Abluftreinigung im elektrischen Feld

Autoren Carlo Saling Produktmanager, United Air Specialists Norbert Jedrzejak Vertriebsingenieur, United Air Specialists Alwin Braun Vertrieb, United Air Specialists Jörn Jacobs Fachjournalist

Bei der Kunststoffproduktion ist in der Regel ein Abluftbetrieb der Produktionsanlagen notwendig, z. B. wegen Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen wie Pentan, Aceton und Styrol oder Ozon, aber auch für Schadstoffe, die als Rauche oder Stäube beim Granulieren und Mischen entstehen. Für Deutschland ist dabei die TA Luft verbindlich zu beachten. Als Filtersysteme für Aerosole und Partikel kommen bislang häufig mechanische Filtersysteme oder Nasswäscher zum Einsatz. In filternden Abscheidern wird die zu reinigende Luft durch ein poröses Medium geleitet, in dem die dispergierten Feststoff- oder Aerosolpartikel aufgrund verschiedener Mechanismen wie Siebwirkung, Trägheit, Diffusion oder Elektrostatik zurückgehalten werden.

Ein Nachteil der mechanischen Filtersysteme liegt in der Tatsache, dass sich die Filtermedien bei viskosen Schadstoffen schnell zusetzen. In der Folge kommt es zu einem massiven Anstieg des Druckverlustes, sodass eine ausreichende Absaugleistung nicht mehr gegeben ist und ein häufiger Wechsel der Filtermedien notwendig wird. Die zugesetzten Filterelemente müssen dann als Sondermüll entsorgt werden. Nassabscheider werden zum Entfernen fester, flüssiger oder gasförmiger Verunreinigungen aus Gasen eingesetzt – insbesondere bei klebrigen, adhäsiven oder leicht entzündlichen Stäuben. Nachteile der Nasswäscher sind ihre Wartungsintensität und der Fakt, dass eine Abscheideleistung für Partikel <1 µm (z. B. Rauch) physikalisch begrenzt ist.

Beide Lösungen belasten den Anwender mit hohen Betriebskosten infolge der hohen Druckverluste der Filtersysteme mit entsprechendem Energieverbrauch oder auch, weil teilweise die Schadstoffe in der Produktionshalle zwar abgesaugt, jedoch nicht abgeschieden sondern nur in die Umwelt verlagert werden. Je nach Schadstoffmengen und Volumenströmen wird noch eine Nachverbrennung der Schadstoffe eingerichtet. Diese Anlagen arbeiten aber in der Regel nur bei hohen Konzentrationen und Volumina wirtschaftlich.

Die Absaugung und Filtration der Aerosole wie Rauch, Nebel oder Partikeln mit elektrostatischen Filtersystemen wie den Smoghog-Systemen von UAS bietet hier eine Alternative. Für die hohen Abscheideleistungen selbst ultrafeiner Partikel <0,001 mm zwischen 96 und 99 % sorgt ein einfacher, aber umso effektiverer Aufbau. Die verunreinigte Luft wird von einem Ventilator angesaugt und trifft zunächst auf einen mechanischen Vorfilter, der größere Schadstoffpartikel abscheidet und für eine gleichmäßige Verteilung des Luftstromes sorgt. Dem Vorfilter folgt der sogenannte Ionisator. Hier werden die verbliebenen feinen Schadstoffpartikel durch Elektronen und ionisierte Luftmoleküle in Sekundenbruchteilen kontinuierlich positiv aufgeladen. Der Kollektor übernimmt die eigentliche Reinigung der Luft. Er besteht aus einer Reihe senkrechter Metallplatten, die parallel zum Schadstoffstrom stehen. Innerhalb des Kollektors werden positiv aufgeladene Schadstoffpartikel in einem induzierten elektrischen Feld in Richtung der geerdeten Platte abgelenkt.

Der senkrechte Einbau der metallischen Platten gewährleistet ein ausgezeichnetes Ablaufverhalten, da die abgeschiedenen Schadstoffe einfach durch einen Siphon ablaufen können. Die Kollektorplatten, auf denen sich die Verunreinigungen abscheiden, können gereinigt und wiederverwendet werden, wobei die Schadstoffe bei Zusammenarbeit mit einem Fachpartner umweltgerecht entsorgt werden. Die Abscheideleistungen wurden durch das ILK Dresden gemessen und bestätigt. Smoghog-Systeme und Anlagen können in Varianten von 500 bis 40 000 m³/h Betriebsvolumenstrom zur Verfügung gestellt werden. Die Verwendungsmöglichkeiten für Elektrofilter sind im Bereich der Kunststoff- und Kunststoffprodukteherstellung vielfältig. Beispielsweise lassen sich aus Extrudern und Extrusionsanlagen Schadstoffe entfernen, die beim Mischen, Aufbereiten und der Extrusion von Thermoplasten entstehen wie Phthalate und Rauche aus Polyolefinen, oder Schadstoffe, die als Rauche oder Stäube beim Granulieren und Mischen entstehen.

Übergreifend lässt sich sagen, dass elektrostatische Filtersysteme sehr gut geeignet sind, um ein breites Schadstoffspektrum mit in der Praxis oft undefinierten Eigenschaften wie thermische Zersetzungsprodukte und Stoffgemische abzusaugen und abzuscheiden. Als weiterer Pluspunkt lässt sich festhalten, dass bei Absaugung/Filtration mittels Elektrofiltern aufgrund der Konstruktion der Filterzellen der Volumenstrom und somit die Fördergeschwindigkeit der Schadstoffe im Betrieb nahezu konstant bleiben. So wird die Kondensation von Schadstoffen in der Rohrleitung und damit der Wartungsaufwand reduziert. Es ist dabei verständlich, dass die Systeme und Anlagen durch das Engineering auf die Anwendung abgestimmt werden müssen. Die Herangehensweise von UAS beginnt mit einer Sichtung des Sicherheitsdatenblattes, gefolgt von der Analyse einer Schadstoffprobe im Labor, um z. B. das Temperaturverhalten oder den Stockpunkt zu ermitteln, und gegebenenfalls einer Validierung durch Testfilter im Teillastbetrieb vor Ort. Danach wird die Gesamtanlage ausgelegt und errichtet, wobei UAS als Partner auch in der Lage ist, schlüsselfertige Anlagen anzubieten. Die Wartung kann von der reinen turnusmäßigen Reinigung der Filterzellen in der UAS-Ultraschallwaschanlage bis zur fachgerechten Wartung und Reinigung des kompletten Systems und Schulung der Mitarbeiter gehen.

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