Für das brasilianische Werk eines Herstellers von Pulverlacken hat L&R eine maßgeschneiderte Kälteanlage projektiert. Die Anlage stellt pro Stunde bis zu 4600 m3 gekühlte und trockene Luft bereit, die für die Trocknung des Lackes während des Mahlprozesses benötigt wird. Pulverlack darf nur minimale Feuchteanteile enthalten, wenn er verarbeitet wird. Deshalb wird schon während des Produktionsprozesses darauf geachtet, dass kein Feuchteeintrag möglich ist. Das betrifft in besonderem Maße das Vermahlen als Abschluss des Prozesses.
In diesem spezialisierten Bereich der Pulverlackproduktion hat sich die in Übach-Palenberg bei Aachen ansässige Neuman & Esser GmbH als Spezialist für das Vermahlen und Sichten weltweit einen guten Ruf erarbeitet. Zu den Vorteilen der patentierten ICM-Prallsichtermühlen des Unternehmens gehört aus Sicht der Anwender die sehr steile Korngrößenverteilung, der reduzierte Feinanteil aufgrund der großen Mahlkammer und die gute Zugänglichkeit für eine schnelle Reinigung. Auch der abgekühlte Mahlprozess trägt zur hohen Qualität der Pulverlacke bei.
Ungünstige Umgebungsbedingungen
Bei einem aktuellen Projekt – einer Mahlanlage für einen südamerikanischen Pulverlackhersteller – beauftragte Neuman & Esser die L&R Kältetechnik GmbH & Co. KG mit der Projektierung einer Kälteanlage. Die Aufgabenstellung: Rund 4600 m3/h Luft, die für das Mahlen und Sichten benötigt werden, sollen auf eine Temperatur von +8 °C abgekühlt werden. Die Kälte selbst ist dafür eigentlich nicht erforderlich, sondern die durch das Kühlen entstehende trockene Luft, da die Feuchtelast mit der Temperatur sinkt. Das ist bei dieser speziellen Anlage umso wichtiger, als die Umgebungsluft des Standortes sehr warm (bis 45 °C) und feuchtegesättigt ist. Die von L&R projektierte Anlage kühlt kontinuierlich Umluft und ergänzt den Luftstrom mit einem kleinen Anteil Umgebungsluft, um Leckageverluste auszugleichen. Dies ist deutlich wirtschaftlicher als die Aufbereitung von Umgebungsluft.
Effiziente Kühlung dank bedarfsgerechter Regeneration
Die Luft passiert zunächst mehrere Filterstufen – wobei in der Filterkette ein Leergehäuse vorgesehen wurde, um bei Bedarf die Reinheit der Eintrittsluft noch verbessern zu können. Die Aufbereitung erhöht die Standzeit und Leistungsfähigkeit des nachfolgenden Wärmetauschers, der die Lufttemperatur von 30 °C bis 45 °C auf 6 °C absenkt. Die mit den wiederum nachfolgenden Wärmetauschern verbundene Kälteanlage, welche die Luft weiter auf -18 °C abkühlen, ist zweistufig aufgebaut: Auf den Vorkühler, der schon etwa die Hälfte der Feuchtelast zur Kondensation bringt und abscheidet, folgt die Hauptkühlung, die in zwei Stränge unterteilt ist. Während der eine Strang jeweils den Luftstrom kühlt, befindet sich der andere in der Regenerations- beziehungsweise Abtauphase. Das Wechseln vom einen auf den anderen Anlagenstrang erfolgt geregelt, sodass stets ein konstanter Luftstrom und somit eine kontinuierliche Trocknung gewährleistet ist. Dies erfolgt bedarfsgerecht und nicht nach starren Zyklen. Das spart Energie, denn die elektrische Beheizung wird nur aktiviert, wenn es wirklich erforderlich ist.
Die gesamte Anlage ist als Split-Anlage ausgeführt: Während Filter, Wärmetauscher und Trocknungsgerät sich im Gebäude, in unmittelbarer Nähe der Prallsichtermühle, befinden, wurden die Kältemittelverflüssiger im Außenbereich aufgestellt.
Am Ende des Prozesses wird die Luft, nachdem sie die Mahlkammer und das Pulver gekühlt hat, über den Wärmetauscher energieneutral wieder auf +8 °C erwärmt, weil kältere Lufttemperaturen die Produktqualität beeinträchtigen können. Das Herabkühlen auf eine Drucktaupunkttemperatur von -18 °C ist jedoch notwendig, um der Luft die Feuchte zu entziehen und den gewünschten Grad an Trockenheit zu erreichen. Insgesamt gibt es drei voneinander unabhängige Kältekreisläufe, wobei die Abwärme des ersten Kreislaufs zur Nacherwärmung des Luftstroms von -18 °C auf +8 °C genutzt wird.
