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Ein optimierter Ansatz zur Staubkontrolle in Getreidesilos und -terminals

Von Geronime/Boston/McGovern/Abelson

In den USA werden jedes Jahr mehr als 18 Milliarden Scheffel Getreide produziert und in Getreideverarbeitungsanlagen transportiert. Die Fähigkeit der Vereinigten Staaten, ihre Bevölkerung und ihren Viehbestand zu ernähren, die Biokraftstoffbewegung zu unterstützen und überschüssiges Getreide in Schwellenmärkte zu exportieren, ist ein Grund für nationalen Stolz und Stärke.  Die Infrastruktur für den Transport von Getreide von einem Punkt zum anderen umfasst kleine Landaufzüge, größere Aufzüge, große Getreideterminals, Lastwagen, Züge, Lastkähne und Seeschiffe.  Und jedes Mal, wenn Getreide von einem dieser Punkte zu einem anderen bewegt wird, entsteht Staub.  Staub, der kontrolliert, eingefangen und eingedämmt werden muss. 

Tendenzen

Es gibt eine Reihe von Tendenzen, die Strategien zur Staubkontrolle in der Getreideindustrie beeinflussen. 

Ganz oben auf dieser Liste steht die Tatsache, dass die meisten bestehenden Getreideanlagen in den 1980er Jahren erbaut wurden und damit etwa dreißig Jahre alt sind.   Heute, dreißig Jahre später, versuchen die USA, die doppelte Menge an Getreide durch die gleichen Anlagen zu bewegen. Dies führt zu einer starken und steigenden Nachfrage nach Prozesslösungen, die die Betriebszeit und Zuverlässigkeit verbessern.  Soweit möglich ist es wünschenswert, den Bau neuer Infrastrukturen zu vermeiden, wenn Verbesserungen der bestehenden Infrastruktur den Kapazitätsbedarf erfüllen können.

Wenn einfache Verbesserungen nicht ausreichen, werden umfangreichere Investitionen getätigt, um alternde Anlagen durch Aktualisierungen, Erweiterungen oder sogar den Bau neuer Einrichtungen wiederzubeleben.  Mit neuen Investitionen wird ein neuer Schwerpunkt auf die Prozessverbesserung gelegt, um Abfallströme zu beseitigen, die Produktqualität und die Energieeffizienz zu verbessern.  Das Ziel besteht nicht einfach darin, eine alternde Infrastruktur zu ersetzen. Das Ziel ist es, sie zu verbessern.

Der Wettbewerb zwischen den Getreidehandelsfirmen verstärkt auch die Notwendigkeit, bestehende Anlagen wesentlich zu verbessern. Am Columbia River, wo das erste neue Exportterminal der Getreideindustrie seit 30 Jahren fast fertig gestellt ist, haben mehrere in der Nähe befindliche Getreideterminals Projekte zur Verbesserung ihrer Kapazitäten und Effizienz der Getreideverarbeitung begonnen oder werden diese bald beginnen. Ohne diese Investitionen hat das neue Terminal einen erheblichen Marktvorteil gegenüber den bestehenden Terminals und könnte diesen Vorteil zweifellos nutzen, um Marktanteile zu gewinnen.

Eine weitere Tendenz ist eine stärkere Konzentration auf Probleme in Verbindung mit Staubemissionen.  Während sich die Bundesvorschriften für die Staubemissionen in vielen Teilen des Landes nicht wesentlich geändert haben, erleben einige Gebiete (wie die Westküste) verschärfte Emissionsstandards und eine verstärkte Durchsetzung.  Auch in Bereichen, in denen sich die regulierten Emissionen nicht verändert haben, sind Emissionen aufgrund von Eingriffen immer noch ein Problem.  Da sich die Nachbarn den Einrichtungen für die Getreideverarbeitung nähern, sinkt die allgemeine Toleranz für Staubemissionen, sodass sich die Getreidehändler stärker um die Emissionen kümmern müssen.

Schließlich können sich lokale und anhängige Bundesvorschriften zur Handhabung von brennbarem Staub wesentlich von früheren Best Practices unterscheiden.  Die Staubbekämpfung ist für die Getreidehändler wichtiger denn je, da sie sich an die kommenden OSHA-Vorschriften halten, die katastrophale Ereignisse durch brennbare Stäube verhindern sollen.

