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Effiziente Filtertechnik - Frischluft für Chinas Gießereiindustrie

Effiziente Filtertechnik - Frischluft für Chinas Gießerei-Industrie

Thema des Monats - November 2014

Photo © KMA Umwelttechnik

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Einem Bericht der Weltgesundheitsorganisation vom März 2014 zufolge starben im Jahr 2012 rund 7 Millionen Menschen an den Folgen verunreinigter Atemluft. Somit ist einer von acht Todesfällen weltweit auf Luftverschmutzung zurückzuführen.

Ein Bewusstsein für die Gefahren von Luftverschmutzung und ein entsprechend verantwortungsvolles Handeln sind also mehr denn je vonnöten, vor allem in der Industrie und vor allem in der Volksrepublik China, wo Smog schwer über den Megastädten hängt und Millionen Kinder mit Asthma und anderen Atemwegserkrankungen aufwachsen.

Maßnahmen gegen Luftverschmutzung erforderlich

In vielen Fabriken dort wird die Abluft aufgenommen und ungefiltert nach außen transportiert. Dies verbessert - kurzfristig - die Luftqualität in der Halle; das Problem der Schadstoffe jedoch verlagert sich lediglich ins Freie.

Druckgießmaschinen verursachen ölhaltigen und sehr fettigen Rauch. Lässt man es zu, dass sich derart verschmutzte Luft in der Halle ausbreitet, können sich Aerosole auf Produkten und Maschinen ablagern, was hohe Wartungskosten verursacht und die Lebensdauer der Maschinen verkürzt.

Große Mengen an Abluft verursachen einen hohen Energieverbrauch der Lüftungsanlagen, sowie erhebliche Heizkosten im Winter, ganz zu schweigen von den CO2-Emissionen. Der Einsatz energieeffizienter Luftfiltersysteme kann hier zu deutlichen Verbesserungen in den Unternehmensbilanzen führen. Darüber hinaus erhöht saubere Luft am Arbeitsplatz die Produktivität und Motivation und verbessert die allgemeine Gesundheit der Beschäftigten.

 
 

Möglichkeiten der Abluftbehandlung

Photo © KMA Umwelttechnik

Druckgußmaschinen erzeugen öl- sowie fetthaltigen Rauch und verschmutzen so den Arbeitsplatz. Photo © KMA Umwelttechnik GmbH

Für eine bessere Vorstellung der dazugehörigen Zahlen soll eine imaginäre Druckgießerei in Changchun als Beispiel dienen. Changchun hat eine mittlere Tagestemperatur von -4,4 Grad in den Wintermonaten (Oktober bis Ende April), während die gewünschte Innentemperatur ca. 17 Grad Celsius beträgt. Die Produktionshalle der Gießerei hat ein Gesamtvolumen von 78.000 m³ und ist mit 20 Druckgießmaschinen in verschiedenen Größen (von 640 Tonnen bis 2500 Tonnen) ausgestattet. Dem Management bieten sich nun mehrere Möglichkeiten für die Luftbehandlung.

Methode 1: Herkömmliche Lüftungsanlage

Eine herkömmliche Lüftungsanlage leitet Abluft durch komplexe Abluftkanäle und Schornsteine auf dem Dach des Gebäudes nach außen, während durch Einlässe von außen Frischluft ins Innere geführt wird. Diese Methode sorgt kurzfristig für sauberere Luft am Arbeitsplatz, verursacht aber hohe Folgekosten.

Hohe Luftvolumina bedeuten immer auch hohen Energieverbrauch. Denn die Abluft wird durch die gleiche Menge an Frischluft von außen ersetzt. Diese muss unter Umständen noch temperiert werden, bevor sie ins Innere geleitet werden kann. All dies führt zu hohen Energieverbrauchsmengen und Betriebskosten für das Unternehmen.

Praxiserfahrungen zeigen, dass die Raumluft in der Halle 10 bis 12 Mal pro Stunde mit der Außenluft ausgetauscht werden muss, um das Raumklima sauber zu halten. In unserem Beispiel bedeutete das einen Luftvolumenaustausch von mindestens 781,200 m³ pro Stunde bei hohem Druckverlust und hohen Heizkosten. Dies führt zu jährlichen Ausgaben von 19.056.770 RMB (2.490.615,39 EUR) und zu Kohlendioxidemissionen von etwa 3.500 Tonnen pro Jahr.

 
 
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KMA Abluftfilteranlagen ermöglichen die hochgradige Reinigung der Hallenabluft im energiesparenden Umluftbetrieb. Damit entstehen kaum Wärmeverluste während der kalten Jahreszeit, und Gebäude und Maschinen bleiben sauber. Photo © KMA Umwelttechnik

Methode 2: Abluftfilteranlage mit Umluftbetrieb

Eine energieeffizientere Variante der Abluftbehandlung ist der Umluftbetrieb, in dem die Abluft durch Elektrofiltergeräte gefiltert wird. Danach wird die gereinigte Luft über ein integriertes Belüftungssystem, das mit einem Frequenzumrichter arbeitet, wieder in die Produktionshalle geführt.

Mit dem Filterbetrieb beginnt der energieeffiziente Lüfter zu arbeiten und erzeugt einen Luftstrom, der erst die Abluft und später die gereinigte Luft durch die Filteranlage bis zum Luftauslass führt.

