DE4417700A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Luftführung an Spinnmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Luftführung an Spinnmaschinen zur Herstellung von Mineralfasern.

Die Herstellung von Mineralfasern über sogenannte Spinn­ maschinen ist seit langem Stand der Technik. Derartige Spinnmaschinen sind zum Beispiel in den EP 0 354 913 B1, US 4,105,425 A und GB 867,299 A offenbart.

Die Spinnmaschinen erlauben die kontinuierliche Herstellung von Mineralfasern aus einer Schmelze. Obwohl die Verfahrens­ technik heutzutage im großen und ganzen gelöst ist, bereitet die Bewältigung der Luftführung für solche Anlagen zum Teil noch immer Schwierigkeiten. Einer großindustriellen Spinn­ maschine werden teilweise über 100.000 Nm³/h Luft zugeführt, die entsprechend auch "entsorgt" werden müssen.

Bisher wird die Abluft, die auch faserige Bestandteile auf­ weist, über einen Feststoffilter geleitet und anschließend unmittelbar in die Umgebungsatmosphäre geführt. Dieses Ver­ fahren ist nicht nur unwirtschaftlich, insbesondere aufgrund der riesigen Luftmengen; es ist auch in ökologischer Hin­ sicht verbesserungswürdig, weil aerosolförmige Bestandteile der Abluft in die Umgebungsatmosphäre geleitet werden und damit zu einer Schadstoff- und Geruchsbelästigung führen können.

In diesem Zusammenhang ist von Bedeutung, daß die Abluft von Spinnmaschinen üblicherweise Bindemittelbestandteile ent­ hält, und zwar der Bindemittel, mit denen die Mineralfasern in der Sammelkammer zur anschließenden Weiterverarbeitung benetzt werden.

Der Erfindung liegt insoweit die Aufgabe zugrunde, eine Mög­ lichkeit zur Luftführung an Spinnmaschinen der gattungs­ gemäßen Art anzubieten, die in ökologischer und ökonomischer Hinsicht gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist.

Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, daß die sich zunächst anbietende Kreisführung der Abluft vor allem aus folgenden Gründen nicht möglich ist: Eine Kreisführung würde zwangsläufig zu einer unkontrollierten Aufkonzentrie­ rung der Bindemittelbestandteile in der Abluft führen, so daß der Kreisprozeß über kurz oder lang verstopfen würde. Eine Kreislaufführung ist aber auch deshalb nicht möglich, weil sich die Temperatur der Abluft immer weiter erhöhen würde, wenn sie unbehandelt der Spinnmaschine wieder zuge­ führt würde.

Insoweit schlägt die Erfindung in ihrer allgemeinsten Aus­ führungsform ein Verfahren zur Luftführung an Spinnmaschinen zur Herstellung von Mineralfasern mit folgenden Merkmalen vor:

• - Die warme Luft wird aus einem der Spinnmaschine nachge­ ordneten Sammelschacht abgesaugt und
• - teilweise einer Kühleinrichtung sowie teilweise einem Filter zugeführt, bevor
• - die der Kühleinrichtung entnommene abgekühlte Luft der Spinnmaschine zugeführt, beziehungsweise
• - die dem Filter entnommene Luft in die Umgebungsatmosphäre abgeführt wird.

Mit anderen Worten: die dem Sammelschacht entnommene Abluft wird in mindestens zwei Teilströme unterteilt, wobei der eine Teilstrom rezirkuliert wird (also der Spinnmaschine wieder zugeführt wird), während der andere Teilstrom in die Umgebungsatmosphäre abgeleitet wird.

In beiden Fällen wird der jeweilige Abluftstrom aber weiter behandelt. Der rezirkulierende Abluftstrom wird gekühlt, und zwar vorzugsweise auf eine Temperatur, die der üblichen Temperatur der Zuluft zu einer Spinnmaschine entspricht, beispielsweise 20°C. Vorzugsweise kann diese Kühlung über einen Wäscher (Waschturm) erfolgen, wie er an sich - jedoch für andere Anwendungszwecke - aus dem Stand der Technik bekannt ist. Eine beispielhafte Ausführungsform eines Wäschers wird in der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert.

Der aus dem System entnommene Teilluftstrom durchläuft - zumindest - einen Filter, bevor er in die Umgebungs­ atmosphäre abgegeben wird. Da die aus dem Sammelraum der Spinnmaschine entnommene Abluft üblicherweise Faserreste enthält, dient dieser Filter also in erster Linie der Ab­ scheidung von Feststoffteilchen.

