Warum Kältetrockner? Juni 13, 2014

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1 Warum Kältetrockner? Juni 13, 2014

2 Einsatzgebiete Druckluft wird heute in der Industrie in den unterschiedlichsten Bereichen eingesetzt. Die Vielfalt der Anwendungen reicht von der nicht aufbereiteten Blasluft bis zur trockenen, technisch ölfreien und sterilen Druckluft für die pharmazeutische und Nahrungs-, Genussmittel - Industrie. Dieses reichhaltige Einsatzspektrum zwingt zur individuellen Druckluftaufbereitung, genau abgestimmt auf den jeweiligen Einsatzfall 2

3 Bestandteile der Luft Stickstoff Sauerstoff Die Luft die uns umgibt, besteht aus: 78% 1% Edelgase 21% 78 % Stickstoff 21 % Sauerstoff 1 % weitere Gase (z.b. Kohlendioxyd und Argon) 3

4 Nachteile von komprimierter Luft Bleiben die Verunreinigungen und das Wasser aus der Umgebungsluft in der Druckluft, kann das unangenehme Folgen haben. Das betrifft sowohl das Leitungsnetz, als auch die Verbraucher. Es leiden auch Produkte unter schlechter Druckluftqualität. In manchen Einsatzbereichen ist der Einsatz von Druckluft ohne entsprechende Aufbereitung gefährlich und gesundheitsschädlich. 4

5 Festkörperpartikel in der Druckluft Staub und andere Partikel führen zu Abrieb. Wenn Partikel mit Schmieröl- oder Fett eine Schleifpaste bilden, wird diese Wirkung noch verstärkt. Gesundheitsschädliche Partikel. Chemisch aggressive Partikel. 5

6 Öl in der Druckluft Verharztes Öl kann zu Durchmesserreduzierung und Blockaden in Rohrleitungen führen. Das hat erhöhten Strömungswiderstand zur Folge. In der pneumatischen Förderung kann Öl das Fördergut verkleben und so zu Verstopfungen führen. In der Nahrungs- und Genussmittelindustrie, sowie in der Pharmazeutischen Industrie muss die Druckluft aus gesundheitlichen Gründen ölfrei sein. 6

7 Wasser in der Druckluft Rost entsteht in den Leitungen und Funktionselementen und führt zu Leckagen. Unterbrochene Schmierfilme führen zu mechanischen Defekten. Wenn verschiedene Metalle mit Wasser in Berührung kommen, können elektrische Elemente entstehen. Bei niedrigen Temperaturen kann das Wasser im Druckluftnetz gefrieren und dort Frostschäden, Durchmesserreduzierung und Blockaden verursachen. 7

8 Qualitätsklassen nach DIN ISO Die Druckluft-Qualitätsklassen nach DIN ISO erleichtern dem Anwender die Definition seiner Anforderungen und die Auswahl der Aufbereitungs- Komponenten. Die Norm basiert auf den Herstellerangaben, die erlaubte Grenzwerte bezüglich der Druckluftreinheit für ihre Anlagen und Maschinen ermittelt haben. Die Norm DIN ISO definiert die Qualitätsklassen der Druckluft: 8

9 Ölgehalt Festlegung der Restmenge an Aerosolen und Kohlenwasserstoffen, die in der Druckluft enthalten sein dürfen. 9

10 Partikelgröße und Dichte Festlegung von Größe und Konzentration der Feststoffteilchen, die noch in der Druckluft enthalten sein dürfen. 10

11 Drucktaupunkt Festlegung der Temperatur, auf die man die verdichtete Luft abkühlen kann, ohne dass der in ihr enthaltene Wasserdampf kondensiert. Der Drucktaupunkt verändert sich mit dem Luftdruck. 11

