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Auf die Spitze kommt es an!

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Druckluft wird in verschiedenen Bereichen der Industrie und in verschiedenen Produktionprozessen  in unterschiedlichen Qualitätsklassen bzw. Trocknungsqualitäten benötigt. So können beispielsweise für die Bereiche der Pharma-, Elektronik- und der Prozessindustrie andere Methoden der Drucklufterzeugung von Vorteil sein, als es bei der Oberflächenberarbeitung  der Fall ist. Um den optimalen Zustand zu erzielen, der Energie spart und den Geldbeutel schont, ist es empfehlenswert, sich einige Gedanken über die Druckluftaufbereitung zu machen. Wer einige Tipps und Tricks beachtet, kann sich viel unnötigen Ärger sparen. Der Dipl.-Ing. Erwin Ruppelt und die diplomierte Betriebswirtin Daniela Köhler – beide Kaeser Kompressoren AG – haben zu dieser Thematik folgenden Gastbeitrag für CleanThinking.de verfasst.

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Energieeffizienz News/ Coburg. Ob es nur wenige Tage im Jahr sind oder längere Perioden –  manchmal setzt das Wetter auf heiß. Wenn die Temperaturen und die Luftfeuchtigkeit steigen, kann es passieren, dass so mancher Trockner ins Schwitzen kommt, wenn er ursprünglich auf Temperaturen ausgelegt wurde, die nur den Durchschnittsjahreswerten entsprechen. Die Folge: Wegen der bei höheren Temperaturen auch höheren Fähigkeit der Luft Wasser aufzunehmen, kann es passieren, dass wegen unzureichender Trocknung Wasser ins Druckluftnetz gerät. Bei einem durchschnittlichen Betrieb (siehe Abbildung) fallen in 24 Stunden satte 140 Liter Kondensat an. Ist  das Kondensat  erst einmal in die Leitung geraten, geht es nicht mehr so leicht heraus. Dabei ist es einfach, solche Risiken von vorn herein auszuschließen, wenn einige allgemeine Regeln beachtet werden.

Die richtige Größe wählen

Das Wichtigste ist die richtige Auslegung der Trockner. Zuerst stellt sich die Frage, wie der Kompressor, der vorangeschaltet ist, dimensioniert und ausgestattet ist. Wie sieht der Nachkühler aus und welche Leistung erbringt er? Optimaler Weise sollte die Druckluft-Eintrittstemperatur am Kältetrockner möglichst niedrig sein. Denn dann ist die erforderliche Leistung des nachgeschalteten Trockners wesentlich geringer (siehe Abbildung oben).

Als zweiten Schritt gilt es, die möglichen Höchsttemperaturen eines Jahres zu ermitteln. Trockner sollten grundsätzlich so dimensioniert sein, dass sie auch Spitzentemperaturen abfedern können. Zur Absicherung gilt: Temperaturen lieber etwas höher veranschlagen.

Die dritte Frage: wie ist die Frischluftzufuhr beschaffen?  Daraus ergibt sich die vierte Frage nach der höchsten Umgebungstemperatur um den Trockner herum. Und zum Schluss ist es wichtig, dass der Nachkühler am Kompressor und der Kondensator am Kältetrockner möglichst sauber gehalten werden.

Stehen alle Parameter fest, lässt sich die richtige Auslegung ermitteln, bei der der Trockner auch unter Extrembedingungen Druckluft in der erforderlichen Trockenheitsstufe liefern.

Effizient geht auch sparsam

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Nur, wie ist es dann um die Energieeffizienz bestimmt? Bedeuten drei Tage Spitzentemperatur im Jahr über dreihundert Tage entsprechend hohe Volllauflast des Trockners und damit eine Spitzenstromrechnung?

Erwin Ruppelt, leitender Projektingenieur bei Kaeser Kompressoren sagt: „Nein. Zum Glück gibt es heute moderne Drucklufttrockner,  die sich dem tatsächlichen Bedarf anpassen“.  Das sind Trockner mit einer sogenannten Aussetzungssteuerung, die ihre elektrische Leistungsaufnahme dem jeweiligen Durchsatzvolumen anpassen (siehe Abbildung). Daraus ergeben sich Energieeinspareffekte von bis zu 60 Prozent gegenüber herkömmlichen Kältetrocknern mit Heißgas-Bypass-Regelung. Diese Teillastregelungslösungen sind auch für Adsorptions- und Membrantrockner verfügbar.