Es ist offensichtlich, daß sich auch bei dieser Verfahrens­ führung die Bindemittelkonzentration im rezirkulierten Luft­ strom stetig aufkonzentriert.

Aus diesem Grunde läßt sich das Verfahren nach einer vor­ teilhaften Ausführungsform so regeln, daß die dem Filter zugeführte Teilluftmenge in Abhängigkeit von der Feststoff­ und/oder Schadstoffmenge der dem Sammelschacht (oder einer Blaskammer) entnommenen Luft bestimmt wird.

Mit anderen Worten: zum Beispiel am Ausgang des Sammel­ schachtes wird eine Einrichtung zur Analyse des abgezogenen Luftstroms installiert. Sobald diese eine bestimmte Über­ schreitung vorgegebener Sollwerte für die Feststoff­ und/oder Bindemittelkonzentration der Abluft anzeigt, wird die dem Filter zugeführte Abluftmenge erhöht, wobei dann der entsprechend aufkonzentrierte Abluftstrom zunächst über den Filter gereinigt und anschließend zum Beispiel über eine thermische Nachverbrennungsstufe und/oder einen Biofilter geleitet wird. Beide Nachreinigungsstufen dienen dazu, die Bindemittelbestandteile zu verbrennen beziehungsweise durch biologische Umsetzung Geruchsbelästigungen zu verhindern.

Die vorstehende Beschreibung des Verfahrens zeigt, daß nur noch ein Teilluftstrom in die Umgebungsatmosphäre geführt wird, während ein erheblicher Teil der Abluft im Kreisprozeß verbleiben kann, so daß das Verfahren unter energetischen wie ökologischen Gesichtspunkten deutliche Vorteile gegen­ über dem Stand der Technik aufweist.

Versuche haben gezeigt, daß circa 70 bis 90 Vol.-% der aus dem Sammelschacht entnommenen Luftmenge im Kreislauf über die Kühleinrichtung zur Spinnmaschine zurückgeführt werden können und entsprechend nur circa 10 bis 30 Vol.-% der Luft­ menge über den Filter in die Umgebungsatmosphäre weggeführt werden müssen. Es ist selbstverständlich, daß die aus dem Kreisprozeß abgezogene Luftmenge anschließend wieder durch Frischluft ersetzt werden muß.

Die Kühlung der rezirkulierten Luft erfolgt - wie darge­ stellt - beispielsweise über einen als Wäscher gestalteten Kühler. Die Kontaktierung der Luft mit der Waschflüssigkeit wird dabei im Gegenstrom-Verfahren optimiert. So wird die Luft zum Beispiel von unten nach oben durch den Wäscher geführt und die Waschflüssigkeit am oberen Ende des Wäschers über Düsen eingespritzt. Ebenso ist aber auch ein Gleich­ strombetrieb möglich.

Über einen Bypass kann auch (eine Teilmenge) der aus dem Filter entnommenen Abluft durch den Wäscher geführt werden, soweit dies im konkreten Anwendungsfall gewünscht wird.

Die dem Waschturm entnommene Waschflüssigkeit ist aufgrund der Kontaktierung mit der warmen Abluft entsprechend er­ wärmt, so daß nach einer Ausführungsform der Erfindung vor­ geschlagen wird, das Abwasser einer Nachbehandlung zu unter­ werfen, bei der sowohl Feststoffe abgetrennt wie Wärme ent­ zogen werden kann. Letzteres erfolgt beispielsweise über einen Wärmetauscher, wobei die dabei gewonnene Wärme an anderer Stelle der Anlage genutzt werden kann.

Die nachstehende Figurenbeschreibung gibt diesbezüglich weitere Hinweise, die entsprechend auch allgemein Anwendung finden können.

Die Erfindung nennt weiter eine Anlage zur Luftführung an Spinnmaschinen zur Herstellung von Mineralfasern, insbe­ sondere zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens, wobei die Anlage zwei vom Sammelschacht der Spinnmaschine weg­ führende Abluftleitungen aufweist, wobei die eine zu einer Kühleinrichtung und von dort zurück zur Spinnmaschine und die andere zu einem Filter und von dort unmittelbar oder mittelbar in die Umgebungsatmosphäre führt.

Zusammen mit der vorstehenden Verfahrensbeschreibung sind weitere Merkmale der Anlage bereits erwähnt worden, so daß diese nachstehend nur stichwortartig wiederholt werden:

• - Der Filter kann ein Feststoffilter sein,
• - die Kühleinrichtung kann aus einem Wäscher bestehen,
• - nach einer Ausführungsform ist dem Filter eine thermische Nachverbrennungseinrichtung und/oder ein biologischer Fil­ ter nachgeschaltet,
• - eine Abwasserleitung des Wäschers kann als Ringleitung gestaltet sein, die vom unteren Ende des Wäschers zurück zum oberen Ende des Wäschers führt und entlang der min­ destens eine Reinigungsstufe und/oder ein Wärmetauscher angeordnet sind.

