„Wir stellen rund 40.000 t Epoxidharze unterschiedlicher Art im Jahr her“, sagt Dr. Klaus-Peter Kalk, der operative Leiter der Leuna-Harze. Diese Harze kommen in Farben und Lacken zum Einsatz, bei Bodenbeschichtungen, in der Leiterplattentechnik oder auch bei Konstruktionswerkstoffen, zum Beispiel für die Herstellung von Windflügeln. „Bei der Herstellung legen wir besonderen Wert auf eine effiziente Prozesstechnologie. Druckluft spielt dabei eine ganz wesentliche Rolle“, erklärt Lutz Oberländer, zuständig für die Instandhaltung bei Leuna-Harze. „Sie wird als Steuerungsluft eingesetzt, um zum Beispiel über das Prozessleitsystem Ventile pneumatisch zu schalten.„Diese müssen zuverlässig mit Druckluft versorgt werden– denn jede Störung unterbricht den Prozess und damit die Produktion. Kalk nennt eine weitere wichtige Anforderung: „Die Druckluft muss absolut ölfrei sein. Denn Maschinenöl verträgt sich nicht mit Epoxidharz.“
Für die Druckluftversorgung nutzte das Chemie-Unternehmen bisher zwei ölgeschmierte Schraubenkompressoren. Um die Druckluft ölfrei zu halten, gehörte zu jedem Kompressor eine eigene Aufbereitungskette aus Zyklon, Vorfilter, Trockner, Nachfilter und Aktivkohlefilter. Diese wurde bei Bedarf voll beaufschlagt. Das kostete erheblich Energie. Zudem sind bei öleingespritzten Kompressoren häufige Wartungen erforderlich. Denn dabei standen jeweils alle Produktionsanlagen still. Rund viermal im Jahr mussten die teuren Filter zeitaufwendig erneuert und das Öl ausgetauscht werden. Das ölhaltige Kondensat musste gesammelt und von einem externen Unternehmen entsorgt werden – ein weiterer Kostenfaktor. Als es um den Austausch der Kompressoren ging, kam man bei Leuna-Harze schnell davon ab, neue öleingespritzte Kompressoren anzuschaffen. „Wir wollten weg vom Öl- und Filterwechsel und damit auch von langen und teuren Wartungszeiten“, sagt Kalk.
Weil das Unternehmen die Energiekosten deutlich senken wollte, erstellten die Spezialisten von Almig eine Druckluftanalyse. Dabei erwiesen sich wassereingespritzte Anlagen als die rentabelste Lösung für das Chemieunternehmen. „Wasser besitzt eine sehr viel bessere Wärmeaufnahmekapazität als Öl und lässt sich auch viel leichter bei der Einspritzung zerstäuben“, erklärt Ullrich Eberhardt, Gebietsverkaufsleiter bei Almig, der das Unternehmen betreut. Dadurch lassen sich sehr niedrige Verdichtungsendtemperaturen von unter 60 °C realisieren. Der Verdichtungsprozess reicht damit näher an die isotherme Verdichtung heran. Daraus resultieren ein besserer Wirkungsgrad der Verdichterstufe und insgesamt eine höhere Wirtschaftlichkeit. Vier ölfreie, direktgetriebene Schraubenkompressoren von Almig ersetzen nun nach und nach die altgedienten öleingespritzten Anlagen. Damit entschied man sich bei Leuna-Harze laut Eberhardt zugleich für eine ökologisch bessere Lösung.
Immer frisches Wasser
Besonders überzeugte das Prinzip der „gewaschenen Druckluft“, wie es bei den wassereingespritzten Schraubenkompressoren der Lento-Baureihe von Almig zum Einsatz kommt. Die Druckluft ist sauberer als zur Verdichtung angesaugte Frischluft, weil die in der Ansaugluft enthaltenen Fremdbestandteile zum Großteil durch das Kreislaufwasser wirksam ausgewaschen werden. Laut Eberhardt haben das mehrere unabhängige renommierte Institute in aufwendigen Testreihen bestätigt. Dazu ist in der Lento-Anlage ein Kältetrockner integriert. Dieser ist wesentlicher Teil der Wasseraufbereitung und dient primär als Frischwasserproduzent. Der Kompressor wird bei der Inbetriebnahme mit normalem Leitungswasser befüllt.
Das angefallene Kondensat wird am Kondensableiter des Kältetrockners gesammelt und als Frischwasser in den internen Kühlkreislauf zurückgeführt. Im Schnitt wird auf diese Weise einmal pro Schicht die komplette Wassermenge getauscht. Die Anlage arbeitet immer mit frischem Wasser, es ist keine zusätzliche Wasseraufbereitung nötig. Dieses System bringt dem Chemieunternehmen entscheidende Vorteile: „Das vom integrierten Kältetrockner produzierte Frischwasser ist kalkfrei. Viren, Bakterien oder Algen haben in diesem Wasser keine Chance. Das Wasser kann damit ohne Aufbereitung in die Kanalisation eingeleitet werden“, sagt Lutz Oberländer.
