Energiesparende Absauganlagen und Filteranlagen für holzbe- und -verarbeitende Betriebe

Minimierung des Energieeinsatzes bei der Absauganlage

Den Energieeinsatz bei der Absaugung zu minimieren und das Energiepotential der anfallenden Restholzmengen zu nutzen ist heute und zukünftig eine Aufgabe mit höchster Priorität sowohl im Hinblick auf die Reduzierung der Betriebskosten als auch zur Schonung der Umwelt.  

Bei holzbe- und verarbeitenden Betrieben gibt es eine Vielzahl von Ansatzpunkten um diesen Zielen gerecht zu werden. Als wichtigste sind zu nennen:

  1. Anpassung der Absaugleistung an den jeweiligen Bedarf,
  2. Direkte Luftrückführung,
  3. Farbnebelabsauganlagen mit Wärmerückgewinnung,
  4. Nutzung der anfallenden Holzreste.

Zu 1. Bedarfsangepasste Absauganlage

  • Entstauber
  • Filteranlage

Es kann sicherlich ohne weitere Erläuterung festgestellt werden, dass Absauganlagen am wenigsten Energie benötigen, wenn die Absaugleistung kontinuierlich dem jeweiligen Bedarf angepasst wird. Diese Möglichkeit besteht in fast idealer Weise mit Unterdrucksystemen in Verbindung mit drehzahlgeregelten Absaugventilatoren

Durch leistungsfähige und mit Normmotoren kombinierbare Frequenzumformer lässt sich diese Funktionalität erreichen. Über den Frequenzumformer wird durch die Veränderung der Ventilatordrehzahl die geförderte Luftmenge geregelt. Der Ventilator ist in der Regel im Reinluftbereich der Filteranlage oder nach der Filteranlage angeordnet, so dass man bezogen auf das Druckniveau in der Filteranlage von Unterdrucksystemen spricht. Der Bedarf der Absaugleistung wird über Sensoren erfasst und durch intelligente Regelungstechnik in ein Stellsignal für den Frequenzumformer umgesetzt. 

Die Praxis hat gezeigt, dass gegenüber Altanlagen und konventioneller Anlagentechnik Stromeinsparungen von bis zu 50 % erreichbar sind. 

Diese moderne Anlagentechnik wird heute über die gesamte Leistungsbandbreite eingesetzt und zwar beginnend mit Absaugvolumenströmen von ca. 3.000 m³/h bei Kleinanlagen bis hin zu 100.000 m³/h und mehr bei Großanlagen.

Das Einsparpotential soll an zwei Beispielen verdeutlicht werden: 

a) Absackfilteranlage alter Bauart mit dem Absaugventilator auf der Rohluftseite gegenüber einem Entstauber (Bild 1) moderner Bauart mit dem im Gerät integrierten und drehzahlgeregelten Absaugventilator auf der Reinluftseite. 

Bezeichnung Absackfilteranlage alter Bauart Entstauber aktueller Bauart
Volumenstrom in m³/h: 6.000 6.000
Pressung in Pa: 2.500 2.500
Wirkungsgrad in %: 60 80
Betriebsweise: einschichtig einschichtig
Betriebsstunden in h/a: 1600 1600
*Auslastungsgrad in %: 75 75
Stromverbrauch in kWh/a: 11.100 5.000
Einsparpotential in kWh/a: 6.100

b) Filteranlage mit rohluftseitig angeordneten Ventilatoren (geschlossene Laufräder), Wirkungsgrad ca. 70 % gegenüber einer drehzahlgeregelten Absauganlage (Bild 2) mit einem oder zwei auf der Reinluftseite angeordneten Ventilatoren.

Bezeichnung Überdruckfilteranlage - <br />ungeregelte Absaugventilatoren Unterdruckfilteranlage - <br />geregelte Absaugventilatoren
Volumenstrom in m³/h: 55.000 55.000
Pressung in Pa: 4.000 4.000
Wirkungsgrad in %: 70 80
Betriebsweise: zweischichtig zweischichtig
Betriebsstunden h/a: 3.200 3.200
*Auslastungsgrad in %: 75 75
Stromverbrauch in kWh/a: 280.000 161.000
Einsparpotential in kWh/a: 119.000

*Anmerkung: Der Auslastungsgrad von 75 % bedeutet, dass im Mittel nur ein Bedarf von 75 % an Absaugleistung entsprechend den Volumenströmen von ca. 4.500 m³/h bzw. 41.000 m³/h besteht. Bei der Altanlage bzw. Überdruck - Filteranlage verändern sich die Luftmengen nur im Rahmen des Drosseleffektes, der sich durch das Schließen von Absperrschiebern nicht genutzter Bearbeitungsmaschinen ergibt. Gleichzeitig erhöht sich jedoch die Pressung des Ventilators, so dass die Auswirkungen auf den Jahresstromverbrauch nicht relevant sind.

