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SPECIAL
ALUMINIUM CASTING
case in the following: Let’s assume that there
is an aluminium diecasting foundry domiciled
in Central Europe, which is equipped by seven
press diecasting machines. Five machines have
a capacity of 1,300 tonnes each and two of
900 tonnes each. Altogether the seven die
casting machines generate an exhaust air volume
of 63,000 m 3 /h. The air has a mean temperature
of 25 °C at the exhaust air outlet.
During the winter period the foundry seeks
for an average room temperature of 18 °C
inside the hall. The winter period in Central
Europe lasts for six months (from October to
March). Therefore the foundry expects during
the 25 weeks of winter a mean ambient
temperature of 2.9 °C (source: climate data
Nuremberg). That means, the incoming fresh
air from outdoors has to be heated up (ΔT =
15.1 °C) for 3,600 hours a year. Our foundry
management has now three options for purifying
the waste air of the diecasting machines:
1) The conventional exhaust air treatment
The first concept is the conventional exhaust
air treatment. Here the exhaust air is captured
efficiently and directly at the machines by specially
adapted extraction devices, filtered by
demister cells and afterwards led outdoors by
the help of a ventilation system. A source extraction
at the machines leads to an efficient
suction of the actual amount of generated exhaust
air. Capturing the exhaust air by devices
at the roof of the building means a dispersion
of the fumes inside the production hall and a
suction of high air volumes. The higher the air
volume to be captured, the higher the energy
consumption and the operation costs.
Nevertheless, further savings can be obtained
through frequency converters: blowers
without a frequency converter basically run
on constant speed and therefore deliver a
consistent performance, which is designed to
the highest possible power requirements. The
KMA exhaust air filtration system is equipped
with frequency converters for fan speed control.
Thus, the fan speed can be individually
adjusted to the exhaust capacity of the production
plant. That means an adaption of the
fan speed to the air extraction capacity. Every
time the exhaust capacity turns low, the fan
speed reduces in parallel its power. Even a
small reduction in speed leads to significant
energy savings.
The exhaust air volume in our model case
amounts to 63,000 m 3 /h. By the use of specially
adapted extraction devices for the diecasting
machines and frequency converters for
fan speed control the exhaust air volume is
decreased by less than 40,000 m 3 /h. The used
demister filter units are made of stainless steel
schädlichen Auswirkungen auf die Mitarbeiter.
Daher ist eine Abscheidung der organischen
Schadstoffe in der Abluft zwingend notwendig.
Über die Jahre haben sich verschiedene
Methoden zur Abluftreinigung in den Druckgussgießereien
etabliert. Diese unterscheiden
sich heute vor allem in Bezug auf das Merkmal
Energieeffizienz.
Methoden der Abluftbehandlung
Gießereimaschinen erzeugen starken Rauch sowie
Nebel und belasten damit den Arbeitsplatz
Diecastings machines generate smoke as well as
fumes and pollute the workplace
Abbildungen: KMA Umwelttechnik
KMA Umwelttechnik ist seit über 25 Jahren
auf die Entwicklung von energiesparenden
und umweltschonenden Methoden zur Abluftbehandlung
in Gießereien spezialisiert.
Das heute energieeffizienteste Verfahren zur
Abluftbehandlung ist der Umluftbetrieb. Hier
ermöglicht KMA durch den Einsatz leistungsstarker
Filtertechnik eine so hohe Reinluftqualität,
dass die gefilterte Abluft am Filterausgang
wieder zurück in den Arbeitsbereich geführt
werden kann. Das heißt, die Luft zirkuliert in
der Halle und weist damit – im Gegensatz zum
Abluftbetrieb – keine Wärmeverluste durch
Abluft auf. Dementsprechend ist bei dieser
Methode das größte Energieeinsparpotenzial
vorhanden.
Obwohl dieses Verfahren bei neuen Gießereien
vielfach Anwendung findet, sah
sich KMA dennoch der Herausforderung
gegenübergestellt, dass auch bei modernen
Gießereien weiterhin der Bedarf nach Abluftbetrieb
vorhanden ist. Denn bestimmte
Produktionsverfahren oder auch die Unternehmensphilosophie
im Allgemeinen können
einen permanenten Austausch von Abluft mit
frischer Außenluft erforderlich machen. KMA
Umwelttechnik hat für diese Einsatzfälle ein
energieeffizientes Abluftfiltersystem entwickelt,
das dem Gießereibetrieb erlaubt, etwa
85 Prozent seiner im Abluftbetrieb verlorenen
Energie wiederzugewinnen. Es handelt
sich hierbei um die Kombination bewährter
KMA-Abluftfiltertechnik mit einem neuen integrierten
Wärmerückgewinnungssystem, bestehend
aus einem Wärmetauscher und einer
hocheffizienten Abluftwärmepumpe.
Fallbeispiel
Die verschiedenen Abluftkonzepte werden
nachfolgend anhand eines Fallbeispiels erläutert,
um die Unterschiede besser zu verdeutlichen:
Angenommen wird eine Aluminiumdruckguss-Gießerei
mit Sitz in Mitteleuropa,
bestehend aus sieben Druckgussmaschinen.
Fünf Druckgussmaschinen weisen eine Kapazität
von jeweils 1.300 Tonnen und zwei
von jeweils 900 Tonnen auf. Zusammen erzeugen
die sieben Anlagen eine Abluftmenge
von etwa 63.000 m 3 /h. Die Ablufttemperatur
am Abluftausgang beträgt im Schnitt etwa 25
°C. In den Wintermonaten wird in der Halle
eine durchschnittliche Temperatur von 18 °C
angestrebt.
In Mitteleuropa muss von einer sechsmonatigen
Heizperiode (Oktober bis März) ausgegangen
werden. Somit kann an 25 Wochen
im Jahr eine durchschnittliche Außenlufttemperatur
von etwa 2,9 °C (Quelle: Klimadaten
Nürnberg) erwartet werden. Das bedeutet,
dass an 3.600 Stunden im Jahr eine Beheizung
der einströmenden Außenluft (ΔT = 15,1 °C)
erfolgen muss, bevor diese in die Halle geführt
werden kann. Die Gießerei hat nun drei Abluftkonzepte
zur Auswahl:
1) Der konventionelle Abluftbetrieb
Das erste Konzept ist der konventionelle
Abluftbetrieb, bei der die Abluft durch maßgeschneiderte
Hauben über den Maschinen
punktuell erfasst, mittels Demisterzellen gefiltert
und anschließend mit Hilfe eines Ventilators
ins Freie getragen wird. Eine direkte
Ablufterfassung an den Maschinen führt dazu,
dass nur die tatsächlich erzeugte Menge an
Abluft erfasst und abtransportiert wird. Bei
einer Abluftabsaugung am Hallendach würde
sich die Abluft erst in der Halle ausbreiten
und könnte anschließend nur noch durch die
Erfassung eines viel größeren Abluftvolumens
abgesaugt werden. Je höher die Abluftmenge,
desto höher der Energieverbrauch und damit
die Betriebskosten.
ALUMINIUM · 11/2012 33