Gelungene Symbiose

Norbert Barlmeyer

Nach einer mehrjährigen Erprobungsphase unter Praxisbedingungen in unterschiedlichen Industriezweigen bietet die Aerzener Maschinenfabrik jetzt mit der Baureihe Delta Hybrid einen Drucklufterzeuger für Höchstdrücke bis 1,5 bar. Diese Aggregate vereinen die Vorteile von ölfrei verdichtenden Drehkolbengebläsen und ölfrei verdichtenden Schraubenkompressoren. Rundum positive Erfahrungen mit zwei Delta Hybrid-Aggregaten macht auch die Smurfit Kappa C. D. Haupt Papier- und Pappenfabrik GmbH & Co. KG in Diemelstadt-Wrexen. Hier arbeiten diese Aggregate seit 3 bzw. 1,5 Jahren problemlos rund um die Uhr und erzeugen Druckluft mit einem Höchstdruck von 0,95 bar, um das aerobe Belebungsbecken der werkseigenen Kläranlage mit Sauerstoff zu versorgen. Das Unternehmen produziert am Standort Diemelstadt-Wrexen jährlich ca. 230 000 t Wellpappen-Rohpapiere als Rollenware und ca. 90 000 t Vollpappen als Bogenware. Für die Produktion dieser Erzeugnisse werden jährlich ca. 800 000 m³ Wasser benötigt, um das angelieferte Altpapier, aus dem alle Produkte entstehen, in einem sog. Pölper aufzulösen, Chemikalien anzusetzen und Reinigungsarbeiten auszuführen.

Das benötigte Wasser wird aus eigenen Brunnen gewonnen, nach dem Einsatz in der Produktion in der werkseigenen Kläranlage aufbereitet und dann mit einem Reinheitsgrad von 95 % in ein Gewässer eingeleitet. Ein Zehntel der gereinigten Wassermenge wird in die Produktion zurückgeführt und dort erneut eingesetzt. Die Aufbereitung des Wassers vor der Einleitung in die benachbarte Diemel erfolgt nach dem klassischen anaeroben/aeroben Prinzip:

Die Rückführung in ein Gewässer erfordert in der zweiten Stufe, der aeroben Aufbereitung im Belebungsbecken, den Einsatz absolut ölfreier Druckluft, um die Kontamination des Gewässers mit Öl zuverlässig zu verhindern. Diese Aufgabe übernahmen bei Smurfit Kappa am Standort Diemelstadt-Wrexen bis 2007 zunächst drei ölfrei verdichtende Aerzener Drehkolbengebläse der Baureihe GM 35 S (Typ Delta Blower, Liefermenge max. 38 m³/min) in einem separaten Gebäude im Klärwerksbereich. Nach der bis heute gültigen Zuordnung fährt ein Aggregat mit konstanter Leistung im Dauerbetrieb die Grundlast. Die zweite Anlage wird für einen gleichmäßigen optimalen Sauerstoffgehalt im aeroben Becken frequenzgeregelt als Spitzenlastanlage betrieben, während das dritte Aggregat als Redundanz vorgehalten wird. Kläranlagenleiter Markus Jaschke weist in diesem Zusammenhang auf einen wesentlichen konstruktiven Unterschied zwischen aero-ben Klärbecken in kommunalen und industriellen Kläranlagen hin:

Deshalb muss der Druck, mit dem der Sauerstoff in industrielle Becken eingeleitet wird, wegen der höheren zu überwindenden Wassersäule deutlich höher sein als in kommunalen Anlagen. Für das aerobe Becken der Kläranlage von Smurfit Kappa mit einer Höhe von 8 m sind deshalb bereits 0,8 bar allein für die Überwindung der 8 m hohen Wassersäule erforderlich. Rohrleitungen und Armaturen erfordern eine zusätzliche Höherverdichtung, sodass alleine für die Überwindung dieser Widerstände bereits ca. 0,9 bar benötigt werden. Deshalb wurden die drei Aggregate der ersten Ausbaustufe immer mit mindestens 0,95 bar gefahren, was einer Auslastung von mindestens 95 % entspricht. Dieser Dauerbetrieb mit einer konstanten Auslastung kurz unter dem zulässigen Limit von 1 bar führte jedoch nach über 10jähriger Betriebszeit zwangsläufig zu steigenden Instandhaltungskosten.