Bei den Neuanlagen wird durch die Drehzahlregelung nur der jeweils erforderliche Volumenstrom gefördert. Gleichzeitig passt sich die Pressung des Ventilators dem verringerten Absaugvolumenstrom an. 

Natürlich werden bei der Konzipierung der Anlagen die Gesamtkosten (Investitions- und Betriebskosten) über die Lebensdauer der Anlage in die Überlegungen und Vorschläge zur anlagentechnischen Gestaltung einbezogen, um für jeden Einzelfall die optimale Anlage auszuwählen. 

 

Zu 2. Luftrückführung 

Mit den in der Holzbranche heute eingesetzten Filteranlagen werden Reststaubkonzentrationen von < 0,1 mg/m³ erreicht, so dass die abgesaugte Luft zu 100 % in die Arbeitsräume zurückgeführt werden kann. Der Effekt, der sich aus diesem Standard ergibt, kann nicht hoch genug eingeschätzt werden. Das Energiepotential soll beispielhaft für Luftmengen von 10.000 m³/h bzw. 100.000 m³/h angegeben werden:

Bezeichnung Absaugvolumenstrom: <br />10.000 m³/h Absaugvolumenstrom:<br />100.000 m³/h
*Vorzuhaltende Heizkesselleistung in kW: 110 1100
**Äquivalenter Ölverbrauch pro Jahr in l/a: 25.000 250.000

Auf die direkte Luftrückführung muss nur seltenst verzichtet werden. In diesen Fällen besteht die Möglichkeit, nach der Filteranlage Wärmerückgewinnungssysteme (Bild 3) einzusetzen, die mit Wirkungsgraden von bis zu 60 % arbeiten. D. h., die vorzuhaltende Heizleistung und der äquivalente Ölverbrauch reduzieren sich auf ca. 40 % der angegebenen Tabellenwerte. 

Die Tabellenwerte zeigen eindrucksvoll, dass Altanlagen ohne Luftrückführung zwingend dahingehend geprüft werden sollten, ob das Einspar- und Energiepotential der direkten Luftrückführung genutzt werden kann, wobei evtl. anlagentechnische Modifikationen (Ersatz der Filterschläuche, Überprüfung der Ventilatorleistung) erforderlich sind.

Zu 3. Farbnebelabsauganlagen mit Wärmerückgewinnung

  • Absauganlage
  • Umluftofen
  • Brikettierpresse

Bei der Farbnebelabsaugung werden große Luftmengen abgesaugt und den Lackierräumen als Frischluft über Zuluftgeräte, die mit Lufterhitzern bestückt sind, wieder zugeführt. Auch für diese Anlagen können die oben in der Tabelle angegebenen Werte herangezogen werden. Bei einem Absaugvolumenstrom von 10.000 m³/h muss ohne Wärmerückgewinnung eine Heizleistung von 110 kW vorgehalten werden, um die Außenluft von -15° C auf eine Einblastemperatur von 18° C aufzuheizen. 

Bei einschichtiger Betriebsweise, ca. 160 Heiztagen pro Jahr und einem mittleren Wärmebedarf von 40 % sowie einer Anlagenauslastung von 50 % ergibt sich ein öläquivalenter Energiebedarf von ca. 5.000 l/a. 

Bei diesen Anwendungsfällen zählen insbesondere bei noch größeren Absaugvolumenströmen Wärmerückgewinnungssysteme mit Kreuzstromwärmetauschern oder Verbundsystemen zu der empfohlenen Ausstattung. Wirkungsgrade von bis zu 60 % sind erreichbar, d. h., die vorzuhaltende Kesselleistung reduziert sich bei dem beispielhaft genannten Volumenstrom von 10.000 m³/h auf ca. 45 kW. Der öläquivalente Energiebedarf reduziert sich auf ca. 2.000 l, d h., das öläquivalente Einsparpotential beträgt ca. 3.000 l/a.

Zu 4. Nutzung der anfallenden Holzreste

Die anfallenden Holzreste in Form von Spänen- bzw. Stäuben oder als stückige Teile werden in der Regel wärmetechnisch genutzt. Dabei ist in Erinnerung zu rufen, dass ca. 2,4 kg Holz 1 Liter Öl ersetzen (unter Berücksichtigung der Wirkungsgradunterschiede zwischen Heizkesselanlagen mit Holz bzw. Öl als Brennstoff). D. h. die Nutzung des Energiepotentials der anfallenden Holzreste spart nicht nur in erheblichem Umfang Betriebskosten, sondern schont zusätzlich in einem hohen Maße die Umwelt. 