Die wichtigsten Tendenzen, die Strategien zur Entstaubung in der Getreideindustrie beeinflussen, umfassen:

  • Erhöhter Materialdurchsatz
  • Schutz der Wettbewerbsfähigkeit auf dem Markt
  • Verbesserte Betriebszeit und Zuverlässigkeit
  • Wunsch, Abfallströme zu beseitigen und die Produktqualität zu verbessern
  • Konzentration auf Energieeffizienz als Gewinntreiber
  • Notwendigkeit, Staubemissionen zu reduzieren, um strengere Standards zu erfüllen und Eingriffsprobleme zu bewältigen
  • Die Vorwegnahme von Vorschriften zur Bewältigung von brennbarem Staub
Neue Staubfiltrationslösungen

Da die Branchentrends die Getreidehändler dazu drängen, Staubkontrolle als integralen Bestandteil ihrer Betriebsabläufe zu betrachten, bietet die Entstaubungsindustrie weiterhin Lösungen für diese Anforderungen.  In einigen Fällen haben Unternehmen Lösungen angewandt, die uralten Praktiken und Ansätzen folgen, während andere neuere und effektivere Lösungen entwickelt haben, um die neuen Anforderungen zu erfüllen.

Ein innovativer Ansatz für das Staubmanagement ist die Sammlung und Steuerung von Staub am Ort der Entstehung – an der Quelle. Das Auffangen und Kontrollieren von Staub an der Quelle bietet mehrere Vorteile, einschließlich:

Reduzierung oder Eliminierung von Abfallströmen.  Wenn abgesaugter Staub innerhalb des Prozesses verbleibt, der ihn erzeugt, bleibt er ein Teil des Umsatz erzeugenden Produktstroms.  Anstatt einen Teil des Produkts in einen Haufen vergeudeten Staubs zu verwandeln, bleibt er Teil des Produktstroms, der einen wirtschaftlichen Wert hat.

Reduzierung oder Eliminierung von abfallstromspezifischen Geräten.  Wenn in einem Prozess erzeugte Stäube vom ursprünglichen Prozessstrom getrennt werden, werden unabhängige Materialhandhabungsgeräte und Prozessgeräte benötigt. Wenn der Staub innerhalb des Produktstroms gehalten wird, werden die Kosten und die Wartung von zusätzlichen Materialhandhabungsgeräten minimiert.

Minimierung der Kanalschächte.  Es erfordert eine enorme Menge an Energie, um staubhaltige Luft durch lange Kanäle zu bewegen.  Durch die Installation von Entstaubungsanlagen am Einsatzort, die näher am Staub erzeugenden Prozess sind, werden unnötige Kanäle minimiert oder eliminiert, was Energie spart.

Reduzierte Kanalwartung.  Die Minimierung der Kanalwege reduziert Wartungskosten, vermeidet die Verschwendung von Luft durch Lecks im Kanalsystem und eliminiert die kostspielige Auskleidung von Kanälen.

Einfachere Installation.  Weniger Kanalisierung bedeutet auch eine einfachere und leichtere Installation der Entstaubungsausrüstung.  Kleinere, leichtere Entstaubungsanlagen bedeuten weniger Infrastruktur in Getreidehandhabungsanlagen, wo Entstaubungsanlagen oft nicht auf dem Boden platziert werden.

Verbesserte Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit für das System als Ganzes.  Wenn bei einer zentralisierten Entstaubung ein Entstaubungssystem gewartet werden muss, muss das gesamte Staubbehandlungssystem und häufig die gesamte Getreidehandhabungsanlage heruntergefahren werden, um das Problem zu lösen.  Wenn bei einer Reihe von Entstaubungsanlagen am Einsatzort ein einzelner Teil des Prozesses für die Wartung offline geschaltet wird, läuft der Rest des Systems weiter.  Dies sorgt für einen gewissen Grad an Redundanz des Systems und führt zu verbesserten Betriebszeiten der Anlage. Andere potenzielle Vorteile von Entstaubungsanlagen am Einsatzort umfassen:

  • Minimierung der Auswirkungen auf die Betriebszeit durch Wartung – Minimierung der Ausfallzeiten, um mehr Flexibilität bei der Wartungsplanung zu ermöglichen (20-Minuten-Zyklus gegenüber 4 bis 8 Stunden); Designeigenschaften, die Servicearbeiten vereinfachen und beschleunigen.
  • Lokalisierte Systeme minimieren die Auswirkungen auf den Gesamtbetrieb, wenn eine einzelne Komponente Probleme aufweist.
  • Lokalisierte Systeme verbessern die Energieausnutzung und ermöglichen es den Betrieben, Energie nur dann zu nutzen, wenn sie zur Staubbehandlung in den einzelnen Bereichen benötigt wird.  Dieser Ansatz eliminiert verschwendete Energie, die verwendet wird, um Luft aus Bereichen zu ziehen, in denen kein Staub behandelt wird.
  • Technologien, die die Filterlebensdauer verlängern, um die Servicefrequenz zu reduzieren

