Fachartikel

6.12.2016
erschienen in GIESSEREI Heft 12|2016

Patentierte Umwelttechnologie für Gießereien

Installiertes zentrales Climatic-System.

Gussteile oder aus ihnen hergestellte Komponenten sind aus vielen Produkten des täglichen Lebens nicht mehr wegzudenken. Mit gut 80 000 Beschäftigten generierten Gießereien 2015 in hochtechnisierten Verfahren einen Umsatz von rund 13,8 Mrd. Euro und sind somit ein wichtiger Wirtschaftszweig in Deutschland. Aber nicht nur hierzulande stehen sie durch die Absenkung von Grenzwerten in Bezug auf Umweltstandards unter hohem Druck und besonderer Beobachtung. Das Kopenhagener Unternehmen Infuser hat mit der Universität der dänischen Hauptstadt innovative Lösungen entwickelt, die es Gießereien ermöglichen, Verunreinigungen durch Schad- und Geruchsstoffe wirtschaftlich um bis zu 99,99 % zu reduzieren.

VON FLORIAN HARTUNG, MANNHEIM

An unterschiedlichen Stellen des Produktionsprozesses fallen in Gießereien Schad- und Problemstoffe an. Durch den Einsatz von Bindersystemen entstehen zusätzlich Schadstoffe wie Amine, Methylformiat, Phenole, Formaldehyd, weiter Volatile Organic Compounds (VOC) und Benzol, Toluol, Ethylbenzol und Xylole (BETX), die teilweise stark gesundheits- und umweltschädlich sind. Nicht nur wegen der erwarteten Absenkung diverser Grenzwerte in der Novelle der TA Luft ist die Reduzierung dieser Emissionen für die Unternehmen besonders wichtig, sondern auch aus Gründen des Arbeitsschutzes. Das atmosphärisch-chemische Reinigungsverfahren, auf dem das Abluftreinigungssystem Climatic von Infuser basiert, erreicht auf energieeffiziente Weise hohe Reinigungsgrade bei der Gesamt-VOC- sowie Geruchsbelastung in Gießereien. Bei bisherigen Tests mit Pilotanlagen wurden beispielsweise die BTEX zwischen 85 und 97 %, Amine bis zu 99,99 % und der Gesamtkohlenwasserstoff um bis zu 95 % aus der Abluft entfernt. Das System kann individuell auf die im jeweiligen Prozess anfallenden Schadstoffe eingestellt werden und sich zudem an Produktionsschwankungen anpassen, was zusätzlich Energie einspart. Neben Wäschern, Filtern oder der regenerativen Nachverbrennung stellt das Climatic-System eine weitere effiziente Alternative bei der Abluftreinigung dar. Die Technologie ermöglicht Gießereien eine äußerst flexible Planung, da sie die vorhandenen VOC aus der Abluft an den unterschiedlichen Arbeitsstationen entfernen kann. Beim Um-, Aus- und Neubau von Gießereien, bei denen schlüssige Emissionskonzepte von den Behörden erwartet werden, eröffnet das Abluftreinigungssystem den Unternehmen vielfältige und ganz neue Möglichkeiten. Denn Abluftströme und Lüftungsanlagen können komplett neu gedacht, geplant und gebaut werden, wenn die Reinigung unterschiedlicher Volumenströme mit individuellen Schadstoffbelastungen entweder zentral in einem System oder individuell direkt an der Emissionsquelle durchgeführt werden kann. Durch geschickte Planung kann so die Wirtschaftlichkeit der gesamten Abluftreinigung optimiert werden. Durch den Einsatz des Climatic-Systems als vorherrschende Abluftreinigung können Gießereien insgesamt platzsparender konzipiert werden. Mit seinen kompakten Abmessungen und dem geringen Platzbedarf kann das System als dezentrale Abluftlösung direkt an der Emissionsquelle eingebaut werden. Da das Thema Geruchsbelastung immer wichtiger wird, steht auch die Hallenabluft im Fokus. Diese kann mit dem Climatic-System wirtschaftlich und effizient von schlechten Gerüchen und Schadstoffen befreit werden, sogar wenn unterschiedlich belastete Luftströme kombiniert werden.

