Energieeffiziente Herstellung von wasserstrahlverfestigten Vliesstoffen

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1 AUTEFA Solutions our technologies for your success Energieeffiziente Herstellung von wasserstrahlverfestigten Vliesstoffen Dr. Joachim Binnig 31. Hofer Vliesstofftage, 9. November Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 1

2 Einleitung Wasserstrahlverfestigung bietet Vorteile gegenüber anderen Verfestigungsverfahren, bspw. Struktur des Vliesstoffes Einprägen von Mustern (Logos etc.) Möglichkeit der gezielten Perforation Hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit > 300 m/min Wesentlicher Nachteil: Energieverbrauch Wasserstrahlerzeugung Entwässerung Trocknung Energieverbrauch typischerweise 1,2 2,5 kwh/kg Produkt 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 2

3 Autefa Spunlace Solutions Kostenstruktur Wasserstrahlverfestigung 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 3

4 Produktionskosten Wasserstrahlanlage Fasern 1,498 /kg 85,3 % Energie 0,132 /kg 7,5 % Gesamtkosten 1,757 /kg 100 % Personal 0,053 /kg 3,0 % Abschreibung 0,073 /kg 4,2 % Wipes, kg/h, 90 % Verfügbarkeit, Anlagenstandort Deutschland 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 4

5 Anlagenkosten Wasserstrahlanlage Energie 0,132 /kg 51,1 % Gesamtkosten 0,259 /kg 100 % Personal 0,053 /kg 20,6 % Abschreibung 0,073 /kg 28,3 % 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 5

6 Anlagenkosten Wasserstrahlanlage Energie Hydro 0,103 /kg 39,6 % Energie Sonst. 0,030 /kg 11,5 % Gesamtkosten 0,259 /kg 100 % Personal 0,053 /kg 20,6 % Abschreibung 0,073 /kg 28,3 % 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 6

7 Energiekosten Verfestigung/Trocknung Verfestigung 0,026 /kg 24,9 % Absaugung 0,020 /kg 19,5 % Energie Hydro 0,103 /kg 100 % Trocknung 0,057 /kg 55,6 % Wipes 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 7

8 Energiekosten Verfestigung/Trocknung Verfestigung /a 24,9 % Absaugung /a 19,5 % Energie Hydro /a 100 % Trocknung /a 55,6 % Wipes, kg/h, 90 % Verfügbarkeit 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 8

9 Energiekosten Verfestigung/Trocknung Verfestigung /a 30,8 % Absaugung /a 19,9 % Energie Hydro /a 100 % Trocknung /a 49,3 % Produkt 150 gsm, kg/h, 90 % Verfügbarkeit 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 9

10 Energiekosten Verfestigung/Trocknung Verfestigung /a 40,4 % Absaugung /a 18,2 % Energie Hydro /a 100 % Trocknung /a 41,4 % Produkt 300 gsm, kg/h, 90 % Verfügbarkeit 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 10

11 Energiekosten Verfestigung/Trocknung Verfestigung /a 32,8 % Absaugung /a 19,1 % Energie Hydro /a 100 % Trocknung /a 48,1 % Mittelwert Wipes/150 gsm/300 gsm, kg/h, 90 % Verfügbarkeit 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 11

12 Autefa Spunlace Solutions Verfestigung (Hochdruckbereich) 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 12

13 Energie(verlust)bilanz Verfestigung Pumpe Rohrleitung Polizeifilter Injektor Düse Freistrahl Wirkungsgrad > 90 % Druckverlust Rohrleitung Druckverlust Filter Druckverlust Gleichverteilung < 2 % Düseneinlauf! Energieverlust 20 % 50 % Reibung Luft Wasserstrahl Strahlaufweitung akzeptabel kurze Wege Rohrleitungsberechnung angepasste Filterfeinheit möglichst große Filterfläche akzeptabel andere Düsengeometrie? Strahlfokussierung? Verkürzung Distanz von Düse zu Material 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 13

14 Standardinjektor Wirbel Luftreibung Strahlaufweitung 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 14

15 Autefa V-Jet System Standard-Injektor V-Jet Injektor geringerer Abstand von Düse zu Material geringerer Energieverlust durch Reibung Wasserstrahl Luft keine Luftverwirbelungen geringere Strahlaufweitung 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 15

16 Energieeinsparung V-Jet V-Jet Standard Zugfestigkeit Wasserdruck 30 % geringerer Energieverbrauch 10 % geringerer Wasserdurchsatz 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 16