Die Unterstützung einer innovativen Staubkontrolllösung am Einsatzort erfordert ein Staubfiltrationsprodukt mit einer sehr geringen Stellfläche, aber mit einer robusten Leistung für mittlere bis große Luftmengen.  Herkömmliche Schlauchfilter und Patronen-Entstaubungsanlagen sind im Allgemeinen entweder zu groß für eine Installation am Einsatzort, oder – wenn sie so bemessen sind, dass sie passen – nicht in der Lage, die notwendigen Luftmengen zu bewältigen.

Neuere Produkte auf dem Markt, wie die Entstaubungsanlage der Donaldson® Torit® PowerCore®-CP-Serie, funktionieren sehr gut als Entstaubungsanlagen am Einsatzort.  Als kleine, leichte und wartungsfreundliche Entstaubungsanlage, die das erforderliche Luftvolumen bewältigen kann, bietet dieses Produkt deutliche Vorteile gegenüber den typischeren Schlauchfiltertechnologien, die seit über 40 Jahren im Einsatz sind.

Produkte wie dieses bieten die Möglichkeit, Materialien an der Quelle zu sammeln und Staub mit einer überschaubaren Investition in Energiekosten zu sammeln.  Entstaubungsanlagen am Einsatzort reduzieren das Luftvolumen für die Staubkontrolle sowie die leistungsbezogene Investition und minimieren betriebsbedingte Energiekosten.  Die Torit PowerCore CP-Entstaubungsanlage kann aufgrund ihrer geringeren Größe und ihres geringen Profils an mehreren Stellen in neuen Anlagen als Quellentstaubungsanlage installiert werden und passt aufgrund seiner geringeren Größe in enge Räume in bestehenden Anlagen, um störende Staubprobleme zu lösen.

Neue Medienoptionen

Konventionelle Schlauchfiltermedien hatten im Vergleich zu den neueren Medienoptionen immer eine relativ geringe Effizienz. Die neuen Medien können jetzt Einrichtungen helfen, die Nachfrage nach reduzierten Emissionen zu erfüllen und Probleme beim Umgang mit Eingriffen besser zu bewältigen.

Seit Jahrzehnten bieten Nanofaser-Medien in Patronen-Entstaubungsanlagen höhere Effizienz bei Prozessen, bei denen Patronen-Entstaubungsanlagen verwendet werden. Jedoch waren Patronen-Entstaubungsanlagen für die meisten Getreidehandhabungsvorgänge nicht ideal geeignet, und folglich wurde dieses effiziente Medium nicht umfassend übernommen.  Mit der Veröffentlichung der Torit PowerCore-CP-Reihe sind nun effizientere Ultra-Web®-Nanofaser-Medien für die Getreideindustrie verfügbar.  Tests haben gezeigt, dass die Emissionen um bis zu 78 % reduziert werden können, wenn Ultra-Web®-Nanofaser-Medien verwendet werden.  Ultra-Web®-Filtermedien in der Entstaubungsanlage der Torit PowerCore-CP-Reihe repräsentieren wirklich die beste verfügbare Staubkontrolltechnologie für die Getreideindustrie.

Wenn eine Einrichtung nicht in der Lage ist, zentralisierte Entstaubungsanlagen zu ersetzen, besteht eine andere Strategie zur Lösung einiger der Probleme, mit denen Getreidehandler konfrontiert sind, darin, die in vorhandenen Entstaubungsanlagen verwendeten Medien zu aktualisieren.  Dura-Life®-Taschen halten zwei- bis dreimal länger als Standardtaschen und bieten sowohl Energieeinsparungen als auch weniger Emissionen.  Eine andere Möglichkeit besteht darin, Standardtaschen durch Plissee-Taschen zu ersetzen.  Ultra-Web SB-Plissee-Taschenfilter bieten längere Filterlebensdauer, höhere Effizienz und größere Kosteneinsparungen für bestehende Schlauchfilter-Entstaubungsanlagen.  Plissee-Taschen können dabei helfen, Probleme hinsichtlich der Abnutzung von Taschen zu lösen, und sie können einen größeren Luftstrom durch die Entstaubungsanlage zulassen, indem die Quadratmeterzahl der Medien vergrößert wird.

