Bei Schubzentrifugen handelt es sich um kontinuierlich arbeitende Filtrationszentrifugen, die Anwendung in einer Vielzahl von industriellen Bereichen finden. Sie werden bevorzugt bei der Verarbeitung von grobkristallinen Massenprodukten eingesetzt. Üblicherweise arbeiten Schubzentrifugen am besten mit Feststoffkonzentrationen größer 40 % und einem mittleren Partikeldurchmesser größer 100 µm. Diese Grenzen sind jedoch längst nicht mehr so unflexibel wie noch vor einigen Jahren.
Bei der am verbreitetsten horizontalen Bauart erfolgt die Beschickung durch ein Füllrohr von oben. Der Feststoff wird über ein Verteilersystem gleichmäßig in der Füllzone vorbeschleunigt und verteilt. Dort wird aufgrund der Zentrifugalkraft bereits ein großer Teil der Flüssigkeit abgeschleudert und es bildet sich ein schubfähiger Kuchen. Dieser Kuchen wird durch eine kontinuierliche Hubbewegung durch die Maschine transportiert und währenddessen trockengeschleudert. Der trockengeschleuderte Kuchen wird aus der Trommel geschoben und fällt in einen Feststoffschacht, in dem er abtransportiert und je nach Anlagenaufbau weiterverarbeitet wird.
Effiziente Kuchenwäsche
Einmal richtig ausgelegt und eingestellt leisten Krauss-Maffei-Schubzentrifugen bei korrekter Wartung jahrzehntelang treue Dienste. Die Reinigung der Schubzentrifugen ist vollständig automatisiert. Mittels Waschdüsen lässt sich der gesamte Verfahrensraum der Zentrifuge reinigen. Ein direkter Zugang ermöglicht eine flexible und effiziente Kuchenwäsche, die in dieser Art von keiner anderen kontinuierlich arbeitenden Zentrifuge erreicht werden kann. Selbst im laufenden Betrieb ist eine Optimierung der Kuchenwäsche noch möglich.
Da die Anwendungen von Schubzentrifugen vielfältig sind, existiert eine Vielzahl von Ausbaustufen und Baugrößen. Die kleinsten Zentrifugen verfügen über einen Mindestdurchsatz von wenigen 100 kg/h Feststoff, wohingegen die größten Schubzentrifugen über 100 t/h Feststoff verarbeiten.
Leistungsfähige Vorfiltrationsstufe
Schubzentrifugen gelten zwar als zuverlässig, allerdings auch als unflexibel. Wenn sich die Filtrationseigenschaften des zu verarbeitenden Feststoffs oder die Feststoffkonzentration der Aufgabesuspension änderten, kam es in der Vergangenheit immer wieder zu Problemen wie dem Wiederbefeuchten des bereits trockenen Filterkuchens durch Spritzen oder zu Unwuchten, die zu einem Maschinenstillstand führen. Um diesen Problemen vorzubeugen, wurden häufig externe Eindicker, beispielsweise Hydrozyklone, eingesetzt, die nur in bestimmten Betriebsbereichen zuverlässig arbeiteten. Im Jahre 2013 führte Andritz zur Lösung dieser Probleme eine Vorfiltrationsstufe, die Prefiltration-Technology, ein. Diese Technologie setzt an der Wurzel des Problems an: In Schubzentrifugen ist die Füllzone aufgrund der Hubbewegung für ca. 50 % der Zeit mit kompaktierten Filterkuchen bedeckt. Ist die Filtrationseigenschaft zu schlecht, fließt in dieser Phase das Filtrat nicht mehr schnell genug ab und spritzt bzw. es fließt Richtung Feststoffaustrag.
