Industrielle Fertigungs- und Produktionsprozesse erfordern in der Regel eine Filterung der anfallenden Abluft. Entstehen staubförmige Verunreinigungen, kommen Entstaubungsanlagen zur Filterung der Luft zum Einsatz.

Im Prinzip besteht ein großer Teil der Filteranlagen aus einfachem Stahlbau und die Lebensdauer der Anlagen beträgt aus diesem Grund bei regelmäßiger Wartung nicht selten mehrere Jahrzehnte. Die Notwendigkeit einer Anlagenmodernisierung ist damit gering.

Eine andere Situation ergibt sich, wenn regulatorische Vorschriften angepasst werden müssen (z. B. Reststaubgehalt) oder sich Parameter im Produktionsprozess ändern (z. B. Produktionsmenge oder Produktveränderungen). Es kommt beispielsweise vor, dass ein Anlagenbetreiber im Laufe der Jahre zusätzliche Staubstellen an eine bestehende Filteranlage angeschlossen hat. Häufig wird dabei nicht berücksichtigt, dass eine zusätzliche Entstaubungsstelle auch eine Erhöhung der abzusaugenden Luftmenge mit sich bringt.

Alte Schätzchen müssen ersetzt oder modernisiert werden

Neben jüngeren Filteranlagen nach dem Pulse Jet-Verfahren, sind ältere Filteranlagen aus den 70er Jahren oft als Spülluft- oder Vibrationsfilter ausgeführt. Bei dieser Art Filter erfolgt die Abreinigung der Filterschläuche, indem eine Filterkammer aus dem System herausgenommen und der Reingasbereich des Filters mittels Klappen oder Tellerventilen abgesperrt wird. Man spricht hier von einem „Offline-Schalten" der Kammer. Sie wird dem Abreinigungsprozess entnommen. In der abgesperrten Filterkammer wird dann kein Unterdruck mehr erzeugt, so dass der Filterkuchen, der sich an den Filterschläuchen abgesetzt hat, mittels Spülluft oder Vibration abgereinigt werden kann. Abbildung 1 zeigt einen solchen Spülluftfilterkopf kurz vor dem Austausch.

Änderung der vorgeschriebenen Reststaubgehalte

Ältere Entstaubungsanlagen werden häufig mit einer Filterflächenbelastung von 2 bis 2,5 m³/m² min betrieben, wodurch Reingaswerte um 30-50 mg/m³ erzielt werden. Heute sind Reingaswerte von 20 mg/m³ vorgeschrieben und viele Kunden, die umbauen oder nachrüsten müssen, wappnen sich für die Zukunft und fordern für neue Filtersysteme Reingaswerte von 10 mg/m³ bis hin zu 5 mg/m³. Diese Werte können durchaus über einen Umbau der alten Anlagen erreicht werden und nicht immer ist eine neue Anlage erforderlich.

Ein heute übliches Abreinigungsprinzip für Anlagen mit Schlauchrundfiltern ist das sogenannte Pulse Jet-Verfahren. Die Filterschläuche werden mittels komprimiertem Druckluftstrahl in Millisekundenlänge abgereinigt. In Abbildung 2 ist ein solcher Druckluftstrahl eingefärbt dargestellt. Während des Abreinigungsprozesses muss bei der Druckluftreinigung in den meisten Fällen keine Kammer der Filteranlage mehr in den „Offline"-Modus gestellt werden. Man gewinnt beim Ausstausch eines alten Spül- oder Vibrationsfilters eine zusätzliche Filterkammer und damit zusätzliche Filterfläche.

Die Filterflächenbelastung berechnet sich aus der abgesaugten Luftmenge dividiert durch die zur Verfügung stehende Filterfläche. Mit der gewonnen größeren Filterfläche über die zusätzliche Filterkammer kann die Filterflächenbelastung auf zum Beispiel 1,5 m³/m² min reduziert werden, was je nach Anwendungsfall einer heute gebräuchlichen Filterflächenbelastung entspricht. Als Resultat verringern sich die Reststaubmengen.

Umbau bestehender Anlagen

Das eigentliche Herzstück der Anlage ist der sogenannte Filterkopf in dem das Abreinigungsverfahren implementiert ist und die Filterschläuche eingehängt werden. Bei einem Pulse Jet-Filter befinden sich hier die Drucklufttanks und die Steuerungsventile im Filterkopf. Der blaue Tank ist in Abbildung 3 sehr gut zu erkennen.

Wie beschrieben, besteht eine Entstaubungsanlage jedoch zu einem großen Teil aus Stahlkonstruktionen (Auffangtrichter, Geländer oder Stahlgerüsten) oder langlebigen mechanischen Teilen wie Förderschnecken. All diese Teile müssten bei einem Neubau der Anlage neu gefertigt und damit natürlich auch neu bezahlt werden. Oftmals sind die örtlichen Gegebenheiten auch so, dass man eine neue Anlage an den bisherigen Standort nur mit einem gewissen Aufwand aufstellen kann.

Münstermann hat ein Umbauverfahren entwickelt, bei dem alte Entstaubungsanlagen in ein modernes Pulse Jet-Filter umgebaut werden.