12 Eigenschaften der Kältetrockner Hohe Wirtschaftlichkeit. Für ca. 90% aller Anwendungsfälle ist die Kältetrocknung das wirtschaftlichste Verfahren. Abscheidung von Fremdstoffen. Nahezu 100 % aller Festoffpartikel und Wassertröpfchen, die größer als 3 µm sind, werden abgeschieden. Geringer Druckverlust im Trockner. Der Druck- abfall durch den Trockner liegt bei ca. 0,2 bar. 12

13 Kältedruckluft - Trocknung Bei sinkenden Temperaturen verringert sich die Fähigkeit der Luft, Wasser mit sich zu führen. Um den Feuchtegehalt zu verringern, kann Druckluft in einem Kältetrockner abgekühlt werden. Die Kältetrocknung ist ein Vorgang, bei dem die Druckluft durch ein Kältemittel in einem Wärmeaustauscher gekühlt wird. Dabei scheidet der in der Druckluft enthaltene Wasserdampf in Form von Kondensat aus. Die ausfallende Kondensatmenge steigt mit der Differenz zwischen der Drucklufteintritts- und Austrittstemperatur. 13

14 Funktionsprinzip Die Kältetrocknung läuft in zwei Schritten ab. Das geschieht zur Verbesserung des Wirkungsgrades und zur optimalen Nutzung der zugeführten Kälte. 3,5 C. 13 C 3,5 C 35 C 3 C 25 C 2,5 C 25 C Luft/Luft 0 C Verdampfer Demister R407C 3 C Kondensat 14

15 15 Funktionsprinzip

16 Anordnung des Kälte - Drucklufttrockners Für die Anordnung eines Kältetrockners in einer Kompressorstation gibt es zwei grundsätzliche Möglichkeiten. Die Installation des Trockners vor oder hinter dem Druckluftbehälter. Eine generelle Festlegung kann man nicht treffen, da beide Varianten Vorund Nachteile bei bestimmten Anwendungen haben. 16

17 Aufbau vor dem Kessel - Vorteile: Getrocknete Luft im Druckluft-behälter. Es gibt keinen Kondensatausfall im Druckluftbehälter. Gleichbleibende Druckluftqualität. Auch bei schlagartiger, hoher Druckluftentnahme bleibt der Drucktaupunkt der Druckluft unverändert. 17

18 Aufbau vor dem Kessel - Nachteile: Große Dimensionierung des Trockners. Der Trockner muss nach der effektiven Gesamtliefermenge des vorgeschalteten Kompressors ausgelegt werden. Bei niedrigem Verbrauch ist der Trockner oft überdimensioniert. Hohe Druckluft- Eintrittstemperatur. Die Druckluft kommt direkt vom Nachkühler des Kompressors. Trocknung eines Teilluftstroms ist nicht möglich. Große Kondensatmenge. Die gesamte Kondensatmenge beaufschlagt den Trockner. Bei Kompressor- Mehrfachanlagen muss jedem Kompressor ein Trockner nachgeschaltet werden. 18

19 Fazit Die Anordnung des Trockners vor dem Druckbehälter ist selten zu empfehlen. Wenn oft mit plötzlichen Bedarfsspitzen zu rechnen ist und die Druckluftqualität nicht leiden darf, empfiehlt sich eine solche Anordnung. 19

20 Aufbau hinter dem Kessel - Vorteile: Günstige Dimensionierung des Trockners. Der Trockner kann nach dem tatsächlichen Druckluftverbrauch, oder einem zu trocknenden Teilstrom der Druckluft dimensioniert werden. Trocknung eines beruhigten Volumenstromes. Niedrige Druckluft-Eintrittstemperatur. Die Druckluft hat Gelegenheit, sich im Druckluftbehälter weiter abzukühlen. Kleine Kondensatmengen. Die ausgefallenen Kondensattröpfchen sammeln sich im Druckluftbehälter und belasten den Rest des Systems nicht 20

21 Aufbau hinter dem Kessel - Nachteile: Kondensat im Druckluftbehälter. Feuchtigkeit im Druckluftbehälter führt zu Korrosion. Überlastung des Trockners. Bei schlagartiger, hoher Druckluftentnahme wird der Trockner überlastet. Der Drucktaupunkt der Druckluft steigt. 21

