Trocknerrohre

Hier beginnt die Diskussion um die sichersten und effizientesten Verfahren. Der Druckluftanwender ist gut beraten, wenn er sich bei der Definition der erforderlichen Druckluftqualität an der Norm ISO 8573-1 orientiert.

Hier beginnt die Diskussion um die sichersten und effizientesten Verfahren. Der Druckluftanwender ist gut beraten, wenn er sich bei der Definition der erforderlichen Druckluftqualität an der Norm ISO 8573-1 orientiert.

Für sensible Anwendungen wie etwa pneumatische Steuerungen wird häufig ölfreie Druckluft gemäß Klasse 1 oder 0 benötigt. In der Norm ISO 8573-1 sind die Qualitätsklassen mit dem Gehalt an Feststoffpartikeln, Feuchtigkeit und Öl festgelegt. Das ist anspruchsvoll und erfordert einen hohen technischen Aufwand, der die Lebenszykluskosten des Druckluftsystems in einem nicht zu unterschätzenden Anteil beeinflusst. Entscheidend sind nicht die Anschaffungs-, sondern die Lebenszykluskosten. Denn die Betriebs-, vor allem die Energiekosten auch eines Drucklufttrockners sind deutlich höher als die Investitionskosten.

DF-T Filter

Der DF-T(hree) Filter ist Koaleszenzfilter, Aktivkohleadsorber und Hochleistungspartikelfilter in Einem. Bild: Donaldson

Die gewünschte Druckluftqualität, das Bedarfsprofil und die klimatischen Bedingungen sind die entscheidenden Parameter bei der Bestimmung der einzusetzenden Trocknertechnik. Hier sind besonders die Schnittstellen und Grenzbereiche sowie die zukünftige Entwicklung des Verbrauchs zu berücksichtigen. Die unterschiedlichen Trocknungssysteme – von Membrantrocknern und Kältedrucklufttrocknern über kaltregenerierende und warmregenerierende Adsorptionstrockner bis zu „Heat of Compression“-Adsorptionstrocknern – haben alle einen spezifischen Einsatzbereich, in dem sie optimale Leistung bringen müssen.

Verunreinigungen aus der Luft

Dass eine moderne Druckluftstation nicht ohne Drucklufttrocknung auskommt, ist unbestritten. Durch die Kompression wird die Druckluft erhitzt und kann dabei große Mengen an Feuchtigkeit und Öl-Aerosole sowie gasförmige Kohlenwasserstoffe an sich binden. Diese Verunreinigungen stammen nicht nur aus dem Verdichtungsprozess, sondern sind bereits in der angesaugten atmosphärischen Luft enthalten. Beim Durchströmen des Nachkühlers kühlt die Druckluft in der Regel bis zur Sättigung ab.

Gelänge die Luft ohne weitere Entfeuchtung ins Leitungsnetz, würden Wasser- und Ölanteile bei weiterer Temperaturabsenkung kondensieren. Die Folge wäre eine vermehrte Korrosion im Druckluftnetz und an den Verbrauchern. Zudem würden auch mit der Prozessluft die Verunreinigungen bis ins Produkt eingetragen. Dies wird verhindert, indem man die mit Wasserdampf beladene Druckluft kühlt oder adsorptiv entfeuchtet und filtert.

Der Drucktaupunkt macht den Unterschied

Die Entscheidung zwischen einem Kältedrucklufttrockner oder einem Adsorptionstrockner lässt sich relativ einfach treffen: Der Drucktaupunkt macht den Unterschied. Wenn ein Drucktaupunkt von über 0 °C ausreichend ist, werden Kältedrucklufttrockner bevorzugt, die sich als Standard-Aufbereitungsgerät in der Drucklufttechnik durchgesetzt haben.

Kälte-Drucklufttrockner

Die Kälte-Drucklufttrockner der Baureihe Boreas arbeiten mit der energieeffizienten Trocknersteuerung Variopulse. Bild: Donaldson

Wenn hingegen höhere Anforderungen an die Druckluftqualität gestellt werden – wenn also Drucktaupunkte unter 0 °C benötigt werden – ist ein kalt- oder warm- regenerierender Adsorptionstrockner die richtige Wahl, der je nach Ausführung konstante Drucktaupunkte bis zu -70 °C gewährleistet.

Der Anwender sollte bei der Planung stets prüfen, welche Druckluftqualität tatsächlich benötigt wird und nach dem Prinzip vorgehen: „So wenig Aufbereitung wie möglich, so viel wie nötig.“ Dabei kann man auch eine dezentrale Aufbereitung in Betracht ziehen.

Bei einzelnen Verbrauchern oder Produktionsbereichen, die höhere Ansprüche an die Druckluftqualität stellen, wird dann eine kleinere Trockner-Filter-Kombination installiert, die nur diesen Bereich versorgt. Eine solche Endstellenaufbereitung bietet den zusätzlichen Vorteil, dass Verunreinigungen aus dem Druckluftnetz ebenfalls zurückgehalten werden. Hier kann auch die Filtrationstechnik gute Dienste leisten.