Geringer Wartungsaufwand
Die Lento-Baureihe gibt es in 15 Baugrößen von 15 bis 110 kW Leistung, sowohl drehzahlgeregelt als auch mit fester Drehzahl. Abhängig von der Leistung können dabei Volumenströme bis maximal 19,5 m3/min realisiert werden.
Die Anlagen weisen laut Hersteller deutlich geringere Wartungskosten auf als andere Technologien, etwa trockenlaufende Schraubenkompressoren. Bedingt ist das hauptsächlich durch den einfachen Aufbau der Anlage. Die Verdichterstufen arbeiten bei wassereingespritzten Schraubenkompressoren mit vier- bis fünffach geringerer Drehzahl als bei der trockenlaufenden Variante. Diese niedrigen Drehzahlen wirken sich positiv auf die Lebensdauer der Lager und somit auf die Betriebssicherheit aus. Bei Leuna-Harze hat man sich für vier drehzahlgeregelte Modelle entschieden. „Unser Bedarf an Druckluft ändert sich laufend. Die Kompressoren produzieren jetzt immer die Menge, die gerade benötigt wird, und verbrauchen damit auch nur die entsprechende Menge an Strom“, erklärt Oberländer.
Im Leerlauf benötigen Standard-Kompressoren ohne Drehzahlregelung etwa 25 bis 40 Prozent der Energie, die unter Volllast aufgenommen wird – ohne dabei Druckluft zu produzieren. Bei schwankendem Druckluftbedarf verursacht die Last-Leerlauf-Regelung eines Standardkompressors deshalb teure Leerlaufzeiten. Indem jeweils zwei drehzahlgeregelte Schraubenkompressoren gleicher Größe eingesetzt werden, ist eine gleichmäßige Auslastung der Anlagen durch ständigen Grundlastwechsel möglich. Die drehzahlgeregelten Kompressoren von Almig fahren mit konstantem Betriebsdruck und schalten nicht zwischen Last und Leerlauf um, sondern passen die Liefermenge dem Druckluftverbrauch ständig an.
„Würde ein drehzahlgeregelter Schraubenkompressor mit einer Last-Leerlauf-geregelten Anlage eingesetzt werden, sähe das anders aus“, meint der Almig-Experte Eberhardt. Denn um ein „Regelloch“ zu vermeiden, muss die Liefermenge des Last-Leerlauf-geregelten Kompressors maximal dem Regelbereich abzüglich der minimalen Liefermenge der drehzahlgeregelten Anlage entsprechen. Damit muss die Last-Leerlauf-geregelte Anlage wesentlich kleiner sein als der andere Kompressor. Das verhindert eine gleichmäßige Auslastung der beiden Kompressoren – der drehzahlgeregelte wird wesentlich höhere Laufzeiten aufweisen.
Kostenersparnis und höhere Verfügbarkeit
Als Steuerung kommt die Almig Air Control 3 zum Einsatz. Diese schaltet den nachfolgenden Kompressor je nach der prozentualen Auslastung des aktuellen Grundlastkompressors zu oder ab. Die Steuerung lässt sich so programmieren, dass beispielsweise bei 95 Prozent Auslastung des Grundlastkompressors bereits der nächste Kompressor zugeschaltet wird – dabei wird vermieden, dass es zwischendurch zu einem Druckabfall kommt. Wird die zweite Anlage zugeschaltet, regelt sich die Drehzahl beider Anlagen in einem optimalen spezifischen Bereich ein. Erreichen beide Kompressoren einen Unterwert von etwa 30 bis 35 Prozent, schaltet ein Kompressor ab, und der Grundlastkompressor erhöht seine Auslastung entsprechend. Somit lässt sich Druckluft laufend mit möglichst geringem Energiebedarf erzeugen.
Das wirkt sich außerdem auf die Wirtschaftlichkeit aus. Da jeweils zwei drehzahlgeregelte Schraubenkompressoren im Einsatz sind, entstehen laut Almig auch keine zu hohen Einschaltströme. Denn die drehzahlgeregelten Anlagen sollen stets maximal mit ihrer Nennleistung anfahren, bei Last-Leerlauf-geregelten Schraubenkompressoren kann das dagegen mit dem bis zu 3,5-fachen der Nennleistung geschehen.
Mit dem Einsatz der Almig-Kompressoren will Leuna-Harze gegenüber den alten, ölgeschmierten Anlagen nun 40.000 bis 50.000 Euro im Jahr einsparen. Darüber hinaus sieht Kalk weitere Vorteile: „Wir haben jetzt eine hohe Verfügbarkeit der Druckluft und müssen die Produktion nur noch selten wegen Wartungsarbeiten unterbrechen“, stellt er fest. „Damit gewährleisten wir stets eine hohe Lieferbereitschaft – und das ist unseren Kunden wichtig.“