Die Umrüstung einer bestehenden Anlage erfordert also ledig­ lich eine dimensionsmäßige Anpassung des Filters sowie eine Kühleinrichtung. In beiden Fällen kann auf konventionelle Aggregate zurückgegriffen werden, wie sie für andere Anwen­ dungsbereiche bekannt sind. Durch diese relativ preiswerten und einfachen Maßnahmen werden deutliche verfahrensmäßige Vorteile erreicht. Vor allem ist die drastische Reduzierung der neu zuzuführenden Luftmenge zu nennen. Zum Beispiel bei einer Spinnanlage, die 120.000 Nm³ Luft je Stunde benötigt, können mit dem Verfahren beziehungsweise der Anlage circa 100.000 Nm³ Luft je Stunde im Kreislauf geführt werden, so daß lediglich circa 20.000 Nm³ Luft/Stunde über den Filter und/oder die thermische Nachverbrennung gereinigt und in die Umgebung abgegeben werden müssen.

In diesem Zusammenhang lassen sich weitere Vorteile errei­ chen: aufgrund der Aufkonzentrierung der Bindemittelbestand­ teile in der Abluft kann sowohl eine thermische Nachver­ brennung wie auch eine biologische Filtrierung mit sehr viel höherem Wirkungsgrad bei gleichzeitig geringerer Baugröße erfolgen. Dies gilt vor allem im Vergleich mit den Verfahren nach dem Stand der Technik, bei denen eine bis zu zehnfach höhere Abluftmenge entsorgt werden muß. Es erscheint offen­ sichtlich, daß eine thermische Nachverbrennung hier - falls überhaupt - nur mit äußerst schlechtem Wirkungsgrad möglich wäre, weil riesige Abluftmengen mit nur geringer Schadstoff­ konzentration zu verbrennen wären.

Von Vorteil ist auch, daß sich bestehende Anlagen leicht nachrüsten lassen und die Verfahrenstechnik verblüffend ein­ fach ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merk­ malen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungs­ unterlagen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spieles näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur - in stark schematisierter Darstellung - eine Anlage zur Luft­ führung an Spinnmaschinen zur Herstellung von Mineralfasern.

Das Bezugszeichen 10 charakterisiert eine konventionelle Spinnmaschine, wie sie beispielsweise aus der EP 0 354 913 B1 bekannt ist. Da die konstruktive Gestaltung der Spinn­ maschine selbst für den Erfindungsgedanken hier von unter­ geordneter Bedeutung ist, wird die Spinnmaschine 10 nicht näher beschrieben. Der Spinnmaschine 10 in verfahrenstech­ nischer Hinsicht nachgeordnet ist ein Sammelschacht 12, in den die mit Hilfe der Spinnmaschine gebildeten Mineralfasern geschleudert und mit bindemittelhaltiger Luft kontaktiert werden. Die Luftzufuhr gliedert sich hier in drei Luft­ ströme, die sogenannte Spinnerluft 14a, die Sekundärluft 14b, die beide der Spinnmaschine 10 direkt zugeführt werden, sowie die Sammelschachtzuluft 14c, die direkt in den Sammel­ schacht 12 geführt wird.

Die Abluft wird nun aus dem Sammelschacht 12 bei 16 abge­ zogen (über eine Pumpe). Über ein Ventil 18 wird eine Teil­ luftmenge einem Wäscher 20 zugeführt, der mehrere Ebenen aufweist, die jeweils mit Füllkörpern 22 gefüllt sind. Wie die Figur zeigt, wird die Abluft von unten in den Waschturm hineingeführt und am oberen Ende wieder entnommen, während das Kühlwasser über Düsen 24 im Gegenstrom von oben nach unten eingedüst wird, so daß aufgrund der weiteren Zer­ teilung durch die Füllkörper 22 eine intensive Kontaktierung zwischen der Kühlflüssigkeit und der Abluft stattfindet.

Entsprechend wird am unteren Ende des Waschturmes ein er­ wärmtes Abwasser abgezogen, das bei 26 einer Filtrierung unterworfen wird und bei 28 einen Wärmetauscher durchläuft, so daß ein wieder abgekühltes Waschwasser zu den Düsen 24 zurückgeführt werden kann. Eine Frischwasserzuführung F und eine Überschußwasser-Ableitung Ü ergänzen diesen Anlagenteil.