Anwendungsfeld Hallenabluft, Kernlager, Formmontage – große Volumenströme mit geringer Schadstoffbelastung

Die Hallenabluft in der Kernmacherei wie zum Beispiel im Kernlager oder der Formmontage weist eine vergleichsweise geringe Belastung durch Amine und VOC auf, dennoch geht von ihr eine nicht unerhebliche Geruchsbelästigung und Gesundheitsgefährdung für die Mitarbeiter aus. Hier wird die Standardversion des Climatic-Systems eingesetzt, denn sie eignet sich optimal für die Entfernung relativ geringer Schadstoffkonzentrationen aus großen Volumenströmen bei vergleichsweise niedrigem Energieeinsatz. Bei einem aktuellen Pilotprojekt in einer Gießerei in Baden-Württemberg können so bei der Reinigung von 40 000 m³/h Hallenabluft aus dem Kernlager rund 50 MGE/h Schadstoffe aus der Abluft entfernt werden, was einer Reinigungsleistung von 80 % entspricht.

Anwendungsfeld Kernschießanlage, Kerntrockenofen und Gießstrecke - Volumenströme mit hoher Schadstoffbelastung

Für Volumenströme mit hoher Belastung steht das „Gas Enhanced Catalysis” (GEC)-Climatic System zur Verfügung. Es basiert auf dem Climatic-Standardsystem, wird aber je nach Belastungsart und -grad durch einen Low Energy Katalysator erweitert und teilweise sogar ersetzt. Dieser nutzt überschüssiges Ozon aus dem Standardsystem für weitere Reaktionen und somit für eine weiter verbesserte Reinigungsleistung bei geringen Energiekosten. Das Haupteinsatzgebiet dieses Systems ist die Abluft der Kernschießmaschinen, des Trockenofens und der Formanlage, da hier hohe Konzentrationen von Aminen, Formaldehyd, VOC, BTEX und Gerüchen entstehen.

Anwendungsfeld – Vorschaltung vor bestehende Aktivkohlefilter

Bei der Kombination des Standard Climatic-Systems mit bestehenden Aktivkohlefiltern können unter normalen Betriebsbedingungen die in der Fortluft (ins Freie geblasene Abluft) enthaltenen VOC um bis zu 95 % verringert werden, bevor diese die Aktivkohlefilter überhaupt erreichen. Das sogenannte Photo-active Carbon System ist eine Lösung zur Emissionskontrolle, durch die die Betriebskosten bei Aktivkohlefilteranlagen um bis zu

80 % reduziert werden können. Das System kann sowohl mit bereits installierten Aktivkohlefiltern kombiniert werden, als auch zusammen mit einem neuen Aktivkohlefilter-Modul eingebaut werden. Es verfügt darüber hinaus über ein einfaches Überwachungs-und Steuerungssystem, das den Energieverbrauch des Reinigungssystems dem Verschmutzungsgrad anpasst, was für Produktionsbetriebe mit variablen Spitzenwerten bei den Emissionen besonders vorteilhaft ist.

Anwendungsfeld Abluftrohre an Gießstrecke und Kerntrockenofen – Kondensatbildung verhindern

