UAS_Bild 1_Elektrofilter am Extruder

Absaugung an einem Extruder mit Elektrofilter und Luftvorwärmung mithilfe einer flexiblen Absaughaube. (Bild: UAS United Air Specialists)

Weichkunststoffe bestehen zu etwa 30 bis 35 Prozent aus Weichmachern wie Phthalaten, schwerflüchtigen Ester, fette Öle, Weichharze oder auch Campher. Sie begegnen uns in Produkten wie Bodenbelägen, Tapeten, Verpackungen, Dach- und LKW-Folien oder Kabeln. Den größten Anteil unter den Weichkunststoffen nimmt nach wie vor das Polyvinylchlorid (PVC) ein; dabei werden meist Phthalate als Weichmacher zugesetzt. Phthalate gelten jedoch als Gefahrstoffe – sie sind gesundheitsgefährdend.

Um dieser Gesundheitsgefährdung zu begegnen, gibt die Berufsgenossenschaftliche Regel 223 „Sicheres Arbeiten in der Kunststoffindustrie“ vor, dass technische Lüftungsmaßnahmen vorgenommen beziehungsweise die Gefahrstoffe idealerweise an der Emissionsquelle abgesaugt werden. Die Verhältnisse im Produktionsumfeld erfordern dabei, dass die Weichmacher nicht nur abgesaugt sondern parallel dazu auch entfernt, spricht abgeschieden werden müssen. Der Umstand, dass die Aerosole oder Partikel oft Schadstoff-Gemische sind und die Partikelgrößen auch sehr unterschiedlich sein können, erschwert die Reinigung der Luft.

Mechanische Filtersysteme und Nasswäscher

Als Filtersysteme für Aerosole und Partikel werden oft mechanische Filtersysteme oder Nasswäscher eingesetzt. Mechanische Filtersysteme haben den Nachteil, dass sich die Filtermedien schnell zusetzen, ja regelrecht verkleben. Dies führt Druckverlusten, die mit einer höheren Ventilatorleistung ausgeglichen werden müssen. Außerdem sind die mit Schadstoffen zugesetzten Filterelemente häufig Sondermüll – und müssen entsprechend teuer entsorgt werden. Die Nachteile der Nasswäscher liegen in ihrer Wartungsintensität und dass ihre Abscheideleistung für Partikel, die kleiner als 1 µm sind (zum Beispiel Rauch), physikalisch begrenzt ist. Eine Alternative zu diesen Reinigungsverfahren ist die Filtration der emittierten Aerosole wie zum Beispiel Rauch, Nebel oder Partikeln mit elektrostatischen Filtersystemen, kurz Elektrofiltern. Sie verbrauchen rund 50 Prozent weniger Energie als Nasswäscher oder mechanische Filter.

1.0.3

Funktionsprinzip eines Elektrofilters: Partikel in der Luft werden in einem elektrischen Feld (Sprühelektrode) ionisiert, d.h. elektrisch aufgeladen. Diese geladenen Partikel setzen sich an den entgegengesetzt geladenen Kollektor-Elektroden ab. (Bildquelle: UAS United Air Specialists)

Funktionsweise von Elektrofiltern

Elektrofilter besitzen hohe Abscheideleistungen, auch für ultrafeine Partikel kleiner als 0,001 mm werden zu 96 bis 99 Prozent aus der Luft entfernt. Dazu wird die verunreinigte Luft von einem Ventilator angesaugt und trifft zunächst auf einen mechanischen Vorfilter, der größere Schadstoff-Partikel abscheidet und für eine gleichmäßige Verteilung des Luftstromes sorgt. Dem Vorfilter folgt der so genannte Ionisator. Hier werden die Partikel durch Elektronenstrahlen und ionisierte Luftmoleküle in Sekundenbruchteilen kontinuierlich aufgeladen. Der Kollektor übernimmt dann die eigentliche Reinigung der Luft. Er besteht aus einer Reihe vertikal angeordneter Metallplatten, die parallel zum Schadstoffstrom stehen. Innerhalb des Kollektors werden die geladenen Schadstoffpartikel in einem induzierten elektrischen Feld in Richtung der geerdeten Kollektorplatten abgelenkt. Der vertikale Einbau der metallischen Platten gewährleistet ein ausgezeichnetes Ablaufverhalten, weil die abgeschiedenen Schadstoffe einfach durch einen Siphon ablaufen können. Die verwendeten Filterelemente (Vorfilter, Ionisator, Kollektor), auf denen sich Verunreinigungen abscheiden, können gereinigt und wiederverwendet werden, wobei die Schadstoffe bei Zusammenarbeit mit einem Fachpartner umweltgerecht entsorgt werden.

UAS_Bild 2_Elektrofilter_Gerät in Industrieanlage

Elektrofilter in einer Industrieanlage zur Absaugung von Ölrauch aus einer Wärmelinie. (Bildquelle: UAS United Air Specialists)

Einsatzmöglichkeiten und Baugrößen

Elektrofilter sind in der Kunststofferzeugung und kunststoffverarbeitenden Industrie für vielfältige Prozesse geeignet: zur Absaugung von Extrudern und Extrusionsanlagen, Laminierungsmaschinen, Kalanderanlagen, Granuliervorrichtungen und Mischern, Umluft- beziehungsweise Industrieöfen, Trennmitteln von Polyurethan-Schäumen und Spritzgießmaschinen. Der Hersteller UAS United Air Specialists in Bad Camberg verfügt mit den Elektrofiltern der Smog-Hog-Baureihe über standardmäßige Gerätevarianten von 500 bis 40.000 m³/h Betriebsvolumenstrom. Die Elektrofilter können mit regelbaren Ventilatoren und HV-Modulen mit automatischer Hochspannungsregelung noch energiesparender ausgelegt werden. Des Weiteren wird die Kondensation von Schadstoffen in der Rohrleitung reduziert und damit der Wartungsaufwand maßgeblich verringert.

Anwendungsspezifische Belange wie die Filtrationsleistung und die gewünschte Energieeffizienz führen dazu, dass Absaug- und Abscheideranlage nicht komplett ‚von der Stange‘ sein können, auch wenn zentrale Komponenten wie die Filtereinheiten standardisiert sind. Ergänzende Engineering-Leistungen des Herstellers stimmen das Filtersystems auf die jeweilige Anwendung ab. Dabei arbeiten spezialisierte Ingenieurbüros mit dem Filterhersteller UAS zusammen. Ausgehend von der Analyse einer Schadstoffprobe im Labor und gegebenenfalls einer Validierung durch Testfilter im Teillastbetrieb vor Ort, wird die Gesamtanlage ausgelegt und errichtet.

Die Anlagenbetreiber verlassen sich in der Regel nicht nur auf die Leistungen des Anlagenbauers beziehungsweise Ingenieurbüros, sondern stimmen auch die Wartung mit Gerätelieferanten wie UAS ab. Das kann von der reinen turnusmäßigen Reinigung der Filterzellen in der UAS-Ultraschallwaschanlage bis zur fachgerechten Wartung und Reinigung des kompletten Systems und Schulung der Mitarbeiter gehen.

ist Fachjournalist bei IHW Marketing in Bad Camberg.

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