Ein Druckluft-Dreistufenfilter DF-T(hree) übernimmt drei Filtrationsaufgaben in einem Filter: Als Koaleszenzfilter hält er Ölaerosole und Partikel zurück, als Aktivkohleadsorber entfernt er Öldämpfe und sonstige Kohlenwasserstoffe. Der DF-T ist nach ISO 12500-1 validiert und erreicht einen Gesamt-Restölgehalt von weniger als 0,003 Milligramm pro Kubikmeter.

Ultrapac

Trockner der Ultrapac Classic Baureihe garantieren einen wirtschaftlichen und sicheren Produktionsablauf. Bild: Donaldson

Damit liegt er noch unter dem geforderten Grenzwert nach ISO8573-1:2010 zur Erzielung der Qualitätsklasse 1. Die integrierte Partikelfilterstufe hält darüber hinaus Feststoffpartikel zurück, sodass auch hier die Qualitätsklasse 1 nach ISO8573-1:2010 gewährleistet wird.

Adsorptiontrockner nach Maß

Bei der Trocknung großer Druckluftmengen ist es oft wirtschaftlicher, keine Standarddrucklufttrockner einzusetzen, sondern eine maßgeschneiderte Anlage. Denn die zumeist höheren Investitionskosten, die durch den Konstruktionsaufwand begründet sind, gleichen sich durch geringere Energie- und Servicekosten kurzfristig aus.

Donaldson hat langjährige Erfahrung in der Entwicklung kundenspezifischer Anlagen sowie in der Einbindung der Trocknung in den Produktionsprozess. Es lohnt sich schon bei Anlagen ab 10.000/15.000 Kubikmeter pro Stunde, Engineering-Kapazität und Know-how zu investieren, um eine individuelle, auf die Einsatzparameter abgestimmte Lösung zu entwickeln.

Dazu gehören unter anderem „Heat of Compression“-Trockner, die beim Verdichtungsvorgang entstehende Abwärme als Regenerationswärme nutzen. So kann man auf externe Heizaggregate verzichten, und der Anwender spart über die ganze Lebensdauer des Trockners Energie.

Beheizung mit Erdgas statt Strom

Auch andere innovative, energiesparende Konzepte zur Bereitstellung der Regenerationswärme hat Donaldson realisiert – zum Beispiel in einem deutschen Automobilwerk. Dort erzeugen fünf Turboverdichter für das 7- und 13-Bar-Netz bis zu 60.000 Kubikmeter pro Stunde Druckluft, die sehr hohen Qualitätsansprüchen genügen muss, weil auch die Lackieranlagen, Roboter und zahlreiche pneumatische Steuerungen zu versorgen sind.

Adsorptionstrockner

Warmregenerierende Adsorptions-trockner, serienmäßig mit mehr-
sprachigem Touchpanel bestückt. Bild: Donaldson

Um das geforderte Qualitätsniveau zu gewährleisten, sind den Verdichtern Adsorptionstrockner nachgeschaltet, die einen Drucktaupunkt von -25 0C garantieren. Sie arbeiten nach dem Prinzip der Warmregeneration, bei dem die für die Regeneration des Trockenmittels benötigte Umgebungsluft durch externe Zuheizung oder durch Prozessmedien erwärmt wird.

Im Regelfall nutzt man Elektrowärme für die Beheizung der Regenerationsluft. In diesem Fall entschied man sich jedoch für einen anderen Weg und wählte eine Erdgasbefeuerung, mit der eine erhebliche Betriebskosteneinsparung erzielt werden konnte. Innerhalb von sechs Monaten amortisierte sich diese Investition.

Eine solche Vorgehensweise verlangt zwar einen etwas höheren steuerungstechnischen Aufwand, spart aber nochmals circa zehn Prozent Energie ein, sodass sich auch diese Investition rasch amortisiert. Dieses Beispiel zeigt: Es lohnt sich, im Vorfeld die verschiedenen Möglichkeiten der Regenerationsluft-Erwärmung zu analysieren, um dem Anwender die bestmögliche Lösung bieten zu können.

Bis zu 60 Prozent Energieeinsparung

Auch bei Standardtrocknern lassen sich erhebliche Einsparpotenziale realisieren. Neue Generationen von Kälte-Drucklufttrocknern und Adsorptionstrocknern arbeiten dank modernster Mikroprozessorsteuerungen nur dann, wenn ein tatsächlicher Bedarf an aufbereiteter Druckluft besteht. Somit kann man auf „energiefressende“ Bypassregelungen verzichten und je nach Trocknertyp und Einsatzbedingungen bis zu 60 Prozent Energie einsparen.

Entsprechende Ultrapulse- und Ultraconomy-Steuerungen (taupunktabhängige Kapazitätssteuerungen) lassen sich auch bei vorhandenen Kälte- und Adsorptionstrocknern nachrüsten – eine überschaubare Investition, die sich rasch amortisiert.

Auch die neue Filtrationstechnologie UltraPleat trägt zur effektiven Adsoptionstrocknung bei. Die Standardtrockner der Baureihen Ultrapac Classic HED/ALD/MSD, OFP und ALG-S nutzen für die Vor- und Nachfiltration ebenfalls die energiesparenden Druckluftfilter mit dem UltraPleat-Filtermedium. fa

Autor: Wolfgang Bongartz, Donaldson Filtration Deutschland