Das eigentliche Umbauverfahren

Der Geschäftsbereich der Entstaubungstechnik ist aus zwei Pionieren der Branche, der Standard Filterbau und Lüscher Filter, hervorgegangen, die bereits vor 30 Jahren Filteranlagen entwickelt und gefertigt haben. Auf Grund der großen installierten Basis hat Münstermann in den letzten Jahren eine Vielzahl von alten Anlagen umgebaut und verfügt über viel Erfahrung. Beim Filterumbau beschränkt sich Münstermann nicht nur auf Eigenfabrikate, sondern hat in den letzten Jahren so gut wie alle namhaften Fabrikate auf Pulse Jet-Abreinigung umgebaut.

Zu Beginn eines Umbaus muss die vorhandene Anlage, das Absaugrohrleitungssystem, die Reingasrohrleitung und der Ventilator auf ihre weitere Verwendbarkeit begutachtet werden. Es erfolgt ein Aufmaß des Filterkopfes mit Ermittlung der Flanschabmaße für den Anschluss an den alten Filtergrundkörper. Bei der Umrüstung zum Pulse Jet-Filter wird der alte Filterkopf vom Filtergehäuse abgetrennt und durch einen neuen Pulse Jet-Filterkopf ersetzt. Münstermann liefert hier einen Anschweißflansch für den alten Filterkörper mit, so dass das alte Filtergehäuse und der neue Filterkopf exakt aufeinanderpassen.

Das nach der Filtration abgeführte Reingas wird über eine neue Reingasleitung zum vorhandenen Ventilator geleitet. Die Rohgasrohrleitungen mit den dazugehörigen Absaugstellen können häufig ohne Umbau erhalten werden. Der neue Filterkopf ist flexibel aufgebaut und in einzelnen Filterkopf-Modulen zum Einsatzort transportierbar. Im Hinblick auf die oft recht unzugänglich im Produktionsgebäude installierten Filter ist eine solche modulare Bauweise von großer Bedeutung für die Montage.

Darüber hinaus ist die Umrüstung bestehender Pulse Jet-Anlagen auf moderne Tanksysteme mit integriertem Durchsteckventil möglich, welche erhebliche Druckluftersparnisse bieten (siehe Abbildung 4).

Zusatznutzen Energieeinsparung über Drucktankneuentwicklung und moderne Filtersteuerung

Die Steuerung des Druckluftimpulses ist bei herkömmlichen Filteranlagen oftmals ein fest eingestellter Reinigungszyklus, bei dem die Intensität wie auch die Zyklusdauer unabhängig von Betriebszustand des Filters ist. Man spricht in diesem Fall von einer kontinuierlichen Filterreinigung.

Bei neueren und vor allem kapazitätsabhängigen Systemen wird die Regenerierung zusätzlich über den Filterdifferenzdruck gesteuert. Das bedeutet, der Reinigungszyklus beginnt mit erreichen eines festgelegten oberen und endet mit einem festgelegten unteren Druckdifferenzdruck. Impulsintensität und Pausenzeit zwischen den Impulsen bleiben konstant. Diese differenzdruckgesteuerte Reinigung kann auch mit einer variabel gesteuerten Pausenzeit kombiniert werden, um einen gleichmäßigen Staubaustrag zu gewährleisten.

Bei den zuvor beschriebenen Reinigungsarten wird das Impulsniveau immer konstant gehalten. Bei den neuen Münstermann-Steuerungssystemen handelt es sich um eine bedarfsgerechte vordruckgesteuerte Reinigung, bei dem der Druckimpuls kontinuierlich über den anstehenden Tankdruck geregelt wird. In Kombination mit der differenzdruckgesteuerten Reinigung ist eine maximale Drucklufteinsparung möglich. Über das schonende Reinigungsverfahren wird zusätzlich die Lebensdauer der Filtermedien erhöht.

Durch den Einsatz moderner Tanksysteme mit angepassten einfach- oder doppelstufigen Membranventilen wird der Druckluftbedarf verringert und der Reinigungsimpuls zusätzlich erheblich verbessert. Ausschlaggebend für einen guten und effektiven Reinigungseffekt sind minimale Verluste im Druckluftsystem und schnelle Öffnungs- und Verschlusszeiten der Ventile. Abbildung 4 zeigt reale Messkurven eines Druckluftimpulses mit herkömmlichen Ventilen (rote Linie im Diagramm) und mit den neuen Münstermann-Ventilen (blaue Linie im Diagramm). Man sieht, dass bei signifikant kleinerem Druckluftverbrauch ein sogar größerer Druckimpuls im Blasrohr erzielt wird.

Fazit: Es muss nicht immer eine neue Anlage sein

Vorschriften ändern sich, Produktionsanlagen werden umgebaut. Für Entstaubungsanlagen bedeutet das, dass auch diese angepasst werden müssen. Die Gründe dafür wurden im vorliegenden Artikel beschrieben. Allerdings muss man um Leistungssteigerungen, bessere Reingasgehalte und zusätzliche Energieeinsparungen zu erreichen, nicht immer eine neue Anlage installieren. Große Teile alter Anlagen können verwendet und die Stellfläche kann beibehalten werden, wenn man nur das Herzstück, den Filterkopf, umbaut. Münstermann liefert dafür für in Vielzahl von Anwendungsfällen ein erprobtes und bewährtes Umbaukonzept.