Für die Verbrennung von Holzresten stehen heute moderne Umluftöfen und Holzheizkesselanlagen zur Verfügung, die dem Kunden einen hohen Bedienkomfort bieten. 

SPÄNEX ist als langjähriger Hersteller von Umluftöfen in der Branche bekannt. Das Programm umfasst zwei Baureihen:

  • Baureihe UL/E-RW-O2 mit Rostfeuerung für die manuelle Beschickung in den Leistungsstu-fen 25, 50, 75, 100 und 130 kW (Bild 4),
  • Baureihe UL/U-RW mit Unterschubfeuerung für die automatische Beschickung in den Leistungsstufen 50, 75, 100, 130, 200 und 250 kW (Bild 5).
  • Umluftofen
  • Holzheizkessel

Die Umluftöfen und die damit realisierten Umluftheizungen haben sich in der Praxis bewährt. Einige tausend im Einsatz befindliche Anlagen sind ein schlagkräftiger Beweis. 

Weiterhin werden von SPÄNEX auch Heizkeesselanlagen (Bild 6) im Leistungsbereich zwischen 50 und 800 kW geliefert. Auf diesem Sektor arbeitet SPÄNEX mit der Firma Nolting Holzfeuerungstechnik in Detmold zusammen und bietet sowohl handbeschickte als auch automatisch beschickte Anlagen mit unterschiedlichen Feuerungssystemen an (Rost-, Unterschub- und Vorschubrostfeuerung). 

Je nach Materialart, -daten und -anfall wird das optimale Feuerungssystem ausgewählt. Selbstverständlich zählen auch bei automatischen Anlagen die erforderlichen Siloaustragungs- und Beschickungssysteme zu dem Lieferumfang, der für alle Anlagen auch die erforderliche Steuerungs- und Regelungstechnik umfasst. 

In einer Vielzahl von Anwendungsfällen scheidet die Errichtung eines Silos wegen der örtlichen Verhältnisse oder aus sonstigen baulichen Gründen aus, so dass zur Materialaufbereitung Brikettierpressen eingesetzt werden, um gleichzeitig den erforderlichen Lagerraum zu reduzieren. 

SPÄNEX stellt ein umfangreiches Brikettierpressenprogramm (Bild 7) im Leistungsbereich zwischen 40 und 250 kg/h her, so dass sowohl für kleinere als auch für größere Spänemengen die passende Brikettierpresse ausgewählt werden kann. 

Bei den Überlegungen zum Einsatz von Brikettierpressen können auch andere Aspekte von Bedeutung sein:

  • Umwandlung von überschüssigem Spänematerial in verkaufbare Briketts,
  • Reduzierung der Entsorgungskosten,
  • Schleifstaub, der in brikettierter Form als Brennstoff genutzt werden kann.

Resümee

Die Beispiele sollten gezeigt haben, welche Einsparpotentiale im Hinblick auf den Energieverbrauch und die Betriebskosten bestehen. 

Es ist selbstredend, dass bei der Optimierung der Anlagentechnik natürlich noch weitere Faktoren eine Rolle spielen:

  • Einsatz von Automatikschiebern,
  • Richtig dimensioniertes Rohrnetz,
  • Standort der Filteranlage,
  • Laufzeitoptimierung der Transportanlage,
  • etc.

Gerade weil bei der Anschaffung, Erweiterung oder Änderung einer Anlage die Wirtschaftlichkeit schlussendlich entscheidend ist, müssen die Gesamtkosten, bestehend aus den Anschaffungskosten und den Betriebskosten über die Lebensdauer der Anlage, das Kriterium sein. Die Investitionskosten isoliert zu betrachten, ist nicht ausreichend. 

Wichtig für den Kunden ist, dass der Anlagenanbieter auf den angegebenen Themenfeldern, den Kunden umfassend informieren kann, damit ein integrales Gesamtkonzept mit größtmöglichen Nutzen für den Kunden entwickelt wird. 

SPÄNEX GmbH 

Luft-, Energie- und Umwelttechnik 

Otto-Brenner-Straße 6

37170 Uslar 

Tel.: + 49 (0) 55 71 / 3 04-0

Fax: + 49 (0) 55 71 / 3 04-11

E-Mail: info@spaenex.de

Internet: www.SPAENEX.de 

 

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