Absauganlagen für Brennschneidrauch – Umweltgerechtes Filtern im Metall-Recycling

Die Ventilatorenfabrik Oelde GmbH, der renommierte Hersteller von Industriefiltern und Spezialist für Lufttechnologie, realisiert effektive und umweltfreundliche Filterlösungen für den Brennvorgang im Metall-Recycling.

Die Industriefilter der Ventilator­enfabrik Oelde GmbH (Venti Oelde) sind vielfältig anwendbar und bewähren sich täglich in zahlreichen Branchen. Seit etwa 25 Jahren sind sie auch für die Absaugung von Brennschneidrauch in der Recycling­industrie erfolgreich im Einsatz.

Das folgende Beispiel der Roh­stoff Recycling Dortmund GmbH (RRD) zeigt, wie Venti Oelde Recyclingunternehmen dabei unterstützt, Umweltschutz­bestimmungen einzu­hal­ten, ohne die Arbeits­­pro­zesse während des Brennens von Schrotten einzuschränken.

Eine namhafte Referenz

Die Rohstoff Recycling Dortmund GmbH wurde 2001 gegründet. Sie ist Teil der Georgs­marienhütte-Gruppe (GMH-Gruppe) und ansässig im Norden des Dortmunder Hafens. RRD bereitet groß­volumige Schrotte und Hüttennebenprodukte (sogenannte Bären) aus der Hütten- und Stahlwerksindustrie auf.

"Um im Wettbewerb bestehen zu können, sind wir auf lange Standzeiten, effektive Abläufe und rechtssicheren Betrieb angewiesen, und mit Venti Oelde haben wir einen Partner, auf den wir uns in jeder Hinsicht verlassen können", urteilt Ralf Willam, Betriebsleiter RRD.

Pro Monat liefert RRD circa 48.000 Tonnen aufbereiteten, recycelten Schrott an Stahlwerke und Gießereien auf den Hauptabsatzmärkten Deutschland und Europa. 20 Prozent des aufbereiteten Materials gehen an das Stahlwerk der Georgsmarienhütte. Der Rest teilt sich auf Unternehmen innerhalb der GMH-Gruppe bzw. externe Unternehmen auf.


Das Zerkleinern von Schrott

Im Aufbereitungsverfahren werden die Schrotte in char­gierfähige Stücke zerkleinert. Dies geschieht üblicherweise mittels Brennschneidgeräten. Alternativ wird auch eine "Sprenggrube" eingesetzt.

Für die Bearbeitung in der Sprenggrube werden in die Schrotte mit Sauerstoffkernlanzen sogenannte Sprenglöcher gebrannt. Diese werden mit Sprengstoff und Zünder besetzt. Schließlich wird das Material gesprengt.

Rauchentwicklung beim Brennen von Bären

Das Brennen der Schrott-Teile

Beim Brennen werden grundsätzlich zwei Verfahren unterschieden: zum einen das Brennschneiden mit Brenngasen und Sauerstoff mit sogenannten Hüttenbrennern, zum anderen das Brenn­schnei­den mit Brennrohren mit reinem Sauerstoff. Das Brennrohr dient hierbei als Energieträger und verbraucht sich.

Beim Brennschneiden mit Brenngasen und Sauerstoff werden überwiegend große Maschinen oder andere großvolumige Schrotte bearbeitet. Als Brenngase kommen haupt­­sächlich Acetylen oder Propan zum Einsatz. Die Schmelz­temperatur beträgt bis zu 1.600 °C. Beim Brenn­schnei­den mit Brennrohren werden sogenannte Sauer­stoff-Lan­zen eingesetzt. Dies sind Stahl­rohre mit oder ohne Kern­drähte, die an der Brenn­rohr­spitze verbrennen. Hierfür wird unter einem Druck von bis zu zwölf bar Sauerstoff zu­geführt, wobei eine Ober­flä­chen­temperatur von 2.200 °C erreicht wird. Mit diesem Ver­fahren werden zur Vor­be­rei­tung des Sprengens Löcher in die Bären oder Walzen ge­stochen.

Mobile Absaughaube

Im Namen der Umwelt

Beim Brennen entsteht je nach Material ein gelber bis grauschwarzer Rauch. Dabei wird jede Menge Oxid-Feinstaub freigesetzt. Um diese schädlichen Emissionen zu vermeiden, ist es unumgänglich, die Rauchgase zu erfassen und zu filtern. Um den Bestimmungen des Umweltschutzes gerecht zu werden, installierte Venti Oelde für RRD im Jahr 2005 eine Absauganlage mit drei mobilen Hauben.


Flexibel mit mobilen Brennhauben

Die mobilen Brennhauben wer­den über zwei Winkel-Getriebe­motoren auf einem Schie­nen­strang geführt und über den zu brennenden Stahl­schrott gefahren. Hierbei sind die elektrisch verstellbaren Tore auf den Stirnseiten geöffnet.

