Es liegt was in der Luft

Das ist der Härtefall: Luftreinigung in der Gießerei. Heiße Winde, staubige Stürme, stechende Gase. Ein Höllenklima, das höchste Anforderungen an die Ablufttechnik stellt. Denn was den Schornsteinen entweicht, muß sauber sein. Zumindest so sauber, daß es der Umwelt nicht den Garaus macht und die gesetzlichen Grenzwerte erfüllt. Aber Abluftanlagen sollen auch kostengünstig, langlebig und wartungsarm arbeiten. Wie sowas geht, haben wir uns bei Düker in Laufach angeschaut.
¿Früher waren die Äpfel an den Bäumen der Umgebung ungenießbar. Die waren grau und verdreckt. Und Wäsche aufhängen im Freien? Undenkbar!¿ Reiner Graf und Lothar Strobl können sich an diese Zeit noch gut erinnern. Doch in den vergangenen 14 Jahren haben der Technische Leiter der Eisenwerke Düker und sein Instandhaltungschef viel dafür getan, daß man das Obst aus dem bayerischen Laufach heute wieder essen kann. Was die Schornsteine der Gießerei verläßt, ist mehrfach gefiltert und von Schadstoffen größtenteils befreit.

Erreicht wird das unter anderem durch den massiven Einsatz von Trockenentstaubungs- und Luftfiltersystemen des Herstellers Donaldson Torit. Das Dülmener Unternehmen rüstete sowohl die Durchlauf-Strahlstraße und die Gießereisand-Staubabsaugung der hochautomatisierten Düker-Gießerei als auch die neun Arbeitskabinen der mechanischen Putzerei mit Abluftanlagen aus. Die erste Anlage installierte man bereits Anfang der achtziger Jahre, die jüngste wurde Ende 1997 in Betrieb genommen.

Dabei werden beachtliche Volumenströme an stark verunreinigter Abluft behandelt. Allein die dezentralen Absauganlagen der Putzerei-Arbeitsplätze bewältigen zweimal 13 000 und siebenmal 10 000 Betriebs-Kubikmeter stündlich. Um Energie und damit Betriebskosten zu sparen, werden die Abluftfilter der Kabinen einzeln geregelt und bedarfsgerecht zu- oder abgeschaltet: Erst wenn der Werker zur Tat schreitet, wird die mit Schleifstaub belastete und stark metallisch riechende Raumluft durch Bodenschlitze abgezogen und in einer Filtereinheit aufbereitet. Nach dem Reinigen gelangt sie durch eine Deckenbelüftung wieder zurück in die Kabine.

Weitaus mächtigere Volumenströme werden allerdings in der Gießerei- und Strahlanlage erfaßt, geführt und gefiltert. Hier suchen nicht nur die üblichen Schmelzgase den Weg ins Freie, sondern es werden auch große Mengen von Metall- und Sandstaub aufgewirbelt, die beim ¿Auspacken¿ und Abstrahlen der Gußteile entstehen. Insgesamt lassen sich stündlich bis zu 190 000 Betriebs-Kubikmeter Abluft aufbereiten. Die komplette Produktionsstrecke ist gekapselt und gewaltige ¿ teilweise beheizte ¿ Rohrleitungen mit bis zu zwei Metern Durchmesser führen die verschmutzte Luft zu Zyklonabscheidern und Trockenfilterboxen. Genau 288 einzelne Patronen mit über 6000 Quadratmetern Filterfläche sind nötig, damit das Gemisch aus Metallpartikeln, Furansandstaub und Schmelzgas den gewünschten Reinheitsgrad erreicht.