Abbildung 1
Beispiel zum Vergleich von Staubkontrolllösungen

Um den Einfluss einer Strategie für die Staubkontrolle am Einsatzort auf die Betriebskosten einer Anlage besser zu verstehen, betrachten Sie einen typischen Kornaufzug, der 40.000 Scheffel pro Stunde Getreide handhabt und von der Schiene zu Lastkähnen überträgt.

Abbildung 1 zeigt diesen typischen Aufzugsstandort mit einer konventionellen zentralen Staubkontrollstrategie.  Diese Anlage würde 15 zentralisierte Schlauchfilter-Entstaubungsanlagen verwenden, die jedes Mal, wenn die Anlage in Betrieb ist, etwa 99.000 cfm Luft bewegen, und der gesamte Betrieb müsste für eine periodische Wartung der Entstaubungsanlage abgeschaltet werden.  Diese zentralisierten Systeme würden die Installation von beträchtlichen Mengen an Kanälen erfordern, was die Installations- und Wartungsherausforderungen für die Anlage ergänzt.  Allein die Energiekosten für die Luftbewegung in diesem zentralisierten System könnten 70.000 US-Dollar pro Jahr übersteigen, und zusätzlich würde der gesammelte Staub der verschiedenen Schlauchfilter-Entstaubungsanlagen teure, wartungsintensive Materialhandhabungssysteme erfordern.  Dieser zentralisierte Ansatz erzeugt auch einen Abfallstrom mit geringerem Wert für den gesammelten Staub. 

Abbildung 3 – heutige Staubkontrollstrategie am Einsatzort
Abbildung 3 – heutige Staubkontrollstrategie am Einsatzort
Abbildung 4 – Implementierte Einsatzort-Strategie

Abbildung 3 zeigt die gleiche typische Aufzugsanlage mit 40.000 Scheffel pro Stunde mit einem zeitgemäßeren Ansatz, bei dem die Quellenerfassung am Einsatzort in der Staubkontrollstrategie genutzt wird.  Die Anlage würde 43 Entstaubungsanlagen der Torit PowerCore CP-Reihe am Einsatzort verwenden sowie eine Schlauchfilter-Entstaubungsanlage, die die gleiche Luftmenge bewegt, wenn alle Bereiche der Anlage in Betrieb sind, wobei einzelne Zonen in der Anlage offline wären, wenn bestimmte Prozesse nicht laufen oder Wartungsarbeiten erforderlich sind.  Die Energiekosten für diese Einsatzort-Strategie würden etwa 55.000 USD pro Jahr betragen, was einer Einsparung von Energiekosten um fast 22 % im Vergleich zu einer traditionelleren zentralisierten Strategie entspricht, nur in Bezug auf die Luftbewegungskosten.  Zudem wird bei dem Einsatzort-Ansatz nicht der Abfallstrom mit geringerem Wert erzeugt.  Der gesammelte Staub wird in den Primärproduktstrom zurückgeführt, und die Wartung von umfangreichen Kanalstrecken wird reduziert oder in einigen Bereichen beseitigt.

In Abbildung 4 wurde die Staubkontrollstrategie am Einsatzort in einem großen Getreideexportterminal an der Golfküste implementiert.  Abbildung 5 zeigt eine Nahaufnahme einer Entstaubungsanlage am Einsatzort auf einem Silo.

Abbildung 5 – Staubkontrolle am Silo

Beachten Sie, dass das Wissen über Best Practices für die Anwendung einer Einsatzort-Strategie unerlässlich ist, einschließlich des Verständnisses für die richtige Auswahl und Anwendung von Einsatzortgeräten. Als Beispiel wird eine Einsatzort-Sammlung direkt an den Füßen eines Becherwerks nicht empfohlen, jedoch kann eine ordnungsgemäß ausgewählte und designte Entstaubungsanlage es ermöglichen, eingefangene Stäube in den Elevator zurückzugeben, was die Vorteile der Einsatzort-Quellensammlung in einer Weise bietet, die den meisten Standards entspricht.

Fazit

Die Kombination aus Staubmanagementstrategie am Einsatzort und Entstaubungsanlagen der Torit PowerCore-CP-Reihe zur Staubkontrolle in der Getreidewirtschaft stellen eine Best-in-Class-Staubmanagementstrategie dar, um den sich wandelnden Erwartungen und Anforderungen in der Branche zu entsprechen. Die Technologie hat sich in zahlreichen Getreideanlagen in den USA bewährt und stellt die beste verfügbare Staubkontrolltechnologie dar. Wir erwarten, dass führende Getreidehändler zunehmend Staubsammeltechnologien für den  Einsatzort in ihren Betrieben berücksichtigen.

Wir können Ihnen helfen, die optimale Lösung für Ihre Anwendung zu finden.

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