Vollständig silikonfrei
Zu den konstruktiven Besonderheiten, die bei der Entwicklung und vor allem beim Bau der Anlage zu beachten waren, gehört der Verzicht auf Silikon. Denn schon kleinste Spuren von Silikon können den Benetzungsprozess in der Lackierung unterbrechen. Das Pulver würde dann nicht auf dem Untergrund haften, sondern Blasen bilden. Somit wurden die Dichtungen – die üblicherweise zumeist aus Silikon gefertigt werden – sowie sämtliche Hilfs- und Betriebsstoffe, die häufig ebenfalls Silikon als Gleitmittel und zum Verschleißschutz enthalten, auf Silikonfreiheit geprüft und entsprechend ausgewählt.
Steuerung und Überwachung sorgen für Transparenz
Die komplette Anlage wird über eine SPS gesteuert. Die Programmierung erfolgt traditionell im eigenen Hause; L&R hat für diese Aufgabe sowie für den eigenen Schaltschrankbau im Jahr 2014 ein zweites Werk eröffnet. An jeder Filterstufe wird der Differenzdruck gemessen. Die gesamte Anlage mit den wesentlichen aktuellen Betriebsdaten wird auf einem 10“-Touch Panel visualisiert. Darüber besteht die Möglichkeit, einen zweiten Bildschirm mit den Anlagendaten in der Leitwarte der Pulverlackfabrik zu installieren. Auch in puncto Wartung haben die Entwickler vorausgedacht: Alle Anlagenkomponenten, die kontrolliert oder gewartet werden müssen, sind leicht zugänglich. Zudem besteht die Möglichkeit, per Datenfernübertragung von Sundern aus den Anlagenzustand zu verfolgen und gegebenenfalls Hinweise zur Wartung und Störungsbeseitigung zu geben.
Nicht nur die Differenzdrücke der Filter, sondern auch die der einzelnen Wärmetauscher werden über insgesamt sechs Drucksensoren erfasst und ausgewertet. Bei Überschreitung eines einstellbaren Wertes wird ein Voralarm ausgelöst. Wird der Wert weiter überschritten, schaltet die Anlage ab. Darüber hinaus zeigen zahlreiche kombinierte Feuchte-/Temperaturfühler an allen wichtigen Punkten die Bedingungen in jedem Prozessabschnitt innerhalb der Luftaufbereitung an. Die SPS ist komplett redundant aufgebaut, sodass bei Ausfall der Steuerung automatisch auf eine Back-up-SPS umgeschaltet wird.
Direkte Verbindung mit der Mahlanlage
Die Kälteanlage ist nicht nur prozesstechnisch, sondern auch räumlich direkt an die Mahlanlage gekoppelt. Auch wenn ihre Abmessungen durchaus beeindruckend sind, ist sie für die erreichte Kälteleistung und den Luftdurchsatz doch sehr kompakt. Das war auch deshalb ein Ziel, um den Transport von Sundern nach Südamerika sowie die Montage vor Ort möglichst einfach zu gestalten.
Im L&R-Werk wurde die Anlage weitestgehend vormontiert und in eine Kiste mit Container-Normmaßen seegerecht verpackt. Die Inbetriebnahme vor Ort durch L&R-Personal war mit geringem Aufwand verbunden. Die Kombination von Pulververmahlung und Kälteerzeugung bringt die vom Anwender erwartete Leistung und Qualität.
Blick auf die Verdichter unter der Kälteanlage
Im L&R-Werk Sundern wurde die Anlage weitestgehend vormontiert und seegerecht verpackt, sodass die Inbetriebnahme vor Ort durch L&R-Personal mit möglichst geringem Aufwand verbunden war
Die individuell projektierte L&R-Kälteanlage erzeugt trockene Luft für die Vermahlung von hochwertigem Pulverlack
L&R Kältetechnik
Das Unternehmen hat seit der Firmengründung im Jahr 1991 ein herausragendes Know-how in der Kältetechnik entwickelt mit Fokus auf den umwelt- und energiebewussten Einsatz von leistungsstarken und qualitativ hochwertigen Kühlanlagen. In enger Zusammenarbeit mit den Kunden entwickelt L&R Kältetechnik energieeffiziente Gesamtkonzepte, die in ihrer langfristigen Wirkung eine bislang unnachahmliche Effizienz erreichen. Das Angebot umfasst Kühl- und Temperiersysteme in verschiedenen Ausführungs- und Leistungsvarianten sowie die Anlagen-Inbetriebnahme, Anlagen-Inspektion und die Optimierung von bestehenden Anlagen. Das Temperaturspektrum reicht von -120 °C bis +350 °C. Die Kompetenz aus dem unternehmenseigenen Schaltschrankbau wird als Dienstleistung auch Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus angeboten.