Der Wäscher 20 kann gleichzeitig zur biologischen Reinigung der Abluft herangezogen werden.

Der oben aus dem Wäscher abgezogene, abgekühlte Luftstrom 14 wird über eine Pumpe 30 in verschiedene Teilluftströme 14a, b, c aufgeteilt und der Spinnmaschine 10 beziehungsweise dem Sammelschacht 12 zugeführt. Nicht dargestellt ist hier eine Zuleitung, über die Frischluft in die Leitung 14 zum Aus­ gleich der aus dem System weggeführten Teilluftmenge einge­ speist wird.

Im Bereich des Ventils 18 wird ein Teilluftstrom aus dem System weggeführt und zunächst durch einen Filter 34 geleitet, an den sich hier eine thermische Nachverbrennungs­ einrichtung 36 anschließt, von wo aus die Abluft in einen Kamin 38 und von dort in die Atmosphäre abgegeben wird.

Anstelle der thermischen Nachverbrennung und/oder zusätzlich könnte dieser Teilluftstrom auch durch einen biologischen Filter geführt werden.

Die Figur zeigt weiter ein Ventil 40, über das der aus dem Filter 34 entnommene Luftstrom ganz oder teilweise auch dem Waschturm 20 zugeleitet werden kann, sofern dies gewünscht wird.

Die einzelnen Anlagenteile sind über Rohrleitungen mitein­ ander verbunden, so daß die Luft von einem Anlagenteil zum nächsten geführt werden kann. Entlang dieser Rohrleitungen sind verschiedene Pumpen installiert, von denen aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nur die Pumpen 30, 32 und 42 dargestellt sind.

Claims (14)

1. Verfahren zur Luftführung an Spinnmaschinen zur Herstellung von Mineralfasern mit folgenden Merkmalen:

• 1.1 die warme Luft wird aus einem der Spinnmaschine nachgeordneten Sammelschacht abgesaugt und
• 1.2.1 teilweise einer Kühleinrichtung, sowie
• 1.2.2 teilweise einem Filter zugeführt, bevor
• 1.3.1 die der Kühleinrichtung entnommene abgekühlte Luft der Spinnmaschine zugeführt beziehungsweise
• 1.3.2 die dem Filter entnommene Luft in die Umgebungsatmosphäre abgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die dem Filter zugeführte Teilluftmenge in Abhängigkeit von der Feststoff- und/oder Schadstoffmenge der dem Sammelschacht entnommenen Luft geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ca. 70 bis 90 Vol.-% der aus dem Sammelschacht entnommenen Luftmenge im Kreislauf über die Kühleinrichtung zur Spinnmaschine zurückgeführt und ca. 10 bis 30 Vol.-% der Luftmenge in die Umgebungsatmosphäre weggeführt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Luft zur Kühlung durch einen Wäscher geführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Luft im Gegenstrom zum Wasch-/Kühlwasser durch den Wäscher geführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die in die Umgebungsatmosphäre weggeführte Luftmenge zunächst einen Filter zur Abscheidung von Feststoffen und anschließend eine thermische Nachverbrennung und/oder einen biologischen Filter durchläuft.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die aus dem Filter aus tretende Luft teilweise der Kühleinrichtung zugeführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei dem das dem Wäscher entnommene Waschwasser einer Aufbereitung unterworfen und anschließend dem Wäscher wieder im Kreislauf zugeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das dem Wäscher entnommene Wasser über einen Wärmetauscher geleitet wird.

10. Vorrichtung zur Luftführung an Spinnmaschinen zur Herstellung von Mineralfasern, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit mindestens zwei vom Sammelschacht (12) der Spinnmaschine (10) wegführenden Abluftleitungen, wobei die eine zu einer Kühleinrichtung (20) und von dort zurück zur Spinnmaschine (10) und die andere zu einem Filter (34) und von dort unmittelbar oder mittelbar in die Umgebungsatmosphäre führt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der der Filter (34) ein Feststoffilter ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, bei der die Kühleinrichtung (20) aus einem Wäscher besteht.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei der dem Filter (34) eine thermische Nachverbrennungseinrichtung (36) und/oder ein biologischer Filter nachgeschaltet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei der eine Abwasserleitung des Wäschers (20) als Ringleitung gestaltet ist, die vom unteren Ende des Wäschers (20) zurück zum oberen Ende des Wäschers (20) führt und entlang der mindestens eine Reinigungsstufe (26) und/oder ein Wärmetauscher (28) angeordnet sind.