Ersetzen ineffiziente Altanlagen

Die Leuna-Harze GmbH stellt rund 40 000 t Epoxidharze unterschiedlicher Art im Jahr her. Diese kommen in Farben und Lacken zum Einsatz, bei Bodenbeschichtungen oder auch bei Konstruktionswerkstoffen, den sogenannten Composites. Aber auch in der Basislackierung von Fahrzeugkarossen oder in der Leiterplattentechnik ist dieser Alleskönner sehr gefragt. „Bei der Herstellung legen wir besonderen Wert auf eine effiziente Prozesstechnologie. Die Druckluft spielt dabei eine ganz wesentliche Rolle“, erklärt Lutz Oberländer, zuständig für die Instandhaltung bei Leuna-Harze. „Sie wird als Steuerungsluft eingesetzt, um zum Beispiel über das Prozessleitsystem Ventile pneumatisch zu schalten.“ Diese müssen störungsfrei mit der Druckluft versorgt werden. Eine weitere wichtige Anforderung ist absolut ölfreie Druckluft. Denn Maschinenöl verträgt sich nicht mit Epoxidharz.

Für die Druckluftversorgung standen dem Chemieunternehmen bisher zwei ölgeschmierte Schraubenkompressoren zur Verfügung. Um die Druckluft ölfrei zu halten, hatte jeder Kompressor eine eigene Aufbereitungskette aus Zyklon, Vorfilter, Trockner, Nachfilter und Aktivkohlefilter. Diese wurden bei Bedarf voll beaufschlagt. Das kostete erheblich Energie. Ein weiterer wesentlicher Punkt waren die häufigen Wartungen, die bei öleingespritzten Kompressoren anfallen. Denn dafür standen alle Anlagen für die Produktion still. Das Öl wurde jedes Mal ausgetauscht, die Filter wurden erneuert – und das etwa viermal im Jahr. Das kostete nicht nur erheblich Zeit, die neuen Filter waren auch teuer. Außerdem musste das ölhaltige Kondensat gesammelt und von einem externen Unternehmen entsorgt werden, was ebenfalls Kosten verursachte.

Zuerst dachte man bei Leuna-Harze daran, die alten gegen neue öleingespritzte Kompressoren zu tauschen. „Doch wir wollten weg von Öl- und Filterwechsel und damit weg von langen und teuren Wartungszeiten“, betont Dr. Klaus-Peter Kalk, Operativer Leiter der Leuna-Harze GmbH. „Die Experten von Almig sprachen uns auf die veraltete Technik an“, erinnert er sich. Weil das Unternehmen die Energiekosten erheblich senken wollte, erstellten die Spezialisten eine Druckluftanalyse. Im Gespräch wurde schnell klar: Wassereingespritzte Anlagen sind die rentabelste Lösung für das Chemieunternehmen. Wasser besitzt im Vergleich zu Öl eine sehr viel bessere Wärmeaufnahmekapazität und kann auch viel leichter bei der Einspritzung zerstäubt werden. Dadurch lassen sich sehr niedrige Verdichtungsendtemperaturen von unter 60 °C realisieren. Der Verdichtungsprozess reicht damit näher an die isotherme Verdichtung heran. Daraus resultiert ein besserer Wirkungsgrad der Verdichterstufe und das sorgt für eine höhere Wirtschaftlichkeit. Mit der Entscheidung, diese Technologie einzusetzen, beschritt Leuna-Harze neue Wege in Richtung mehr Ökologie.