Tücken der Abluft
Und diese Mixtur hat ihre Tücken. Im Umfeld der Kupolöfen und in der Durchlaufstrahl-Anlage ist sie beispielsweise bis zu 600 Grad heiß. Zu heiß für das Filtermaterial aus einer Zellulosemischung! Dort aber, wo der Guß unter heftigen Vibrationen vom Kern- und Formsand getrennt wird ¿ im sogenannten ¿Auspackrohr¿ ¿ entsteht ein feucht-staubiges Gemenge. Das wiederum droht die Filter zu verkleben oder sich in den Rohrleitungen (als Betonit) abzusetzen und ¿anzubacken¿. Da mußten sich Düker-Mann Reiner Graf und der Projekt-Ingenieur Andreas Kiy von Donaldson Torit etwas einfallen lassen: Einerseits die Abgase bis auf etwa 50 Grad runterkühlen und sie andererseits mit Stützbrennern trocken und warm halten. Abluft ist eben nicht gleich Abluft.

Das Ergebnis ist unübersehbar. Etwa 850 Tonnen Staub filtert die Anlage jährlich aus der Abluft: Eine deftige Mischung aus Schwermetallen, Metalloxiden, aromatischen Kohlenwasserstoffen und Lösemitteln. Die täglichen Emissionen werden überwacht und dokumentiert: Rund um die Schornsteine hängen Sensoren von Sick, die die entweichende Luft elektronisch beschnüffeln. Und die Forschungs- und Untersuchungs-Gesellschaft Aschaffenburg (ISEGA) nimmt regelmäßig die Staube und Altsande der Gießerei unter die analytische Lupe.

Pro Tonne Staub muß Düker derzeit etwa 170 Mark Entsorgungskosten berappen. Dazu kommen nochmal 1,4 Tonnen verbrauchte Filterpartonen im Jahr, die mit etwa 1400 Mark zu Buche schlagen. Für jeden Produktionsbetrieb sind das ärgerliche Kosten, weil ihnen keine Wertschöpfung gegenübersteht. Umso wichtiger ist deshalb, daß die Entstaubungsanlage möglichst zuverlässig und sparsam arbeitet. Betriebskosten einerseits und Wartungskosten andererseits müssen sich im Rahmen halten. Im Fall der Dükerschen Gießerei belaufen sich die jährlichen Energiekosten für die Abluftsysteme, die mit einer elektrischen Gesamtleistung von 890 Kilowatt laufen, auf 377 180 Mark. Zuzüglich 73 600 Mark für neue Filterpatronen und Ersatzteile. Für den Technischen Leiter Reiner Graf und Instandhaltungschef Lothar Strobl ist das eine akzeptable Größenordnung.

Die Alternative wären verfahrenstechnisch aufwendigere Naßentstaubungs-Anlagen. Damit hat man in Laufach allerdings keine guten Erfahrungen gemacht: Für diese Extrembedingungen zu anfällig und schwierig instandzuhalten. Außerdem fallen bei der Naßentstaubung immer Schlämme an, die vor der Entsorgung für teure Energie getrocknet werden müssen. Sowohl der Aufwand für Betrieb als auch für Wartung und Instandsetzung der Trockenfilter-Anlagen hingegen hält sich im Rahmen. Die Filterpatronen lassen sich mit wenigen Handgriffen austauschen und erreichen annehmbare Standzeiten. Die für den Anlagenbetrieb und die Reinigung der Filterpatronen nötige Druckluft ist eigentlich in jedem Industriebetrieb vorhanden.

Sauber mit Druck
Die Filteraggregate arbeiten nach dem ¿Downflow-Prinzip¿. Dabei wird die verunreinigte Abluft von oben nach unten durch die schräg hängenden, trommelartigen Filterpatronen geführt. Der Staub bleibt an der äußeren Oberfläche der Filter hängen, während die gereinigte Luft durch eine Reinluftöffnung seitlich nach unten entweicht.

Gereinigt werden die Patronen automatisch durch regelmäßige, kräftige Druckluftstöße. Dazu wird die Druckdifferenz im Abluft-Kreislauf permanent elektronisch überwacht. Sind die Patronen zu stark zugesetzt, erhöht sich der Druck und ein Druckluftimpuls wird ausgelöst, der das Filtergewebe freibläst. Das funktioniert über einen Zeitraum von bis zu 6000 Betriebsstunden mit einem Reingas-Reststaubgehalt von weniger als einem Milligramm pro Kubikmeter. Danach ist die Patrone reif für Wechsel und Entsorgung.