In dieser Situation bot die Aerzener Maschinenfabrik Abhilfe durch ein Aggregat aus der neu entwickelten Drehkolbenverdichter-Baureihe Delta Hybrid an. Der Hersteller garantiert für die Aggregate dieser Baureihe einen Höchstdruck von 1,5 bar und den Einsatz im Dauerbetrieb. „Daraufhin haben wir 2007 den ersten Drehkolbenverdichter dieser Baureihe in unserer Station installiert. Obwohl es sich damals noch um einen Prototyp handelte, und obwohl dieses Aggregat sofort als Grundlast-Anlage im Dauerlauf gefahren wurde, gab es seit der Installation vor drei Jahren bis heute keinerlei Probleme. „Wir fahren den neuen Delta Hybrid nach wie vor mit 0,95 bar. Mit der Installation dieses Drehkolbenverdichters konnten wir sofort ein drängendes Problem beseitigen, und die Aerzener Maschinenfabrik konnte eine Anlage unter Praxisbedingungen betreiben und wertvolle Erfahrungen sammeln“, kommentiert Markus Jaschke. Im Gegenzug wurde ein Aggregat der alten Delta Blower-Baureihe aus der Station entfernt. Die beiden verbliebenen alten Aggregate wurden zunächst weiterhin im Wechsel als Spitzenlast- und Reserve-Anlagen betrieben.

Die Erfahrungen mit dem 2007 installierten Delta Hybrid-Aggregat waren so positiv, dass man sich Ende 2008 zur Installation einer zweiten Delta Hybrid-Anlage im Austausch gegen ein weiteres altes Gebläseaggregat entschied. Dieses zweite, in der Leistung etwas kleinere Aggregat, produziert aktuell mit konstanter Drehzahl die Grundlastversorgung, während das zuvor installierte System frequenzgeregelt den Spitzenbedarf abdeckt. Das zweite, Ende 2008 installierte Gebläse der Baureihe Delta Hybrid, arbeitet ebenfalls bis heute absolut problemlos (Stand Juli 2010). Das letzte, aus der Anfangsinstallation noch verbliebene Delta Blower-Aggregat wird nur noch als Reserve-Anlage vorgehalten.

Mit dieser Arbeitsteilung – das kleinere Aggregat für die Grundlast, das größere für die Spitzenlast – wird nach Ansicht von Markus Jaschke auch eine optimale Kühlung der Anlagen erreicht: die zu verdichtende kühle Zuluft tritt von außen durch das Gehäuse in den kleineren Dauerlauf-Verdichter ein und garantiert die wirksame Kühlung der Maschine. Demgegenüber wird das größere Aggregat nicht mit maximaler Leistung, sondern bedarfsabhängig drehzahlgeregelt gefahren, wodurch sich ebenfalls eine optimale Temperatur-Situation in der Anlage ergibt. Bei den herkömmlichen Gebläsen wurde im Sommer wiederholt bei Druckluft-Temperaturen von bis zu 140 °C eine Notabschaltung aktiv. Demgegenüber ergeben sich bei den neuen Delta Hybrid-Aggregaten trotz extremer sommerlicher Außentemperaturen von 36 °C nur Druckluft-Austrittstemperaturen von max. 120 °C. Hinter dieser niedrigeren Temperatur erkennt Kläranlagenleiter Jaschke eine besonders robuste Konstruktion, die auch im Dauerlaufbetrieb unter hochsommerlichen Bedingungen einen störungsfreien Betrieb garantiert.

Mit den ölfrei verdichtenden Delta Hybrid-Aggregaten wurde eine Symbiose geschaffen, die die Vorteile von Drehkolbengebläsen und Schraubenverdichtern vereinigt. Dabei tendieren die Anlagen für niedrigere Drücke eher zu einem Gebläse, für höhere Drücke eher einem Schraubenverdichter. Die Delta Hybrid-Anlagen wurden für alle Einsatzfälle geschaffen, bei denen Luft und neutrale Gase im Druckbereich bis 1,5 bar gefördert werden müssen, wie z. B. in Kläranlagen, in der chemischen Industrie oder zum Transport und Entladen staubförmiger Güter. Sie stehen in folgenden Leistungsbereichen zur Verfügung:

Die Delta Hybrid-Baureihe ist absolut vergleichbar mit Turboverdichtern, bietet aber durch ihr maßgeschneidertes Konstruktionsprinzip gegenüber der Turbotechnik die Vorteile einer Drehkolbenmaschine:

Halle A3, Stand 331/432

Online-Info www.cav.de/0910436