP-gerecht für Pharmabranche, sowie interessante Rotoren. So zeigte Weber Rotoren für klebrige und abrasive Produkte sowie Rotoren mit geschlossenen Seiten und Rotoren mit austauschbaren Blades, die insbesondere für Produkte geeignet sind, die einen Belag auf der Gehäuseseite bilden.

Verschleißerscheinungen machen auch vor der Messtechnik nicht halt. Daher empfiehlt Jürgen Skowaisa von Vega, bei der Wahl des Füllstandmesssystems nicht nur auf die Anschaffungskosten zu schauen. Denn mit Betrieb und Wartung sind ebenfalls Kosten verbunden. Kapazitative Messverfahren oder geführte Mikrowellen sind vergleichsweise verschleißanfällig und bedürfen regelmäßigen Ausstauschs. Die Ultraschall-Technik misst zwar berührungslos, ist aber bei starken Stäuben und hohen Temperaturen störanfällig. Unter dem Gesichtspunkten Anschaffungskosten, Einsatzbreite, Wartung und Produktionssicherheit sieht Skowaisa die berührungslose Radarmessung als zukunftssicher.

Die richtige Dosis macht‘s

Eine zentrale Aufgabe beim Handling von Schüttgütern ist das Dosieren. Gerold Rogge von K-Tron ging sogar soweit zu sagen: „Gut Dosieren ist das halbe Verfahren.“ Beim gravimetrischen Dosieren ist die Frage des Nachfüllens der Waage ein Knackpunkt. In diesem Zusammenhang hört Rogge häufig die Forderung: „Ich möchte nur zehn Nachfüllungen in der Stunde.“ Auf den ersten Blick ist diese Forderung auch nachzuvollziehen. Schließlich will man die kontrollierte gravimetrische Dosierung so wenig wie möglich durch das Nachfüllen beeinträchtigen. Rogge hingegen plädiert klar: „Besser viele, kleine Nachfüllungen als ein, zwei große.“ Denn viele Nachfüllintervalle mit kleinen Mengen reduzieren den Einfluss auf die Dosierung.

Entkopplung ist das A und O

Überall wo in der verfahrenstechnischen Produktion Stäube auftreten, müssen sich die Betreiber mit dem Exposionsschutz auseinandersetzen. Können die drei Parameter für die Entstehung einer Explosion – Brennstoff, Zündquelle und Luft-/Sauerstoffgemisch – nicht sicher ausgeschlossen werden, dann muss zwangsläufig auf den konstruktiven Explosionsschutz zurückgegriffen werden. Hierfür stehen drei Wege zur Verfügung:

  • Explosionsfeste Bauweise
  • Explosionsunterdrückung
  • Explosionsdruckentlastung

Doch gleich für welche Maßnahme sich der Betreiber entscheidet, „das aller wichtigste ist die Explosionsentkopplung.“ Diesen Rat gab Rudi Post von Kidde Brand- und Explosionsschutz dem Auditorium mit auf den Weg. Denn nur so kann verhindert werden, dass die Explosion sich innerhalb der Anlage rasant ausbreitet und so eine enorme zerstörerische Kraft entwickelt. Die Entkopplung kann aktiv und passiv erfolgen. Es stehen Systeme wie Zellradschleusen, Entlastungsschlote, Ventexventile oder Rückschlagklappen zur Verfügung. Wichtig dabei ist, dass all diese Systeme für die jeweilige Anwendung zertifiziert sind. Hierzu sind Betreiber seit 2003 auch gesetzlich verpflichtet.

Ausblick

Dass jedes Produkt so seine besonderen Eigenheiten hat, zeigten die zahlreichen Praxisbeispiele in den Vorträgen. Während die Kunststoffbranche sehr viel Wert auf die schonende Förderung legt, ist der Ex-Schutz an den Chemiestandorten häufig obligatorisch. Und bei der Lebensmittelindustrie steht das hygienische Schüttguthandling an oberster Stelle. Um eine individuelle Lösung für die manchmal unberechenbaren Schüttgüter zu finden, werden auch in Zukunft detaillierte Versuche aber eben auch theoretisches Wissen nötig sein.

* Die Autorin arbeitet als freie Fachjournalistin.

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