22 Fazit Es wird im allgemeinen empfohlen den Trockner hinter dem Druckluftbehälter zu installieren. Dafür sprechen besonders wirtschaftliche Gründe. Es kann ein kleinerer Trockner gewählt werden und der Trockner ist besser ausgelastet 22

23 Aufstellung: Kältetrockner werden gemäß den Aufstellungsbedingungen, der Liefermenge und nach den Lufteintrittstemperaturen sowie den Umgebungstemperaturen ausgelegt. Druck : 7,0 bar Lufteintrittstemperatur : 35 C Umgebungstemperatur: 25 C Wird ein Kältetrockner abweichend von diesen Parameterwerten betrieben, erhöht oder verschlechtert sich Leistung. 23

24 Kältetrockner brauchen Wartung!!!!! Wartung Bei luftgekühlten Anlagen muss der Verflüssiger stets vor Staub und Schmutz geschützt werden und mindestens einmal jährlich gründlich ausgeblasen werden. Der Lüfterdruckschalter / Thermostat sollte einmal jährlich gewechselt werden. Falls vorhanden auch das Lüfterschütz. Der Ableiter muss regelmäßig gereinigt werden und einmal jährlich sollten die Verschleißteile gewechselt werden. Sollte der Trockner mit Vor und Nachfiltern ausgerüstet sein, müssen diese ebenfalls einmal jährlich gewechselt werden. Ab 3 kg Kältemittelmenge müssen die Trocknereinmal jährlich auf Dichtigkeit und gegen Immissionsaustritt geprüft werden. Die Prüfung ist zu bescheinigen und aufzuzeichnen. 24

25 F-Gase-Verordnung (EG) Nr. 842/2006 Artikel 3 (Reduzierung der Emissionen) Seit dem 4. Juli 2007 müssen Betreiber (bzw. Eigentümer) ihre ortsfesten Kälte- und Klimaanlagen (und Wärmepumpen) regelmäßig warten und auf Dichtheit überprüfen lassen, und eventuelle Undichtigkeiten innerhalb kürzester Zeit beseitigen lassen. Diese Pflicht ergibt sich aus der am 14. Juni 2006 im EU-Amtsblatt veröffentlichten Verordnung über fluorierte Treibhausgase. Sie reiht sich als weiteres wichtiges Element des Klimaschutzes zu den bereits geltenden gesetzlichen Vorgaben (EU-VO 2037/2000, und ChemOzonSchicht V), die bereits Regelungen zur Handhabung mit Kältemitteln vorsehen. 25

26 Die Verordnung schreibt vor: Kontrollen von ortsfesten Kälteanlagen (Wärmepumpen) und Klimaanlagen auf Dichtheit durch zertifiziertes Personal bei einer Füllmenge fluorierter Treibhausgase: 3 kg 30 kg: in Abständen von 12 Monaten (bzw. 6 kg in hermetischen Anlagen); 30 kg 300 kg: in Abständen von 6 Monaten (Erhöhung auf 12 Monate, wenn ein Leckagerkennungssystem vorhanden ist), 26

27 Anlagen, bei denen Leckagen repariert wurden, müssen innerhalb eines Monats nach der Reparatur nochmals auf Dichtheit kontrolliert werden; Dokumentationspflicht (Wartung und Inspektion) im Betriebshandbuch unter Angabe von Art und Menge eingesetzter oder rückgewonnener Kältemittel, die der Betreiber nach ihrer Erstellung mindestens 5 Jahre lang aufzubewahren und der zuständigen Behörde auf Verlangen vorzulegen hat; Verantwortung der Betreiber von Anlagen für die Rückgewinnung von F-Gasen durch zertifiziertes Personal; Berichterstattungspflichten für die Hersteller, Exporteure und Importeure von F-Gasen, die jährlich mehr als 1 Tonne produzieren, ausführen oder einführen. 27