Schadstoffabsaugung und Frischluftzufuhr bei industriellen Anlagen

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1 Schadstoffabsaugung und Frischluftzufuhr bei industriellen Anlagen Abluftanlagen und Maßnahmen zur Reduzierung von Abluftmengen in Galvaniken 1 Was werden Sie hören? Warum Absaugung an Galvanoanlagen? Auslegung von Abluftanlagen Berechnung von Abluftmengen Mindesterfassungsgeschwindigkeiten Wechselwirkung Abluft Zuluft Maßnahmen zur Abluftminderung Energiebedarf von Abluftanlagen 2 1

2 Galvanoautomat zum Vernickeln und Verchromen von Radzierkappen 3 Galvanoautomat für die Dispersionsvernickelung von Motorblöcken 4 2

3 Galvanoautomat zum Verzinken von Verbindungselementen 5 Galvanoautomat zum Durchkontaktieren von gedruckten Schaltungen 6 3

4 Warum Absaugung? In galvanischen Prozessen freiwerdende Stoffe: Wasserdampf Heißentfetten, Heißspülen, Verdichten Säuredämpfe HCL-, H 2 SO 4 -, HNO 3 -, H 3 PO 4 - und Misch-Beizen Aerosole El. Entfetten, Metallelektrolyte mit η el < 1, Elektrolyte mit Lufteinblasung 7 Warum Absaugung? Einhalten der Luftgrenzwerte von den in galvanischen Prozessen freiwerdenden Gefahrstoffen zum Schutz des Bedienungs-personals am Dauerarbeitsplatz. Schutz des Gebäudes und der Anlagen vor Korrosion durch freiwerdende Gefahrstoffe und Wasserdampf. Abführen der gesamten in eine Galvanik eingebrachten Energie. 8 4

5 Warum Absaugung? Gefahrstoff Chlorwasserstoff Chrom-VI-Verbindungen Cyanide (als CN berechnet) Cyanwasserstoff Essigsäure Fluoride (als Fluor berechnet) Fluorwasserstoff Luftgrenzwert mg/m³ E ,5 E 2,5 9 Warum Absaugung? Gefahrstoff Fluoride und Fluorwasserstoff Natriumhydroxid Nickel (atembare Tröpfchen) Phosphorsäure Salpetersäure Schwefelsäure Luftgrenzwert mg/m³ 2,5 2 E 0,05 1 5,2 0,2 E 10 5

6 Auslegung von Abluftanlagen Erfassung von Gefahrstoffen am Entstehungsort 11 Berechnung der Abluftmenge Einseitige Absaugung V = 2 * v x* L * W * (W/L) 0,2 V Volumenstrom m 3 /s v x Luftgeschwindigkeit an der Stelle x m/s L Absaugsteglänge m W Behälterbreite m 12 6

7 Berechnung der Abluftmenge Zweiseitige Absaugung V = 2 * v x* L * W * (W/2 * L) 0,2 V Volumenstrom m 3 /s v x Luftgeschwindigkeit an der Stelle x m/s L Absaugsteglänge m W Behälterbreite m 13 Berechnung der Abluftmenge Berechnung der abzusaugenden Luftmenge V Vorgaben Öffnungsweite W m 0,55 Absaugsteglänge L m 2 Mindesterfassungsgeschwindigkeit v x m/s 0,4 Ergebnis Abzusaugende Luftmenge V - einseitige Absaugung m³/h Abzusaugende Luftmenge V - zweiseitige Absaugung m³/h

8 Mindesterfassungsgeschwindigkeiten v x Verfahrensschritt Heißentfetten Wesentliche Emissionen Wasserdampf Mindest-v x m/s 0,2 0,3 0,4 0,5 50 C 80 C El. Entfetten Alkalisalz-Aerosole 50 C >50 C H 2 SO 4 -Beizen H 2 SO 4 -Aerosole 50 C 60 C HCl-Beizen HCl-Gase, Aerosole RT 40 C HNO 3 -Beizen Stickoxide RT Alkali-Beizen (Al) Alkalisalz-Aerosole 60 C 80 C Chem. Glänzen (Al) Alkalisalz-Aerosole 110 C 15 Mindesterfassungsgeschwindigkeiten v x Verfahrensschritt Cu (sauer, Lufteinbl.) Wesentliche Emissionen H 2 S0 4 /CuSO 4 -A. Mindest-v x m/s 0,2 0,3 0,4 0,5 RT Cu (alkalisch-cyanid.) CN- Salz-Aeros. 40 C 60 C Cu (chemisch) Formaldehyd 40 C Ni (Lufteinblasung) NiCl 2 /NiSO 4 -A. 65 C Ni (chemisch) NiSO 4 -Aerosole 60 C 98 C Glanzchrom CrO 3 -Aerosole 40 C Hartchrom CrO 3 -Aerosole 65 C 16 8

