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Pneumatische Förderung

Energiekosten drastisch senken

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Im Gegensatz dazu verdichten Drehkolbengebläse extern mit einem Paar zwei- oder dreiflügeliger Rotoren. Mit deren Drehung wird Luft angesaugt und gegen den Systemdruck hinausgedrückt – das Luftvolumen innerhalb der Maschine bleibt unverändert. „Dazu verwenden wir bei den ZS-Gebläsen den effektiveren Direktantrieb anstelle des Keilriemenantriebs sowie sparsame EFF1-Motoren, um den Energieverbrauch weiter zu senken“, fährt der Spezialist Thorsten Poggenmöller fort.

Abgesehen von den Energieeinsparungen bietet die Schraubentechnologie auch Vorteile hinsichtlich Lärm, Vibrationen und Zuverlässigkeit, da die kontinuierliche Verdichtung nicht die pulsierenden Belastungen wie bei den Drehkolbengebläsen mit sich bringt. „Das gilt auch für die einstufigen Schraubenkompressoren der ZE- und ZA-Baureihe“, betont der Niederdruck-Spezialist. „Gerade im Produktionsprozess – beim Schüttguttransport, dem Mischen von Materialien, Belüftung, Luftzerlegung, Kühlung oder Trocknung – gefährden Pulsationen oder Leistungsabfälle einen sicheren und wirtschaftlichen Betrieb; der Einsatz der Schraubentechnologie auch im Niederdruck-Bereich führt hier zu mehr Prozesssicherheit.“

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Kieselerde mit Druckluft veredelt

Für ein neues Mahl- und Veredelungsverfahren von Kieselerde benötigte Hoffmann Mineral 5000 Normkubikmeter ölfreie Druckluft pro Stunde mit einem Druck von 0,8 bar und einer definierten Temperatur. In der Luftstrahlmühle samt Sichter werden Kieselerde-Agglomerate, die in einem vorangehenden neuen Prozessschritt durch Wärmebehandlung entstanden sind, wieder zerschlagen. Der Clou daran ist, dass diese Mühle nicht mechanisch arbeitet, wie fast alle anderen, sondern mit Druckluft. Das Verfahren ist weitaus schonender, und zwar für das Produkt ebenso wie für die Maschinen. Denn Prallmühlen arbeiten sehr abrasiv: Nach wenigen Tausend Betriebsstunden sind die Anlagen verschlissen. Zudem verunreinigt der Abrieb die hergestellten Produkte, diese werden dadurch grau und leitfähig. Anders als in den Prallmühlen, werden die Kieselerde-Agglomerate in der Luftstrahlmühle durch Injektion und Aufprallwirkung schonend zerkleinert: Das Produkt fällt von oben in einen großen Behälter, von unten wird komprimierte Luft aus vier Düsen eingeleitet. Dadurch entsteht in der Maschine ein Fließbett: Hoffmann Mineral arbeitet zusätzlich mit einem Sichter, in dem die gemahlenen Körner klassiert werden; zu grobe fallen zurück in die Mühle, die feinen ergeben das fertige Produkt. Die effizienteste Lösung fand der Hersteller bei Atlas Copco: Dessen Schraubengebläse ZS 132 ist so exakt regelbar, wie es der Prozess erfordert, und braucht ein Drittel weniger Energie als die nächstbeste angebotene Lösung, um den erforderlichen Volumenstrom bereitzustellen. In den ganzen Prozess sind neben der Luftstrahlmühle noch fünf pneumatische Fördersysteme eingebunden.

Eine exakte Bedarfsermittlung lohnt sich

Um eine Anlage für die pneumatische Förderung bestmöglich auszulegen – sowohl hinsichtlich der Verfügbarkeit als auch der Energieeffizienz – lohnt sich vorab eine möglichst genaue Bedarfsermittlung. „Das ist gar nicht so schwer“, erläutert Poggenmöller. „Man darf dabei nur nicht davon ausgehen, dass die installierte Leistung eins zu eins ersetzt werden muss.“ Vielmehr müsse man den exakten Bedarf im Betrieb ermitteln – Atlas Copco bietet dazu den so genannten Air-Scan an. „Dabei messen wir im Regelfall während einer kompletten Woche die tatsächliche Leistungsaufnahme sowie die verfügbaren, nutzbaren Volumenströme.“ Aus den Schwankungen lässt sich eine individuelle Bedarfskennlinie zeichnen, die zudem Aufschluss über einen möglichen Regelbedarf gibt. „Das ist eine gute Grundlage für die Optimierung der Station – bis hin zum Einsatz der Drehzahlregelung.“ Alle Maschinen von Atlas Copco sind auch in einer VSD-Variante (Variable Speed Drive) verfügbar, bei der sich die Drehzahl und damit der Volumenstrom genau dem Bedarf anpassen lassen. Dabei bleibt der Anwender flexibel: Die ZS-Gebläse etwa werden sowohl in der ZS+-Variante, als komplett integrierte Plug&play-Einheit als auch als reine Gebläseeinheit geliefert, falls die Einbindung in die zentral vorhandene Schaltschranktechnik erfolgen soll. Nur die ZE- und ZA-Kompressoren werden generell mit integriertem Schaltschrank und Steuerung geliefert.

Aus dem Air-Scan lässt sich auch ableiten, ob ein gerade in der Prozessindustrie interessantes „Nebenprodukt“ der Drucklufterzeugung genutzt werden kann: die Abwärme per Wärmerückgewinnung. Bei der Verdichtung von Druckluft wird die aufgenommene elektrische Leistung zunächst vollständig in Wärme umgesetzt – und die lässt sich fast vollständig zurückgewinnen und insbesondere in kontinuierlich laufenden Prozessen sinnvoll verwenden. Der Anwender kann also die Leistung der Kompressoren „doppelt“ nutzen. Eine genaue Analyse des Bedarfs liefert klare Aussagen, wie viel Kilowatt Wärme sich auf diesem Weg bereitstellen lassen.

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