In der Abluft von Gießstrecke und Kerntrockenofen sind langkettige Öle und Fette aus den eingesetzten Lösungsmitteln enthalten, die sehr schnell in den Abluftrohren anhaften und zu deren Versottung führen. Zudem bergen sie durch ihre leichte Entflammbarkeit ein hohes Brandrisiko. Das Hot Ozone-Climatic-System setzt an dieser Stelle an. Durch den Einbau eines wabenförmigen Katalysators in das Abluftrohr und einer präzisen Injektion von hochreinem Ozon verändern sich die Strukturen dieser Öle und Fette, sodass sie sich nicht mehr als Kondensat in den Rohren ablagern können. Der gleiche Effekt zeigt sich auch an den Düsen und Filtern der regenerativen Nachverbrennung (RTO), die ebenfalls in deutlich geringerem Maße verfetten, wodurch sich Reinigungs- und Wartungsintervalle erheblich verlängern. Auch der Einsatz eines elektrostatischen Abscheiders oder Aminwäschers kann ohne die bisherigen Effizienzeinbußen erfolgen.

Die Technologie – eine patentierte Methode zur Abluftreinigung

Gemeinsam mit der Universität Kopenhagen hat Infuser die neuartige, patentierte Methode zur Abluftreinigung entwickelt. Die Technologie beschleunigt den natürlichen Reinigungsprozess der Erdatmosphäre in einem Kompaktreaktor um das Hunderttausendfache. Das sogenannte atmosphärisch-photochemische Verfahren benötigt deutlich weniger Energie als konventionelle Methoden, da es auf natürlichen chemischen Reaktionen basiert. Die modulare Bauweise des Systems bietet praxisrelevante Vorteile, wobei jedes der Module eine spezielle Funktion im Reinigungsprozess erfüllt.

Die belastete Luft wird durch die einzelnen Module geleitet und dabei Wasserdampf, atmosphärischen Reagenzien in verschiedenen Stadien sowie ultravioletten Strahlen ausgesetzt. Die gasförmigen Schadstoffe werden durch diesen Prozess zu Feststoffen gewandelt, diese Partikel können dann durch einen elektrostatischen Filter beseitigt werden. Gießereien können mit der Anlage Amine, Methylformiat, Phenole, Formaldehyd sowie BTEX und die Gesamtbelastung mit Kohlenwasserstoff bis zu 99,99 % aus der Abluft entfernen.

Umweltstandards setzen

Das modulare System ermöglicht effiziente, energie- und kostenoptimierte Lösungen, da die eingesetzten Module auf die gewünschte Emissionskontrolle am definierten Einsatzort ausgelegt sind. Die Anlage kann als kompletter Ersatz einer herkömmlichen Filter- und Reinigungsvorrichtung verwendet werden. Sie kann bestehenden Filtern aber auch vorgeschaltet werden, um deren gesamte Reinigungsleistung zu erhöhen und gleichzeitig die laufenden Kosten der bisherigen Technik, wie Aktivkohle oder Wäscher zu senken.

Die Steuerung der Anlage misst den Verschmutzungsgrad der Luft kontinuierlich und passt die Reinigungsleistung entsprechend an, was Energie- und allgemeine Betriebskosten im Vergleich zu anderen Verfahren zusätzlich senkt. Auch die erforderliche Energie für die Ventilation in der gesamten Gießerei kann durch den Einsatz des Systems reduziert werden, beispielsweise durch kürzere Kanalstrecken beim Einsatz dezentraler Climatic-Anlagen oder durch geringeren Druckverlust im Abluftsystem wegen des Wegfalls herkömmlicher statischer Filter. Durch die Reinigung in der Gasphase reinigt das System grundsätzlich mit einem sehr geringen Druckverlust.

Gießereien können mit der Anlage kosteneffizient Umweltstandards erfüllen und für sauberere Luft in den Produktionsstätten und in der Fort- und Abluft sorgen – mit sehr geringem Einsatz von Verbrauchsmaterialien oder gefährlichen Chemikalien und mit keinen oder nur geringen Mengen an Abfallstoffen. Das System bietet ein breites Anwendungsspektrum für die verschiedenen Prozessschritte im Werk, mit denen Unternehmen auf Basis passgenauer Konzepte den individuellen baulichen und fachlichen Anforderungen von Gießereien gerecht werden.

www.infuser.eu/de