Nachdem die Haube in Arbeits­position gefahren wurde, werden die stirnseitigen Tore ge­schlossen. Die Haube steht nun für den Brennprozess bereit. Die Werker stehen vor der Einhausung und brennen die Werkstücke mit thermischen Brennschneidgeräten. Durch Verschiebetore ist ihre Arbeitsposition variabel, durch die Brennöffnungen bringen sie das Brennschneidgerät in die gewünschte Stellung. Leicht auswechselbare Spritzschutzbleche schützen die Verschiebebleche dabei vor anbackendem Material: Zwei Spritzschutzbleche sind vorgelagert, weitere befinden sich auf der gegenüberliegenden Innenwand.

Nach dem Brennvorgang wird die Haube zur nächsten Andock­stelle verfahren, dem Brenn­platz, sodass ein neuer Brennvorgang beginnen kann. Der gebrannte Schrott kann an der vorherigen Andockstel­le entnommen und anschließend das Fertigmaterial durch Vormaterial getauscht werden, was kurze Rüstzeiten ermöglicht.

Absperrklappe und Rohrleitungsführung

Fördern schädlicher Gase

Eine gezielte Luftführung in­ner­halb der Haube erfasst die beim Brennen entstehenden Schadgase und fördert sie über ein Rohrleitungssystem zum Gewebefilter. Den nötigen Unterdruck erzeugt ein Venti­lator, der nach dem Filter an­geordnet ist.

Die Rohrleitung im Roh­gas­bereich hat mehrere Absaug­stutzen mit Absperrklappen. Die mobile Absaughaube fährt vor den Absaugstutzen und öffnet selbstständig die Ab­sperr­klappe. Somit ist die Brenn­haube direkt mit dem Rohrleitungsstrang verbunden.

Für eine fehlerfreie Anlagen­funktion ist es unabdingbar, die Mindest­luft­ge­schwin­dig­keit im Rohrsystem konsequent einzuhalten. Daher ist jede Haube über einen einzelnen Rohrleitungsstrang mit dem Filter verbunden.

Jeder Rohrleitungsstrang hat am Filtereintritt eine zusätz­liche Absperrklappe. Mittels eines Frequenzumrichters können unterschiedliche Be­triebszustände je nach Anzahl der in Betrieb befindlichen Hauben angefahren werden.

Schaubild: Filteranlage mit einer Absaughaube

Filtern schädlicher Gase

Der Absaugventilator ist auf der Reingasseite hinter dem Filter angeordnet. Die staub­be­ladene Luft tritt über eine integrierte Vor­ab­scheide­kam­mer in das Filter ein. In der Vor­ab­schei­de­kam­mer trennen sich durch Schwer­kraft­ab­schei­dung die groben Teile aus der Staubluft. Die Luft steigt seitlich in die Filter­kam­mern zu den Filterschläuchen. Das bis 120 °C temperatur­beständige Filtermedium hält den Staub zurück und filtert die feinen Schwebestäube. Die Filterschläuche werden von außen beaufschlagt.

Die Filterabreinigung läuft differenzdruckabhängig ab, d. h. wird ein definierter Filter-Dif­ferenzdruckwert erreicht, aktiviert dies automatisch die Ab­reinigung der Filter­schläu­che. Die gezielte Luftführung innerhalb der Filteranlage erreicht eine gleichmäßige Staub­be­auf­schlagung der Schläuche. Diese intelligente differenzdruckabhängige Filter­ab­reini­gung erzielt lange Stand­zei­ten der Filterschläuche bei niedrigen Druckluftkosten. Die acht Jahre alte Filteranlage arbeitet noch immer mit der Erst­ausrüstung Filterschläuche
(Stand 31.08.2013).

Der im Filter abgeschiedene Staub wird über eine Kom­bi­na­tion aus Förderschnecken und einer Zellenradschleuse ausgetragen und in einem Staubsammelcontainer oder Big Bag zwischengelagert.

Die Fortluft hält den maximal zulässigen Rein­gas­staub­ge­halt ein und gelangt über einen Schalldämpfer sowie den Abgaskamin ins Freie.

Filteranlage mit Ventilator, Schalldämpfer und Kamin

Steuern der Hauben

Direkt an der Brennhaube ist eine Vor-Ort-Steuerstelle an­gebracht. Sicher und komfortabel werden darüber die An­triebs­motoren angesteuert und bedient. Die An­triebs­mo­to­ren verfahren die Ab­saug­haube und öffnen die Tore, respektive schließen sie. Auch die Endlagen der Tore werden erfasst, um das Ver­fahren freizugeben.

Um die abzusaugende Luft je nach Werkstück einzustellen, kann die Drehzahl des Venti­la­tors über ein Potentiometer (Frequenzumrichter) verändert werden. Zwei Rund­um­leuchten auf beiden Seiten der Haube signalisieren das Verfahren. Vor dem Anfahren ertönt eine Hupe.

