Energieoptimierte Absaug- und Filteranlage

Die Langzeitbewertung einer industriell eingesetzten Absauganlage und Filteranlage von SPÄNEX belegt die Vorteile drehzahlgeregelter Unterdrucksysteme. Dazu gehört die flexible Anpassung an die momentane Betriebssituation ebenso wie die Flexibilität bei der Weiterentwicklung des Maschinenparks.

Stehen in der industriellen Möbelfertigung Erweiterungen oder Umstrukturierungen an, wird seit einigen Jahren nicht nur auf die Optimierung der Kernprozesse, sondern auch verstärkt auf den sparsamen Energieeinsatz geachtet. Anforderungen aus ganzheitlichen Managementsystemen und der steigende Kostendruck rücken die Absaugtechnik als einen signifikanten Verbraucher bei der Planung oder Bewertung von Produktionsanlagen in den Blickpunkt. Erfahrungen aus innovativen Anlagenkonzepten der vergangenen Jahre sind daher auch für künftige Neuanlagen wertvoll.

Unterdrucksysteme mit signifikaten Vorteilen

Obwohl drehzahlgeregelte Unterdruckanlagen im Handwerks- wie auch im Industriebereich längst Stand der Technik sind, zeigen Gespräche in Betrieben der Möbelindustrie im Planungsstadium oft Informationsbedarf zur Verlässlichkeit solcher Systeme im Mehrschichtbetrieb und bei größeren Luftmengen. Gerade bei aufsummierten Absaugvolumenströmen ab 40.000 m³/h wurden bis vor wenigen Jahren häufig Absauganlagen mit rohluftseitigen Ventilatoren ausgestattet. Dabei steht der jeweilige Ventilator im Materialstrom vor dem Filtergerät und muss deshalb zwangsläufig mit geeigneten Rohluft-Laufrädern ausgerüstet werden.

Der Paradigmenwechsel von Über- zum Unterdruckbetrieb bei industriellen Anlagen besteht in der Installation des Ventilators hinter dem Filtergerät. Weil das geförderte Material vor dem Ventilator abgeschieden wird, lässt sich ein geschlossenes Hochleistungslaufrad mit rückwärts gekrümmten Schaufeln und erheblich höherem Wirkungsgrad einsetzen. Außerdem bietet das Unterdrucksystem den Vorteil, dass der reinluftseitige Ventilator praktisch keinem Verschleiß unterliegt und als potentielle Zündquelle ausscheidet.

Ein bei vielen Planungsansätzen stark unterschätztes Kriterium ist die Differenz zwischen der erforderlichen Absaugleistung bei höchster Produktionsauslastung und bei mittlerem Auslastungsgrad. Während zur Qualitätssicherung keine Kompromisse bei der notwendigen Absaugleistung eingegangen werden können, muss aus energetischer Sicht eine Anpassung an die jeweilige Betriebssituation möglich sein. Dazu eignet sich im besonderen Maße ein drehzahlgeregelter Absaugventilator in Verbindung mit einer fachmännischen Planung des Rohrleitungssystems. Nachdem die ersten Anlagen dieser Art bereits vor mehreren Jahren installiert wurden, ist es jetzt möglich, die Prognosen im damaligen Planungsstadium zur Verfügbarkeit und Energieeffizienz zu prüfen.

Geringere erforderliche Motorleistung

Die hobb Holzveredelung GmbH & Co. KG aus Bad Bentheim entschied sich bereits 2008 bei der Wahl einer neuen Absauganlage für ein drehzahlgeregeltes Unterdrucksystem. Die größte Maschine, die an das Absaugsystem angeschlossen wurde, ist eine 200 errichtete vollautomatische Plattenaufteilsäge. Hier werden nach Kundenbestellung Fixmaße aus voll- oder halbformatigen Holzwerkstoffplatten hergestellt. Dabei hat die Firma hobb direkten Zugriff auf ein eigenes großflächiges Plattenlager, in dem alle gängigen Plattentypen bevorratet werden.

Im Pflichtenheft der Absauganlage wurden seinerzeit nicht nur die üblichen Forderungen der Maschinenhersteller wie Luftmengen oder Maschinenwiderstände festgelegt, es wurde auch ein Konzept zur Energieoptimierung und thermischen Verwertung anfallender Holzreste fixiert. Als Summe aus Plattenaufteilanlage, Pressenabteilung, Kalibriermaschinen und der Zerkleinerung von Restmaterial inklusive Schwebstauberfassung ergab sich ein erforderlicher Absaugvolumenstrom von circa 70.000 m³/h. Die Volumina der angeschlossenen Maschinengruppen verteilten sich dabei ungleichmäßig von etwa 8.500 bis zu 18.000 m³/h. Aus der Berücksichtigung einer Reservekapazität von zehn Prozent resultierte ein maximaler Absaugvolumenstrom von 77.000 m³/h. Die energetische Überlegenheit eines Unterdrucksystems gegenüber einer konventionellen Überdruckanlage mit rohluftseitig angeordneten Ventilatoren war bereits in der Planungsphase schnell unbestritten. So reduzierte sich durch den besseren Wirkungsgrad der Reinluftventilatoren allein die zu installierende Motorleistung um circa 15 Prozent.

