Brückenbrecher verhindert Anlagenstillstand

Der Autor: Thomas Böhme Geschäftsfeldleiter Umwelt und Energie, Netzsch Mohnopumpen

Wie fördert man den entwässerten Klärschlamm zur Deponie oder zur Verbrennungsanlage? Diese Frage stellt sich häufig auch in industriellen Kläranlagen. Problem: Um Förderkosten zu sparen, sollte dem Schlamm so viel Wasser wie möglich entzogen werden. Das unterstützt natürlich auch den Brennvorgang. Allerdings bildet der entwässerte, geflockte Schlamm im Zufuhrtrichter oft Brücken und fällt nicht durch. Das führt zu zeitaufwendigen und kostenintensiven Ausfällen im Fördersystem.

Um genau dies zu verhindern, hat Netzsch Mohnopumpen ein System entwickelt, das mit einem integrierten Brückenbrecher ausgestattet ist. Die Nemo-BF-Exzenterschneckenpumpe ist speziell für hochviskose, zähflüssige Medien konzipiert, wobei das Zusatzmodul aBP Verklumpungen durch seitliche Räder im Füllschacht verhindert. Stillstände wegen Brückenbildung kommen in diesem Fördersystem nicht mehr vor.

Die dargestellte Problematik gab es auch in der Kläranlage Celle. „Auch wenn dies eine kommunale Kläranlage ist, so haben wir in der Industrie die gleiche Herausforderung“, erklärt Helmut Hentrich von der Netzsch Mohnopumpen GmbH. In Celle wird der Klärschlamm durch eine Druckleitung mit mehreren 90°-Bögen rund 25 m – 10 m davon vertikal – in ein Silo transportiert. Damit das Gemenge lagerfähig ist, wird es zuvor in einer Winkelpresse entwässert und mit Flockungshilfsmittel versetzt. Je nach Konditionierung, Zusammensetzung und Temperatur schwankt die Viskosität des dabei entstehenden Mediums zwischen 10 und 22 Pa s, der Trockensubstanzgehalt liegt zwischen 25 und 35 %.

Über einen Trichter wird die Klärschlammmasse dann in das Fördersystem eingefüllt. Aufgrund der hohen Festigkeit kam es hier allerdings immer wieder zu Verschränkungen und Brückenbildung. Das Medium blieb oben im Schacht hängen, die Pumpenanlage lief leer und fiel ständig aus. „Der Betriebsstillstand belief sich insgesamt auf drei bis vier Stunden pro Woche“, so Hentrich.

Für solche Fälle haben die Waldkraiburger Pumpenexperten das aBP-Modul (asynchronous Bridge Preventing) entwickelt. Es besteht aus einem Aufsatzschacht, an dessen Innenseiten flache Speichenräder angebracht sind. Die Räder sitzen tief im Schacht und liegen sehr nah an der Wandung. Drehen sie sich, wirkt das auf das eingefüllte Medium, als würden sich die kompletten Schachtseiten bewegen. Die so entstehende Scherwirkung reißt Brücken schon im beginnenden Stadium auseinander, sodass das Gemenge kontinuierlich gefördert werden kann. Die strukturierte Oberfläche der Edelstahlräder unterstützt diesen Effekt zusätzlich und fördert die Umwälzung im Trichter. Da die Schachtmitte dadurch frei bleibt, kann der Füllstand jederzeit eingeschätzt und gegebenenfalls nachjustiert werden.

Bewegt werden die Räder durch unabhängige Schneckengetriebe, deren Differenzdrehzahl sich variabel einstellen und so an das jeweilige Fördermedium anpassen lässt. Üblicherweise umfasst das aBP-Modul zwei Speichenräder. Da im Klärwerk jedoch größere Mengen umgesetzt werden, wurde hier ein 2 m langer Einfülltrichter mit vier Rädern, je zwei pro Seite, verbaut. Die benötigte Antriebsleistung liegt bei nur je 0,18 kW, die Drehzahl unter 30 min-1. Zur Regelung dienen zwei Frequenzumrichter.

Aus dem Trichterschacht fällt der Klärschlamm direkt in den Stopfraum einer Nemo-BF-Exzenterschneckenpumpe. „Die Wahl fiel auf dieses Modell, weil es ein Dauerläufer ist und sehr kompakt in der Bauweise“, so Hentrich. Die Anlage wurde speziell für hochviskose bis stichfeste Medien entwickelt und sorgt für eine druckstabile, pulsationsarme Förderung. Da der entwässerte, geflockte Schlamm nicht mehr fließfähig ist, wird er über die patentierte lagepositionierte Transportschnecke der BF gleichmäßig zum eigentlichen Pumpenraum bewegt. Hier bilden sich zwischen Rotor und Stator der Exzenterschneckenpumpe gleichmäßige Kammern, die das Medium aufnehmen und mit der Drehung des Rotors weitertransportieren. Die Dosierung lässt sich dabei durch die Drehzahl genau steuern, um einen kontinuierlichen Materialfluss zu erreichen. Die Befüllung der Förderkammern wird durch den trichterförmigen Eingang, der schon in der Formgebung des Stators angelegt ist, unterstützt.

Je nach Baugröße lassen sich mit der Nemo BF Fördermengen bis zu 200 m3/h und Differenzdrücke bis zu 45 bar realisieren. Die Anlage in Celle wurde auf ein Transportvolumen von 2 bis 5 m3/h und einen Förderdruck von 12 bis 15 bar ausgelegt. Derzeit läuft das System bei Schlämmen mit einem Trockensubstanzgehalt von 28 bis 30 % bei 9 bis 11 bar. Selbst beim Anfahren der Anlage nach dem Wochenende steigt der Druck lediglich um maximal 1 bis 2 bar und auch das nur für wenige Minuten. Diese stabile Leistung ist aufgrund des langen, verschlungenen Förderwegs, durch den das Medium zum Silo transportiert wird, ein entscheidender Faktor. „Durch die hohe Viskosität des Klärschlamms gibt es einen großen Widerstand in der Leitung. Dieser muss berechnet und nach Möglichkeit abgebaut werden“, erklärt Hentrich. Dazu hat das Klärwerk bereits vor längerer Zeit direkt hinter dem Druckstutzen der Pumpe eine Ringdüse montiert, die Poly-Gleitmittel in die Leitung einspritzt, wodurch sich der Widerstand reduziert.

Inzwischen hat sich das Pumpensystem mit dem integrierten Brückenbrecher auch im Dauereinsatz bewährt. Trotz des immer wieder schwankenden Trockensubstanzgehalts des Klärschlamms bilden sich keine Stauungen mehr im Zufuhrtrichter. Die Betriebssicherheit hat sich deutlich erhöht, während die bisher üblichen Kontrollgänge zum Förderer fast völlig eingestellt werden konnten.

prozesstechnik-online.de/cav1111442