Für die Herstellung, Verarbeitung und Förderung von Schüttgütern sind große Druckluftmengen von größter Reinheit und viel Energie erforderlich, wie Atlas Copco ausführt.

Die Firma Inprotec im badischen Heitersheim benötigt für die Granulation Druckluft in großen Mengen. Da die Anlagen rund um die Uhr in Betrieb sind, spielen Zuverlässigkeit und Effizienz eine wesentliche Rolle. „Wir wollen Energie möglichst effizient einsetzen", sagt Vorstand Dr. Andreas Baranyai. „Das gilt vor allem für die Druckluft, die wir in der Vergangenheit allerdings etwas stiefmütterlich behandelt haben." Doch ein Druckluftausfall führt automatisch zum Stopp einer der Produktionslinien, in denen Zusatzstoffe für die chemische Industrie granuliert werden. „Als wir die dritte Linie aufbauten, haben wir deswegen unsere Druckluftversorgung grundlegend überarbeitet." Vier drehzahlgeregelte Schraubenkompressoren des Typs ZR 160 VSD von Atlas Copco unterstützen nun die zuverlässige Versorgung der Anlagen rund um die Uhr.
Insgesamt sind bei Inprotec fünf Druckluftnetze in Betrieb:
• Drei Netze mit ölfreier Sprühluft - je Produktionslinie eines -, um die Ausgangsflüssigkeiten zu zerstäuben,
• ein Netz mit der ebenfalls ölfreien Fluidisierungsluft zum Fördern der Granulate und schließlich
• ein weiteres separates Netz für die Steuerluft, um die Stellantriebe der Anlagen mit Energie zu versorgen.
Während die Steuerluft mit öleingespritzten Verdichtern erzeugt wird, müssen Sprüh- und Fluidisierungsluft betriebsmittelfrei, also ölfrei sein. Denn sie kommt mit den Stoffen in Kontakt, die beispielsweise als Waschmittelzusatz in Geschirrspültabletten oder als Nahrungsergänzungsmittel in Tierfutter Verwendung finden.

Null Risiko für Verunreinigungen
Die Kompressoren der Baureihe ZR erzeugen 100 % reine und saubere Luft nach ISO 8573-1 Klasse 0 (2010). Klasse 0 steht dabei für ein „Nullrisiko" für Verunreinigungen. Ölfreie Luft ist generell von Vorteil. Natürlich lässt sich annähernd ölfreie Druckluft auch durch Aufbereitung erreichen, jedoch besteht hier das permanente Betriebsrisiko, dass beispielsweise doch Öl durchschlägt.
Da zwei der insgesamt vier Schraubenkompressoren des Typs ZR 160 VSD allein für die Sprühluft der dritten Produktionslinie zuständig sind, kann Inprotec heute den Druck in einem weiten Bereich bis hinauf zu maximal 7 bar einstellen. Möglich macht dies die Drehzahlregelung der Kompressoren, angezeigt durch das Kürzel VSD für Variable Speed Drive. Speziell in der Drehzahlregelung sieht der Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI) das größte Einsparpotenzial in Deutschland im Bereich der Kompressoren, Pumpen und anderen Aggregate. Denn auf diese Weise wird nur die Leistung aufgenommen, die auch wirklich benötigt wird.
„Mit der Drehzahlregelung der ZR-Kompressoren sind wir heute zudem wesentlich flexibler", erklärt Baranyai. Denn in den beiden anderen Produktionslinien, die noch nicht mit Atlas-Copco-Kompressoren arbeiten, begrenze der kleinere Druckbereich die Möglichkeiten der Granulation - obwohl man auch dort schon mit Frequenzumrichtern für die Drehzahlregelung arbeite.

Wasserkühlung legt Basis für Energierecycling
Für eine hohe Energieausbeute sorgt in Heitersheim aber nicht nur die Drehzahlregelung, sondern auch die Nutzung der Abwärme der Kompressoren für die Trocknung des von Inprotec hergestellten Granulats. Dafür brauche man, so Baranyai, rund 50.000 m3 „heiße Luft" pro Stunde und Anlage, wofür wiederum pro Linie eine Heizleistung von 2,5 MW installiert sei. „Wenn man bedenkt, dass etwa 80 % der Verdichterleistung bei der Drucklufterzeugung in Wärme umgesetzt werden, können wir diese Energie gut zum Vorwärmen der Trocknungsluft verwenden." Die Atlas-Copco-Kompressoren sind wassergekühlt, so dass sich die Abwärme gut über das Kühlwasser abführen und per Wärmetauscher weiternutzen lässt. Da Inprotec mit den insgesamt vier ZR-Kompressoren eine Leistung von zusammen 640 kW installiert hat, stehen bis zu 500 kW und durchschnittlich rund 400 kW Heizleistung zur Verfügung. „Eine Kühlwassertemperatur von 80 °C senkt im Schnitt unsere Energiekosten pro Tag um 500 €", freut sich der Inprotec-Chef. Und da die Anlagen rund um die Uhr laufen, gilt das an 365 Tagen im Jahr.
Bei der Trocknung der Druckluft selbst wird ebenfalls keine Fremdenergie ­benötigt. Möglich machen dies Adsorptionstrockner des Typs MD 400. Der Trick dabei: Durch die geschickte Prozessführung genügt die Verdichtungswärme, um das Trockenmittel zu regenerieren - es muss also nicht ­zusätzlich Wärme zugeführt werden. „Die Trockner selbst haben wir bislang nicht einmal wahrgenommen", fährt der Inprotec-Chef fort.
Sie seien betriebssicher, nahezu wartungsfrei und gegenüber den früher verwendeten Kältetrocknern sei der Taupunkt konstant negativ - und damit kein Problem mehr.
„Das ist wichtig für uns, denn sobald Wasser speziell in die Fluidisierungsluft gelangt, verkleben die pneumatischen Förderleitungen und die Produktion muss heruntergefahren werden." Generell sei die Qualität der Druckluft­versorgung heute einwandfrei, betont Baranyai „Das Thema Druckluft ist deswegen für uns wieder in den Hintergrund gerückt, so dass wir uns mit unserem eigentlichen Kerngeschäft beschäftigen können - der Granulation."