Die Hauptsteuerung erfolgt über die Speicher­program­mier­bare Steuerung (SPS) des Schaltschranks. Er steht in einer Fertiggarage in un­mittelbarere Nähe der Filter­anlage. Darin findet auch der zur Abreinigung der Filter­schläuche nötigte Kom­pres­sor Platz.

Die Förderschnecke und die Zellenradschleuse werden drehüberwacht. Am Filter­eintritt wird die Temperatur gemessen, um den Brenn­vor­gang bei zu hoher Tem­pe­ra­tur zu stoppen. Dies dient dem Schutz der Filtermedien. Um den Absaugvolumenstrom in diesem Fall zu kühlen, wird über eine Falschluftklappe Kühlluft zugegeben. Die ab­gesaugte Gesamtluftleistung beträgt 140.000 Bm³/h. Pro Haube werden ca. 1.000 t Material pro Monat gebrannt.

Vor-Ort-Steuerstelle

Mit den Anforderungen wachsen

Seit der Installation der An­la­ge durch Venti Oelde im Jahr 2005 erhöhten sich die Ka­pa­zi­täten der zu brennenden Materialien bei RRD. Die be­reits installierte Anlage war mit der Absaugung der drei Hauben vollständig ausgelastet. "Die Zusammenarbeit mit Venti Oelde ist seit Jahren hervorragend. Die Reaktions­zeiten sind kurz, und wir er­halten jede Hilfe, die wir uns wünschen. Für die Anlagen­erweiterung kam daher auch nur Venti Oelde in Frage", beschreibt Ralf Willam die Partnerschaft.

Nach eingehender Analyse konstruierte Venti Oelde die neue Haube im Jahr 2012 komplett um und passte sie an die gewachsenen An­sprü­che an. Die Entwicklung basiert auf der langjährigen Er­fah­rung des Anlagenbauers Venti Oelde im Brennbereich und berücksichtigt exakt die konkreten Anforderungen des Betreibers RRD. Willam be­stätigt das ausdrücklich: "Venti Oelde hat die neue Haube individuell nach unseren Wünschen konstruiert und die zusätzliche Absauganlage exakt nach unseren An­for­de­rungen dimensioniert. Ihre lang­jährige Erfahrung ist von Anfang an in die Planung eingeflossen, und das Ergebnis erfüllt alle unsere Er­war­tun­gen."

Erweiterung der Filteranlage

Die Anlage wurde um eine weitere mobile Absaughaube erweitert, es wurde ein zu­sätz­licher Ventilator aufgestellt – und ein zusätzliches Filter mit entsprechend ge­wählter Filter­flächen­belastung integriert. Die Absaugmenge der zusätzlichen Haube be­trägt 66.000 Bm³/h.

Die komplette neue Ab­saug­anlage ist in die vorhandene Anlage integriert, sie nutzt teilweise die Rohr­leitungs­ab­stützungen, die Staub­aus­tra­gung und den Kamin der vorhandenen Anlage, was Platz und Geld spart.

Unter anderem wurde die An­triebsseite auf einer durchgängigen Betonwand platziert, wodurch die Getriebe­motoren geschützt stehen. Die beiden elektrisch angetriebenen stirnseitigen Tore wurden zudem horizontal zwei­fach geteilt und als hochziehbares Tor ausgeführt. Jedes Torsegment ist zwei Meter hoch, sodass die Wind­last bei hochgezogenem Tor statt auf vier Meter nur auf zwei Meter Höhe wirkt. Da­bei sind alle Segmente mit einer Fallsicherung ausgerüstet.

Zusätzliche Absaughaube "neue Konstruktion"

Erfolgreich in Betrieb

Nach fünf Monaten Planungs-, Konstruktions- und Installationszeit war die erweiterte An­lage der RRD einsatzbereit. Venti Oelde steht dem Betreiber auch weiterhin als Ansprech­partner für alle Belange von der Wartung über den Filterwechsel bis zu einer etwaigen weiteren Erweiterung zur Verfügung.

Ralf Willam (Betriebsleitung RRD) und Michael Huld (Sprengmeister RRD) im Gespräch mit Venti-Oelde Mitarbeiter Thorsten Kilp (v.l.n.r.)
Technische Daten
Staubart: Feinstaub von Fe-Schrotten
(Eisenoxid und mineralische Bestandteile)
Rohgasbeladung: 1 g/Nm³
Reingasstaubgehalt: < 4 mg/Nm³
Durchsatzmenge je Haube: 1.000 t/Monat
Gesamt-Volumenstrom im Betriebszustand: 206.000 Bm³/h
Betriebstemperatur Normalbetrieb: 80 °C
Betriebstemperatur maximal: 100 °C