Besonders überzeugte das Prinzip der „gewaschenen Druckluft“, wie es bei den wassereingespritzten Schraubenkompressoren der Lento-Baureihe von Almig zum Einsatz kommt. Die Druckluft ist sauberer als die zur Verdichtung angesaugte Frischluft, weil die in der Ansaugluft enthaltenen Fremdbestandteile zum Großteil durch das Kreislaufwasser ausgewaschen werden. Dazu ist in der Lento-Anlage ein Kältetrockner integriert. Dieser ist ein wesentlicher Teil der Wasseraufbereitung und dient primär als Frischwasserproduzent. Der Kompressor wird bei der Inbetriebnahme mit normalem Leitungswasser befüllt. Das angefallene Kondensat wird am Kondensableiter des Kältetrockners gesammelt und als Frischwasser in den internen Kühlkreislauf zurückgeführt. Im Schnitt wird einmal pro Schicht auf diese Weise die komplette Wassermenge getauscht. Die Anlage arbeitet somit immer mit frischem Wasser. Eine Wasseraufbereitung fällt weg. Dieses einfache System bringt den Vorteil, dass das vom integrierten Kältetrockner produzierte Frischwasser kalkfrei ist. Viren, Bakterien oder Algen haben in diesem Wasser keine Chance und es kann damit ohne Aufbereitung in die Kanalisation eingeleitet werden.

Die Lento-Anlagen weisen bedingt durch den einfachen Aufbau der Anlage geringere Wartungskosten im Vergleich zu alternativen Technologien wie trockenlaufende Schraubenkompressoren auf. Die Verdichterstufen arbeiten bei wassereingespritzten Schraubenkompressoren mit vier- bis fünfach geringerer Drehzahl im Vergleich zu der trockenlaufenden Variante. Diese niedrigen Drehzahlen wirken sich positiv auf die Lebensdauer der Lager und somit auf die Betriebssicherheit aus.

Bei Leuna-Harze hat man sich zudem für die drehzahlgeregelten Lento-Kompressoren entschieden. „Wir haben einen ständig wechselnden Bedarf an Druckluft. Die Kompressoren produzieren jetzt immer die Menge an Druckluft, die gerade benötigt wird, und verbrauchen damit auch nur die entsprechende Menge an Strom“, erklärt Oberländer. Im Leerlauf benötigen Standardkompressoren ohne Drehzahlregelung etwa 25 bis 40 % der Energie, die unter Volllast aufgenommen wird – ohne dabei Druckluft zu produzieren. Die Last-Leerlauf- Regelung eines Standardkompressors in Verbindung mit einem schwankenden Druckluftbedarf verursacht deshalb teure Leerlaufzeiten. Indem jeweils zwei drehzahlgeregelte Schraubenkompressoren gleicher Größe eingesetzt werden, ist eine gleichmäßige Auslastung der Anlagen durch ständigen Grundlastwechsel möglich. Die drehzahlgeregelten Kompressoren von Almig fahren mit konstantem Betriebsdruck und schalten nicht zwischen Last und Leerlauf um, sondern passen die Liefermenge dem Druckluftverbrauch ständig an.

Als Steuerung kommt die Almig Aircontrol 3 zum Einsatz. Diese schaltet den nachfolgenden Kompressor abhängig von der prozentualen Auslastung des derzeitigen Grundlastkompressors optimal zu oder ab. Die Steuerung lässt sich so programmieren, dass beispielsweise bei 95 % Auslastung des Grundlastkompressors bereits der nächste Kompressor zugeschaltet wird – ohne dass ein entsprechender Druckabfall für die Zuschaltung dieses Kompressors notwendig ist. Wird die zweite Anlage zugeschaltet, regelt sich die Drehzahl beider Anlagen in einem optimalen spezifischen Bereich ein. Erreichen beide Kompressoren einen Unterwert von etwa 30 bis 35 % schaltet ein Kompressor ab, und der Grundlastkompressor erhöht seine Auslastung entsprechend. Somit lässt sich immer eine optimale Drucklufterzeugung mit geringem Energiebedarf ermöglichen, was sich besonders auf die Wirtschaftlichkeit auswirkt.

Da jeweils zwei drehzahlgeregelte Schraubenkompressoren im Einsatz sind, entstehen auch keine zu hohen Einschaltströme. Denn die drehzahlgeregelten Anlagen fahren stets maximal mit ihrer Nennleistung an, gegenüber dem bis zu 3,5-fachen der Nennleistung bei Last-Leerlauf-geregelten Schraubenkompressoren. Mit dem Einsatz der Almig-Kompressoren kann Leuna-Harze im Vergleich zu den alten, ölgeschmierten Anlagen nun 40 000 bis 50 000 Euro im Jahr einsparen.