9 Mindesterfassungsgeschwindigkeiten v x Verfahrensschritt Zn sauer Zn alk.-cyanidisch Silber HCN Wesentliche Emissionen HCl-Gase Cyan. Salzaeroeros. Mindest-v x m/s 0,2 0,3 0,4 0,5 RT RT 40 C Messing (cyanid.) Cyan. Salzaeroeros. RT 40 C Anodisieren H 2 SO 4 -Aerosole RT Verdichten (Al) Wasserdampf 100 C Heißspülen Wasserdampf 95 C 17 Wechselwirkung Zu- und Abluft 18 9

10 Maßnahmen zur Abluftminderung Deckel am Gestellträger 19 Maßnahmen zur Abluftminderung Deckel durch Transportwagen betätigt 20 10

11 Maßnahmen zur Abluftminderung 1. Deckel heben 2. Deckel verschieben 3. Ware absenken 4. Deckel rückschieben 5. Deckel absenken 21 Maßnahmen zur Abluftminderung Deckel durch Transportwagen betätigt 22 11

12 Maßnahmen zur Abluftminderung Push Pull System gerichtet blasen mit geringen Mengen Luft durch verkleinertes W s verringertes Abluftvolumen Lufterwirbelungen beim Einund Ausfahren der Warencharge, daher weniger geeignet für Automaten 23 Maßnahmen zur Abluftminderung 24 12

13 Maßnahmen zur Abluftminderung Übertunnelung der Anlagenreihe Keine Absaugstege, Gefahrstoffe sollen im Tunnel gesammelt und oben seitlich mit der Luft abgezogen werden, Gefahrstoffe entweichen durch den Mittelschlitz im Tunneldeckel in den Galvanikraum (Kaminwirkung!), Die Zugänglichkeit zur Anlage wird erheblich behindert Fazit: Nicht empfehlenswert! 25 Maßnahmen zur Abluftminderung Einhausung der Anlage Räumliche Trennung von Anlage und Bedienungsplätzen zum Schutz des Bedienungspersonals vor Gefahrstoffen: Abluftanlage muss trotzdem installiert werden, Erhöhung der Investitionskosten, Erübrigt sich aus Arbeitsschutzgründen bei sachgerechter Auslegung der Abluftanlage 26 13

14 Energieverbrauch durch die Abluftanlage Antriebsenergie des Ventilators e el =0,25 * 10-3 [kwh/m 3 ] Heizenergie zur Erwärmung der Zuluft in der Heizperiode q = 0,35 * 10-3 * ϑ m [kwh/m 3 ] Antriebsenergiebedarf A el = V * t el* e el [kwh] Heizenergiebedarf A H = V * t H* q [kwh] ϑ m...mittlere Temperaturdifferenz in C während der Heizperiode V...Abgesaugte Luftmenge in m 3 /Stunde t el...betriebsstunden t H...Heizstunden 27 Energieverbrauch durch die Abluftanlage Der Energiebedarf der Abluftanlage ist direkt proportional der abgesaugten/zugeführten Luftmenge Der Heizenergiebedarf hängt zusätzlich vom Standort der Galvanoanlage ab Durch geeignete konstruktive Maßnahmen kann der Abluft-/ Zuluftbedarf und somit der Energiebedarf reduziert werden

15 Wärmerückgewinnung aus der Abluft Die in der Abluft enthaltene Wärmeenergie kann zur Erwärmung kalter Zuluft genutzt werden: durch Luft-Luft-Wärmeaustauscher, durch Kühlung der Abluft mit Waschwasser, dem die Wärmeenergie durch Wärmepumpenkühlung entzogen und auf die Zuluft übertragen wird. 29 Luft Luft -Wärmeaustauscher 30 15

16 Luft Luft -Wärmeaustauscher Abluft Eintritt t E =18 C rel. Feuchte 70% Austritt t A =10 C Zuluft Eintritt t E =0 C rel. Feuchte 20% Austritt t A1 =12 C 31 Wärmeaustausch mit Wärmepumpe 32 16

17 Wärmeaustausch mit Wärmepumpe Abluft Eintritt t E =18 C rel. Feuchte 70% Austritt t A =7 C Zuluft Eintritt t E =0 C rel. Feuchte 20% Austritt t A =20 C 33 Wärmeleistung [kw] Wärmerückgewinnung aus der Abluft , ,5 Wärmebedarf der Zuluft Entnahme aus Abluft Zusatzheizung/ Kompressorleistung 9,5 Luft-Luft-Austausch Luftwäscher 34 17

18 Verfahrensvergleich Luft Luft Wärmeaustauscher Wartungsaufwand abluftseitig hoch, da Verkrustung der Austauscherflächen, Zusatzheizung erforderlich, Investitionsaufwand: Luft-Luft-Wärmetauscher Wärmetauscher für Zuluft 35 Verfahrensvergleich Wärmeaustausch durch Luftwaschen und Wärmepumpe Wartungsaufwand abluftseitig vernachlässigbar, keine Zusatzheizung erforderlich, Investitionsaufwand: Luftwäscher mit Waschvorlage Wärmepumpe Wärmetauscher für Zuluft 36 18

19 Private Nutzung gewonnener Erkenntnisse 37 Private Nutzung gewonnener Erkenntnisse 38 19

20 39 20

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