In diesem System ist jede Druckgussmaschine mit speziell angepassten Absaughauben ausgestattet. Sie nehmen die Dämpfe effizient und direkt von den Druckgussmaschinen auf und verhindern, dass sie sich in der Produktionshalle verbreiten. So werden die Luftmengen für die Abluftbehandlung minimiert.

In unserem Beispiel verringert sich die Abluftmenge um 215.400 m³ pro Stunde. Niedrigeres Luftvolumen bedeutet wiederum geringeren Energieverbrauch.

Jede Druckgussmaschine verfügt außerdem über eine dezentrale Kompaktfilteranlage. Dies sind Elektrofilter, die bei geringem Energieverbrauch eine sehr effiziente Trennung von Rauch, Staub und feinen Nebel gewährleisten.

Unserer Modellanlage in Changchun beschert diese Abluftfilteranlage mit Umluftbetrieb einen sehr geringen Energieverbrauch. Das senkt die Betriebskosten der Gießerei auf nur noch 1.098.791 RMB (143.648,94 EUR). Sie liegen nun mehr als 90 % unter den Kosten, die bei Verwendung eines herkömmlichen Lüftungssystems entstanden wären. Zusätzlich reduzieren sich die Kohlendioxidemissionen auf 416 Tonnen pro Jahr.

Obwohl dieses Prinzip in vielen modernen und neu gebauten Gießereien bereits verwendet wird, besteht für Abluftanlagen mit Umluftbetrieb in einigen Produktionsstätten noch Bedarf. Für diese Fälle gibt es eine energieeffiziente Alternative.

 
 
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KMA Abluftreinigungsanlagen erlauben die Integration eines energieeffizienten Wärmerückgewinnungssystems in den Abluftbetrieb. Diese entzieht der Abluft die Wärme, bevor sie nach draußen geführt wird. Die zurückgewonnene Wärme kann für Folgeprozesse genutzt werden. Photo © KMA Umwelttechnik GmbH

Methode 3: Zentrale Abluftfilteranlage mit Wärmerückgewinnung

An manchen Wintertagen geht die mittlere Außentemperatur in Changchun bis auf -16 ° C zurück, was freilich auch die Temperatur im Inneren der Halle sinken lässt. Viele Gießereien mit herkömmlichen Abluftanlagen müssen ihre Produktionshallen nun zusätzlich beheizen, was aufgrund der enormen Kosten keine optimale Lösung ist.

In den meisten Herstellungsverfahren werden so große Mengen an Wärme und Energie erzeugt, dass sie für Folgeprozesse wieder verwendet werden können. Die zentrale Abluftfilteranlage, die mit einem integrierten Wärmerückgewinnungssystem ausgestattet ist, ermöglicht ein energiesparendes Erwärmen oder Kühlen der Halle durch das Ausführen des Abluftbetriebs.

In diesem System sind mehrere Maschinen mit einer großen zentralen Abluftfilteranlage verbunden. Maschinenabluft wird extrahiert und zur zentralen Filteranlage geleitet, die mit Elektrofiltern und integrierten Rohr-in-Rohr-Wärmetauschern ausgestattet ist.

Nach dem Filtrieren der Aerosole aus der Abluft extrahiert eine Wärmepumpe die Energie der gereinigten Luft und überführt sie in den Kondensator der Wärmepumpe an einen Warmwasserkreislauf. Hier wird die einströmende Luft auf energieeffiziente und ökonomische Weise erwärmt, bevor sie zurück in die Produktionshalle strömt.

Mit solch einer hocheffizienten Wärmepumpe kann die Gießerei in Changchun ihre Halle auf Raumtemperatur bringen, und zwar allein durch die Wärme, die aus der Abluft zurückgewonnen wird. Mit einem Energiebedarf von 352 kW pro Stunde schafft die Wärmepumpe fast 1.500 kW pro Stunde für die Folgeprozesse.

In diesem Szenario hätte die Gießerei in Changchun jährliche Betriebskosten von 4.235.717 RMB (553.750,66 EUR) bei einem jährlichen Kohlendioxid-Ausstoß von fast 1000 Tonnen. Die Energieeinsparungen sind zwar geringer, als sie die Gießerei im Umluftbetrieb erreichen würde, doch fallen sie immer noch höher aus als mit der herkömmlichen Lüftungsanlage aus Beispiel 1.

 
 

Gegen Luftverschmutzung – jetzt handeln

Der Energieverbrauch einer Gießerei hängt stark von der Energiezufuhr seiner Zu- und Abluft-Systeme ab. Hoher Energieverbrauch verursacht dabei auch immer große Mengen an CO2-Emissionen.

Durch den Einsatz energieeffizienter Abluftfilteranlagen kann die Luft bei gleichzeitig signifikanter Reduzierung der Kohlendioxidemissionen gereinigt werden.

Druckgießereien und andere metallverarbeitende Firmen können so nachhaltig ihre CO2-Bilanz verbessern und einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leisten. Ein Umdenken ist in jedem Falle lohnenswert.

 
 

Frank Lindner

 
 

 
 

Mehr Informationen

INFOBOX

Logo © KMA Umwelttechnik GmbH


Die KMA Umwelttechnik GmbH ist Hersteller von energieeffizienten Abluftfiltersytemen für industrielle Einsätze.



Standort

Königswinter, Deutschland

Mitarbeiter

ca. 80

Kunden

• Lebensmittelindustrie
• Automotivindustrie
• Metallverarbeitung
• Gießereiindustrie

Exportanteil

über 65%



Seit Ende 2012 hat KMA Umwelttechnik auch ein Verkaufsbüro in Shanghai/China.