Absaugleistung stufenlos anpassen

Gerade vor dem Hintergrund des 3-schichtigen Betriebs und der variablen Anlagenauslastung wurde seinerzeit nach einer möglichst präzisen Anpassungsmöglichkeit der Absauganlage an die jeweilige Betriebssituation gesucht. Bei Verwendung mehrerer Ventilatoren auf der Reinluftseite, die nach Bedarf zu- oder abschalten, hätte nur die Möglichkeit einer stufenweisen Abdeckung des gesamten Leistungsbereichs bestanden. Selbst bei Drehzahlregelung einer der Ventilatoren hätten sich insbesondere Spannungsspitzen und zusätzliche Lagerbelastungen durch die zahlreichen Anläufe der einzeln zugeschalteten Ventilatoren nicht vermeiden lassen. Innovativ entschied man sich deshalb für die Installation eines 110-Kilowatt-Ventilators, der mittels Frequenzumformer automatisch und stufenlos an die erforderliche Absaugleistung angepasst wird. Besondere Beachtung verdient die Flexibilität dieser Anlagenausführung. Gerade bei industriellen Möbelfertigern und Zulieferbetrieben sind Weiterentwicklungen der Produktionsprozesse oftmals mit signifikanten Änderungen der Absaugleistungen verbunden. So hat auch die Firma hobb zwischenzeitlich Veränderungen in der Kalibrierabteilung und an den Pressenanlagen vorgenommen. Die gewählte Anlagentechnik erlaubte es, die erforderliche Anpassung im Drehzahlspektrum des Ventilators vorzunehmen. Nach Aufstellung der neuen Pressenanlage und Kalibriereinheit musste lediglich der Rohranschluss angepasst werden, die Reserve war ohne weiteren Aufwand am Ventilatorsystem abrufbar. Weitere Vorteile runden das positive Bild der damaligen Investition ab. So befindet sich der Absaugventilator platzsparend in der stirnseitigen Schallschutzkabine, die wie der Reinluftraum für Wartungs- und Servicearbeiten aufrecht begehbar ist. Zur Darstellung des kontinuierlichen Betriebs wurde die bereits in Überdruckanlagen bewährte Spüllufttechnik gewählt. Das ist auch energetisch betrachtet ein Vorteil, da durch die Abreinigung der Filterschläuche während des Betriebs ein im Mittel geringerer Widerstand der Filteranlage erzielt wird.

Gerade vor dem Hintergrund des 3-schichtigen Betriebs und der variablen Anlagenauslastung wurde seinerzeit nach einer möglichst präzisen Anpassungsmöglichkeit der Absauganlage an die jeweilige Betriebssituation gesucht. Bei Verwendung mehrerer Ventilatoren auf der Reinluftseite, die nach Bedarf zu- oder abschalten, hätte nur die Möglichkeit einer stufenweisen Abdeckung des gesamten Leistungsbereichs bestanden. Selbst bei Drehzahlregelung einer der Ventilatoren hätten sich insbesondere Spannungsspitzen und zusätzliche Lagerbelastungen durch die zahlreichen Anläufe der einzeln zugeschalteten Ventilatoren nicht vermeiden lassen. Innovativ entschied man sich deshalb für die Installation eines 110-Kilowatt-Ventilators, der mittels Frequenzumformer automatisch und stufenlos an die erforderliche Absaugleistung angepasst wird. Besondere Beachtung verdient die Flexibilität dieser Anlagenausführung. Gerade bei industriellen Möbelfertigern und Zulieferbetrieben sind Weiterentwicklungen der Produktionsprozesse oftmals mit signifikanten Änderungen der Absaugleistungen verbunden. So hat auch die Firma hobb zwischenzeitlich Veränderungen in der Kalibrierabteilung und an den Pressenanlagen vorgenommen. Die gewählte Anlagentechnik erlaubte es, die erforderliche Anpassung im Drehzahlspektrum des Ventilators vorzunehmen. Nach Aufstellung der neuen Pressenanlage und Kalibriereinheit musste lediglich der Rohranschluss angepasst werden, die Reserve war ohne weiteren Aufwand am Ventilatorsystem abrufbar. Weitere Vorteile runden das positive Bild der damaligen Investition ab. So befindet sich der Absaugventilator platzsparend in der stirnseitigen Schallschutzkabine, die wie der Reinluftraum für Wartungs- und Servicearbeiten aufrecht begehbar ist. Zur Darstellung des kontinuierlichen Betriebs wurde die bereits in Überdruckanlagen bewährte Spüllufttechnik gewählt. Das ist auch energetisch betrachtet ein Vorteil, da durch die Abreinigung der Filterschläuche während des Betriebs ein im Mittel geringerer Widerstand der Filteranlage erzielt wird.

Die richtige Entscheidung

Das in der Filteranlage abgeschiedene Spänematerial wird über eine Transportleitung zum Silo gefördert. Auf der Silodecke befindet sich eine Filteranlage mit Pufferbehälter inklusive Austragung und drucksicherer Zellenradschleuse. So ist eine Materialstau an dieser sensiblen Anlagenposition ausgeschlossen und die nachgeschaltete automatische Feuerungsanlage wird nicht durch eventuell eingetragene Transportluft beeinflusst.

Inzwischen sind seit der Inbetriebnahme der Anlage siebeneinhalb Jahre vergangen. In dieser Zeit hat sie 58.300 Motorlaufstunden bei nahezu maximaler Verfügbarkeit gesammelt. Obwohl bereits Spritzenleistungen bis 90 Kilowatt abgerufen wurden, liegt die mittlere Leistungsaufnahme derzeit bei circa 50 Kilowatt. Entsprechend zufrieden zeigt sich die Firma hobb mit ihrer damaligen Entscheidung.