Entstaubungsfilter werden kompakt

Bessere Luft mit Nanofasern

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Ob es sich um grobkörnige Produkte wie Kunststoffgranulat oder feinpulvrige wie Quarzmehl handelt – sobald sie bewegt oder bearbeitet werden, sorgen sie für eine mehr oder weniger starke Staubentwicklung mit negativen Auswirkungen auf Mensch und Umwelt. Ziel sollte es deshalb sein, alle möglichen Emissionen zu unterbinden. WAM produziert Filtervliese aus Nanofasern, um die Filtrationseigenschaften der Filtersysteme zu verbessern.

Zur Vermeidung bzw. Reduzierung der Staubexpositionen an Arbeitsplätzen sind in der Gefahrstoffverordnung Arbeitsplatzgrenzwerte (AGW, früher MAK) mit den maximal zulässigen Konzentrationen eines Stoffes als Gas, Dampf oder Schwebstoff in der Luft angegeben. Auch außerhalb des Arbeitsplatzes wird nach angemessenem Schutz verlangt. Die aktuelle Feinstaubdebatte zeigt, wie hitzig darüber in der Öffentlichkeit debattiert wird. Die Auflagen und Normen werden deshalb künftig eher strenger. So kann man davon ausgehen, dass bei der aktuellen Überarbeitung der TA Luft die zulässigen Emissionswerte nach unten korrigiert werden. Diese Grenzwerte sind dann nur noch einzuhalten, wenn eine funktionierende und richtig dimensionierte Entstaubungstechnik eingesetzt wird. Um den passenden Filter auswählen zu können, müssen viele Einflussfaktoren wie Volumenstrom, Staubbeladung und Förderdruck der Förderluft, Produkt inkl. Filterflächenbelastung und Granulationsspektrum sowie Feuchtigkeit, Abrasivität oder mögliche Explosionsfähigkeit eines Staub-Luft-Gemisches betrachtet werden.

Moderne Filter sind zudem mit einer Gegendruckabreinigungsanlage (auch Jet-Pulse-Abreinigung) ausgestattet, bei der durch zyklische Druckluftstöße in die Filterelemente der anhaftende bzw. eingedrungene Staub vom Filterelement gelöst wird und in den Silo zurückfällt. Diese Reinigung des Filters erfolgt während des Entstaubungsprozesses, womit gewährleistet ist, dass die Filter kontinuierlich entstauben können.

Oberflächenfiltration mit Nanofasern

WAM bedient sich der Nanotechnik, um die Filtrationseigenschaften der Filtersysteme zu verbessern. Während herkömmliche Polyestervliese nach dem Prinzip der Tiefenfiltration funktionieren, liegt der Vorteil von Nanofasern in der Oberflächenfiltration. Bei herkömmlichen Polyestervliesen dringen Partikel ins Innere des Vlieses ein und werden dort zurückgehalten. Die volle Filterwirkung wird erst erzielt, wenn das Filtermaterial mit Staub durchdrungen ist und sich eine Filterhilfsschicht aufgebaut hat. Der Nachteil dabei ist das Zusetzen des Mediums, wodurch im Zeitablauf immer weniger staubhaltige Luft verarbeitet werden kann.

Die Nanofaserelemente arbeiten nach dem Prinzip der Oberflächenfiltration. Die Partikel werden auf der Oberfläche des Filters (also dem Nanofasernetz) abgelagert und dringen nicht tief in das Filtermedium ein. Das gelingt, weil das Nanofasernetz wesentlich engmaschiger als das Polyestervlies ist. Durch den deutlich verbesserten Abscheidegrad der Nanofasern gegenüber dem bisher verwendeten Polyestervlies konnten die Emissionswerte stark nach unten korrigiert werden – bei der Zementsiloentstaubung von bisher 10 mg/m3 auf 1mg/m3 Reststaubgehalt.

Auch bei der Luftdurchlässigkeit ist die Nanofaser dem herkömmlichen Polyestervlies überlegen. Über verschiedene Druckdifferenzen betrachtet ist sie im Durchschnitt um 25 % höher als beim Polyestervlies. Filtersysteme mit Nanofaserfiltermedien verzeichnen außerdem einen langsameren Anstieg des Druckverlustes: Während das Vlies bereits nach 1 h den Wert von 20 mm WS erreicht, misst man diesen Wert bei der Nanofaser erst nach 4,5 h. Nicht zuletzt sorgt die einfachere Abreinigung der Filterelemente mit der Reduzierung des dafür notwendigen Drucks um 1 bar und längeren Pausenzyklen dafür, dass der Druckluftverbrauch insgesamt halbiert und so eine Kostensenkung erreicht werden kann.

Verringerte Filterfläche

Eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit erreicht man auch durch die Verringerung der Filterfläche. Die verbesserte Luftdurchlässigkeit erlaubt es, die Filterfläche um bis zu 25 % zu reduzieren, um vergleichbare Werte wie mit herkömmlichem Filtervlies zu erzielen. Der gesamte Filter inkl. Gehäuse kann kleiner ausgelegt werden, was je nach Größe und Ausstattung Einsparungen von 6 bis 10 % der Anschaffungskosten bedeutet. Auch bei der Wartung sind Einspareffekte zu erzielen, da sich die Standzeiten um ca. 20 % erhöhen. Neben den wirtschaftlichen Aspekten soll der Umweltaspekt nicht unerwähnt bleiben, denn die Reduzierung von Emissionen wirkt sich umwelttechnisch positiv aus und bietet auch für Genehmigungen von Anlagen durchaus Vorteile.

Eingesetzt werden die Nanofilter beispielweise in Wamflo-Entstaubungsfiltern. Diese bestehen aus einem zylindrischen Edelstahlgehäuse mit vertikal montierten Filterelementen und einer Flanschverbindung an der Filterunterseite. Das Druckluftabreinigungssystem ist in die Wetterhaube integriert. Die Wamflo-Entstaubungsfilter sind mit oder ohne Absaugventilator erhältlich. Für Versionen mit Ventilator oder bei eingeschränkter Raumhöhe kann der Wamflo mit einer großen Wartungstür ausgestattet werden, die den seitlichen Wechsel der Filterelemente ermöglicht. Der Entstaubungfilter ist mit einer elektronischen Filtersteuerung ausgestattet, mit der das Abreinigungssystem den unterschiedlichen Anforderungen angepasst werden kann. Für das Handling von explosionsfähigen Stäuben sind Atex-Versionen erhältlich.

Produktion der Fasern

Zur Herstellung von Nanofasern gibt es mittlerweile verschiedene Verfahren. WAM verwendet ein sogenanntes Elektrospinnverfahren, bei dem innerhalb eines starken elektrischen Feldes eine Kunststofflösung oder -schmelze durch eine Düse gezogen und in Richtung einer Unterlage beschleunigt wird, wo sie sich auf der dort befindlichen Elektrode in geschlungener Form als Nanofaser bzw. einem Netz aus Nanofasern niederschlägt. Dieses Netz muss im weiteren Verfahren mit dem Trägermaterial dauerhaft verbunden werden. Aus den Nanofaservliesen entstehen schließlich Filterelemente in unterschiedlichen Längen und Formen (Patronen und Polypleats).

Nicht erst seit der Einweihung des neuen Technologiezentrums im italienischen Ponte Motta arbeitet WAM fortlaufend an weiteren Verbesserungen der Filtersysteme. Seit Kurzem hat das Unternehmen auch Nanofaser-Filterelemente in antistatischer Ausführung für den Einsatz in Atex-Zonen im Programm.

www.prozesstechnik-online.de

Suchwort: cav0719wam


Autor: Martin Rudolf

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