Schonendes Mahl- und Veredelungsverfahren von Kieselerde
Auch bei Hoffmann Mineral in Neuburg an der Donau steht die Qualität der Druckluft ganz oben auf der Prioritätenliste. Für ein neues Mahl- und Veredelungsverfahren von Kieselerde benötigt das Unternehmen ölfreie Druckluft mit einem Druck von 0,8 bar und einer definierten Temperatur. Als effizienteste Lösung erwies sich das zu 100 % ölfrei verdichtende Schraubengebläse ZS 132 von Atlas Copco: Es ist so exakt regelbar, wie es der Prozess erfordert, und stellt den nötigen Volumenstrom energieeffizienter bereit als alle anderen Lösungen, die dem Hersteller angeboten wurden. Das Gebläse versorgt eine Luftstrahlmühle und ihren Sichter. Hier werden Kieselerde- Agglomerate zerschlagen - aber nicht mechanisch, sondern mit Druckluft.
„Das Verfahren ist weitaus schonender für unser Produkt und für die Maschinen", erklärt Dr. Karlheinz Schmidt, Geschäftsleiter Produktion und Technik. Denn mechanische Mühlen arbeiten sehr abrasiv und verschleißen nach einiger Zeit - und der Abrieb verunreinigt die Produkte: Sie werden grau und leitfähig. „Beides ist aber bei diversen Anwendungen unserer Kunden nicht erwünscht", sagt Schmidt. Die Produkte des Unternehmens werden unter anderem als Zusatzstoffe für Gummi, Farben und Lacke verwendet - oder als Gummikomponente in speziellen Kondensatoren, wo Leitfähigkeit fehl am Platz wäre.
Die neue Kieselerde-Veredelungsanlage wurde installiert, um einen neuen Füllstoff für schlagzähe Polyamid-Mischungen herstellen zu können. Weil das neue Verfahren mit einer Wärmebehandlung arbeitet, durch die das Mineral versintert, entstehen größere, harte Klumpen. Diese müssen in der Luftstrahlmühle wieder zerkleinert werden.

Effizienteste Lösung für die Drucklufterzeugung
Karlheinz Schmidt legte bei der Konzeption der Anlage großen Wert auf Wirtschaftlichkeit. „Der Prozess benötigt sehr viel Druckluft: für die Luftstrahlmühle sowie für pneumatische Fördersysteme", erläutert er. „Also haben wir uns umgesehen, um die effizienteste Lösung für die Drucklufterzeugung in der Luftstrahlmühle zu finden", sagt der Manager.
Gefordert war ein Kompressor oder Gebläse, mit dem ein Betriebüberdruck von etwa 0,6 bis 1 bar bereitgestellt und ein Volumenstrom von 5.000 Normkubikmetern in der Stunde ölfrei verdichtet werden könnte, da die Luft in der Mühle direkt mit der Kieselerde in Berührung kommt und das kleinste Tröpfchen Öl die Charge unbrauchbar macht. Der Motor sollte drehzahlgeregelt arbeiten, die Maschine sollte auf Druck und Volumen regelbar sein und mit einer Kühlwassertemperatur von 40 °C gespeist werden können. Sie sollte in das Prozessleitsystem eingebunden werden und „auf den Punkt" laufen können, um den Prozess in jeder Sekunde mit exakt der benötigten Menge Druckluft versorgen zu können.
Das ölfrei verdichtende Schraubengebläse ZS 132, dessen Drehzahl über einen separaten Frequenzumrichter geregelt wird, erfüllt die Anforderungen. „Die installierte Leistung von 132 KW liegt ein sattes Drittel unter den 200 Kilowatt der nächstbesten Lösung, die uns von einem anderen Lieferanten angeboten worden war", sagt Schmidt. „Und mit 0,3 bis 1,2 bar kann die Maschine genau den Druck erzeugen, den wir brauchen. Bei einem anderen Schraubenverdichter hätten wir auf 3 bar komprimieren und wieder entspannen müssen." Auch ein angebotenes Drehkolbengebläse schied aus: Es hätte nur 0,9 bar liefern können. „Mit dem ZS-Schraubengebläse haben wir unseren Prozess absolut im Griff",
resümiert Schmidt. „Und gegenüber anderen Lösungen sparen wir rund ein Drittel Energie ein."