Bei Schubzentrifugen mit Prefiltration-Technology wird eine zusätzliche Füllstufe eingebaut, die immer in genau jener Phase vollständig frei von Filterkuchen ist, in der normalerweise die reguläre Füllzone von kompaktierten Filterkuchen bedeckt ist. Hierdurch verdoppelt sich die Flüssigkeitskapazität der Zentrifuge bei konstantem Feststoffdurchsatz und gleichbleibender Produktqualität. Dies ermöglicht auch das Verarbeiten von Suspensionen mit einem geringen Feststoffgehalt. Bis zu 10 % sind ohne externe Voreindicker möglich. Zusätzlich verkraften Schubzentrifugen mit Prefiltration-Technology auch temporäre oder permanente Veränderungen stromaufwärts, ohne dass weitere Eingriffe des Betreibers notwendig sind.
Kornbruch vorbeugen
Ein weiteres unterschätztes Problem ist der Kornbruch. Dieser tritt in nahezu allen Zentrifugationsprozessen auf und ist problematisch, da hohe Feinanteile im ausgetragenen Produkt in der Regel unerwünscht sind. Er wirkt sich zudem negativ auf die Restfeuchte des Kuchens, den Durchschlag ins Filtrat und den Gesamtdurchsatz von Zentrifugen aus. Obwohl Schubzentrifugen den Feststoff schon relativ schonend behandeln, da sie kein Förderorgan wie beispielsweise eine Schnecke zum Transport des Feststoffs benötigen, zeigten Untersuchungen, dass es im Bereich des Füllsystems zu hohen Scherkräften und entsprechendem Partikelbruch kommt. Im Füllbereich einer Schubzentrifuge wird die Suspension auf wenigen Dezimetern Strecke auf eine Umfangsgeschwindigkeit von über 100 km/h beschleunigt. Geschieht dies nicht in einer gerichteten und gleichmäßigen Art und Weise, treten hohe Scherkräfte auf, die zu einem starken Verschleiß in der Zentrifuge und zum Kornbruch führen. Andritz-Zentrifugen verwenden die Gentlefeed-Technologie, bei der eine an ein Pumpenlaufrad erinnernde Geometrie die Suspension sanft beschleunigt und damit einen gleichmäßigen und schonenden Produkteintrag ermöglicht. Damit wird die Gefahr des Partikelbruchs minimiert.
Einfache Wartung
Schubzentrifugen werden häufig in hochkorrosiven und stark verschleißenden Produkten betrieben. In solchen Anwendungen sind regelmäßige Inspektionen und Wartungen unerlässlich, um die Effizienz und den sicheren Betrieb der Zentrifugen zu gewährleisten. Die Schubzentrifugen setzen hierbei auf die Cartridge-Technologie. Dabei wird die gesamte rotierende Einheit in einem Stück aus der Zentrifuge gezogen, ohne dass die Verrohrung der Maschine gelöst werden muss. Während der Wartung, kann eine auf Lager liegende Ersatz-Cartridge eingebaut werden, sodass die Unterbrechung des Produktionsbetriebs in der Regel weniger als eine Schicht beträgt.
Energieeffizienter Antrieb
Die aktuelle Generation der Krauss-Maffei-Schubzentrifuge ist zudem darauf ausgelegt, den Stromverbrauch so niedrig wie möglich zu halten und damit den ökologischen Fußabdruck auf ein Minimum zu reduzieren. Erreicht wird dies durch den EcoOne-Antrieb. Während gewöhnliche Zentrifugen einen separaten Schub- und Antriebsmotor aufweisen, verfügen Schubzentrifugen mit EcoOne-Antrieb nur noch über einen gemeinsamen Motor. Da die volle Last des Antriebsmotors nur beim Anfahrvorgang benötigt wird, arbeitet dieser im regulären Betrieb nur in Teillast. Elektromotoren arbeiten im Teillasttetrieb mit deutlich geringerer Effizienz. Zudem ergibt sich hierdurch eine Phasenverschiebung, die vom Energieversorger üblicherweise in Rechnung gestellt wird. Die EcoOne-Technologie arbeitet im regulären Betrieb im optimalen Lastbereich, was sich in einer rund 20 % geringeren installierten Leistung niederschlägt.
Suchwort: cav0319andritz
Halle 3, Stand 313
Autor: Dr. Malte Junker
Product Manager Continuous Filtering Centrifuges,
Andritz
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