Wieviele Filteraggregate mit welchem Filtermaterial benötigt werden, hängt zunächst von zwei Faktoren ab: Der Art der Verunreinigung und den Volumenströmen der Abluft. Es müssen nicht immer solch gewaltige Batterien von Filterpatronen zum Einsatz kommen wie bei Düker. Kleine, mobile Einheiten mit einer oder zwei Filtern für den direkten Einsatz am Arbeitsplatz sind ebenso denkbar wie mittelgroße Agreggate mit sechs, zwölf, 16 oder mehr Patronen. In der Referenzliste von Donaldson Torit finden sich auch Anwendungen an Schweißanlagen (Metalloxide), aus der Oberflächentechnik (Pigmente) oder der Pharmazeutik (Schwebstaub).

Die Wahl der Filtermaterialien richtet sich nach der Beschaffenheit und der Temperatur der belasteten Abluft. Für Grob- und Feinstäube bis 65 Grad verwendet man meist preiswerte Zellulosemischungen. Bei faserigem Staub oder agglomerativen Staubgemischen mit Neigung zum ¿Verklumpen¿ kommen Mikrofasern und synthetische Materialien zum Zug. Wird es hygroskopisch, also feucht-klebrig, muß eine PTFE-Membran ran und bei höheren Betriebstemperaturen bis 135 Grad eignet sich nur noch Synthetik. Dabei lassen sich die synthetischen Filterpatronen mehrfach auswaschen und wiederverwenden. Übrigens: Durch eine geschickte Zickzack-Faltung entstehen Filterflächen von bis zu 24 Quadratmeter!

Die Gehäuse für die Filter sind in der Regel aus verzinktem Edelstahl, meist elektrostatisch leitfähig und flammhemmend. Ihre Konstruktion richtet sich nach den Bedingungen vor Ort. Um möglichst wenig Platz zu blockieren und die Produktionsabläufe im Betrieb nicht zu behindern, werden die Anlagen auf Gerüste aufgeständert, auf Bühnen geparkt, über die Maschinen gehängt, außen angebaut oder in den Keller verbannt. ¿Für die Instandhalter problemlos zugänglich, für die Prüfer gut einsehbar, ohne viel Platz zu vergeuden¿, so faßt es Reiner Graf zusammen.

Ein nicht zu vernachlässigendes Kapitel ist auch die Auslegung der Rohrleitungen und Zyklone. Der körnige Metallstaub ist in höchsten Maße abrasiv. Er wirkt wie Schmirgelpapier und schleift die Rohre von innen durch, was für erheblichen Verschleiß sorgt. Um aber die Investitionskosten im Rahmen zu halten, verwendete man in der Gießerei für die weniger belasteten Leitungsstrecken drei Millimeter dickes Schwarzblech aus Baustahl. An kritischen Stellen sind die Rohre und Zyklone dann mit gespritztem Kunststoff ausgekleidet. ¿Das hält immerhin zwei Jahre¿, nickt Reiner Graf zufrieden. ¿Sie können auch verschleißfreie, gummierte Leitungen bekommen¿, ergänzt Andreas Kiy. Alles eine Frage der Kosten.

Mit der Trockenentstaubung lassen sich eine Vielzahl industrieller Abluft- und Entstaubungsprobleme lösen. Dabei ist jede Anlage eine individuell angepaßte Installation, bei der zahlreiche Einflußfaktoren ins Gleichgewicht zu bringen sind. Das beginnt bei den Erfassungselementen, führt über die genau berechneten Volumenströme und Filtermengen und endet bei der richtigen Dimensionierung der Rohrleitungen. Andreas Kiy weiß nur zu gut: ¿Jede Anlage ist eine maßgeschneiderte und auf die Vor-Ort-Bedürfnisse abgestimmte Lösung¿.

Michael Stöcker / Juni 1998