Doch welche Trocknungsart ist nun für welche Druckluftgüte die geeignetste und energieeffizienteste? Die üblichen Verfahren der Drucklufttrocknung wie Kälte-, Adsorbtions- oder Membrantrockung haben jeweils einen ganz unterschiedlichen Energiebedarf.

ISO 8573 regelt die Güte der Druckluft

Wird Druckluft der Klasse vier benötigt, reicht in der Regel die Installation eines Druckluftkältetrockners aus, solange dieser korrekt dimensioniert ist und mit einer integrierten Teillastlaufmöglichkeit arbeitet, die für einen angepassten Energieverbrauch sorgt.

Wird Druckluft der Qualitätsklasse drei und zwei benötigt, was zum Beispiel in einigen Bereichen der Pharma-, Elektronik- und der Prozessindustrie oder auch in der Oberflächenberarbeitung  der Fall ist, stehen Kombinationstrockner, wie der Hybritec zur Verfügung. Dieser verbindet einen klassischen energieeffizienten Kältetrockner mit einen modernen warmregenerierten Adsorbtionstrockner. Mit ihm lassen sich Drucktaupunkte bis -40 Grad Celsius energieeffizient  erreichen. Zuerst entfeuchtet der Kältetrockner die Druckluft zu rund 90 Prozent auf einen Drucktaupunkt von bis zu 3 Grad Celsius und erst danach kommt der Adsorbtionstrockner zum Einsatz. Dieser muss nur noch rund 10 Prozent der ursprünglichen Feuchte aus der Luft entfernen. So wird das Trocknungsmittel viel schonender eingesetzt, als bei herkömmlichen Trocknern, da der Trocknungsprozesse auf einem wesentlich niedrigeren Temperaturniveau ablaufen kann.

Herkömmliche warmregenerierte Trockner wechseln zwischen 20 und 170 Grad Celsius, der Kombitrockner zwischen 20 und 90 Grad. Das Ergebnis: eine schnellere Regeneration des Mittels bei wesentlich geringerem Energieaufwand. Herkömmliche  Adsorbtionstrockner brauchen mehr als drei Mal so viel Energie. Beim Kombitrockner fällt darüber hinaus auch der Wärme- und Taupunktpeak weg, der bei herkömmlichen  Adsorbtionstrocknern beim Umschalten von einer auf die andere Kammer, auftritt.

Vorteil: lange Standzeit

Ein weiterer Vorteil der Kombitrockner ist die sehr lange Standzeit des Trocknungsmittels, die sich durch den Teillastbetrieb ergibt. Dies führt wiederum zu Schaltzyklen von bis zu 48 Stunden. Der ohnehin niedrige Energiebedarf wird durch eine Teillaststeuerung nochmals nach unten gefahren. Der Einsatz lohnt sich schon ab einer Förderleitung von 10 Kubikmeter pro Minute. Darunter sind kaltregenerierte Adsorbtionstrockner ein zuverlässiges Mittel, die Klasse zwei und drei zu erreichen.

Für kleinere Mengen bis 2,5 Kubikmeter pro Minute sind auch Membrantrockner geeignet, um Druckluft mit einem Drucktaupunkt bis minus 40 Grad Celsius zu erreichen. Allerdings sollte dann dem Membrantrockner ein Kältetrockner vorgeschaltet werden, damit der Membrantrockner wirtschaftlich arbeitet.

Für die relativ selten erforderliche Druckluft der Qualitätsklasse eins (das heißt Drucktaupunkte von bis zu minus 70 Grad) sind wiederum kaltregenerierte Adsorptionstrockner die beste Methode.

Fazit: Wer einen Energiespartrockner wählt und diesen passend auslegt, hat immer die richtige Menge an Druckluft in perfekter Qualität so kostengünstig wie möglich.

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