17 Autefa Spunlace Solutions Trocknung 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 17

18 Herkömmlicher Trockner Bei Trommeltrockner: Nur eine Kammer! Keine Anpassung der Trocknungsbedingungen an Materialfeuchte Produkt angepasste Trocknungsbedingungen Frischluftzufuhr in jeder Kammer 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 18

19 Autefa Square Drum Dryer SQ-V 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 19

20 Autefa Square Drum Dryer SQ-V Square Design Gleiche Aufstellfläche wie Trommeltrockner Modulares System: Variation nur in der Höhe Gute Zugänglichkeit für Wartung Effiziente Wärmezirkulation in separaten Kammern Spezielles Düsendesign Hohe Trocknungsleistung Kontrollierter Trocknungsprozess Selbstreinigungseffekt Düsenwechsel in 1 2 h möglich Verwendet EnRec 1, 2 und 4, optional EnRec 3, 5 und 6 Gasverbrauch nur 0,85 kwh/kg Wasser (Standard: ca. 1,2 kwh/kg) 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 20

21 Autefa EnRec Systeme EnRec 6 Solare Prozessluftvorwärmung EnRec 1 Hohe Abluftsättigung EnRec 3 Frischluftvorwärmung mit Abluftwärme EnRec 5 Prozesswasserrückgewinnung EnRec 4 Wärmetransfer Produkt Frischluft EnRec 2 Produktvorwärmung mit gesättigter Prozessluft 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 21

22 Herkömmlicher Trockner Heisse Abluft Geringe Sättigung Ungenutzte Energie Produkt angepasste Trocknungsbedingungen Frischluftzufuhr in jeder Kammer 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 22

23 EnRec Niedrige Temperatur und hohe Sättigung der Abluft EnRec 3 Produkt EnRec 2 EnRec 1 EnRec Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 23

24 EnRec 5 Prozesswasserrückgewinnung Thermodynamisches Minimum für Trocknung: 0,72 kwh/kg Wasser, davon 0,63 kwh/kg Verdampfungsenthalpie Erreichbare Werte: 1,0 1,5 kwh/kg Wasser Verdampfungsenthalpie über Wärmetauscher nicht zugänglich gezielte Kondensation des Wassersdampfes Potential: 0,44 0,67 kwh/kg verdampftes Wasser Nebeneffekt: Rückgewinnung von % des verdampften Wassers Energie in Form von Prozesswasser mit ca. 70 C Wichtig: Nutzungsmöglichkeit für das Prozesswasser! 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 24

25 Blockheizkraftwerk Heiße Abgase aus der Stromerzeugung: Beheizung des Ofens: 343kW Stromerzeugung mittels Gasmotor: 600kW Kosteneinsparung ohne Kühlwassernutzung: 32 % Heisses Wasser aus der Motorkühlung: 315kW, Verwendung für: - Heizung von Gebäude oder Prozesswasser - Erzeugung von kaltem Wasser mittels Absorptionskühler (bspw. Kalanderkühlung) 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 25

26 Autefa Spunlace Solutions Einsparpotential 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 26

27 Ausgangssituation Verfestigung /a - 0,0 % Absaugung /a - 0,0 % Energie Hydro /a - 0,0 % Trocknung /a - 0,0 % 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 27

28 V-Jet + SQ-V Verfestigung /a - 30,0 % Absaugung /a - 0,0 % Energie Hydro /a - 20,2 % Trocknung /a - 21,5 % 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 28

29 V-Jet + SQ-V + EnRec 5 Verfestigung /a - 30,0 % Absaugung /a - 0,0 % Energie Hydro /a - 37,0 % Trocknung /a - 56,4 % 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 29

30 V-Jet + SQ-V + EnRec 5 + BHKW 1,2 MW el. Verfestigung /a - 54,9 % Trocknung /a - 65,8 % /a Energie Hydro /a /a - 56,4 % Absaugung /a - 35,6 % /a /a Kosteneinsparung: /a 0,067 /kg Produkt 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 30

31 Muss man eine neue Anlage kaufen? Nein! V-Jet SQ-V EnRec 3 6 BHKW EnRec Austausch Injektor Austausch bestehender Trockner nachrüstbar nachrüstbar nicht nachrüstbar ROI typischerweise 1 2 Jahre 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 31

32 AUTEFA Solutions our technologies for your success Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 31. Hofer Vliesstofftage November 2016, Seite 32