Anlagen-Modernisierung in GBA-Laboren

Sichere Druckluftversorgung

Die GBA Gesellschaft für Bioanalytik mbH, ein Unternehmen der GBA Group, nutzt Druckluft in ihren Laboren für zahlreiche Prozesse, so auch in der Lebensmittelanalytik. Nun konnte das Unternehmen mit runderneuerten Druckluftanlagen in zwei Laboren die Betriebssicherheit erhöhen und auch den Energieverbrauch senken. Die modernisierten Anlagen sorgen in GBA-Laboren für reine Druckluft.
Für zahlreiche Prozesse in Laboren ist ölfreie Druckluft erforderlich. © GBA Group

Die GBA-Labore in Hamburg und Hameln sind mit einer Vielzahl von Messgeräten ausgestattet. Sie dienen der chemischen Analyse und Qualitätskontrolle von Lebensmittelproben – und das rund um die Uhr. Viele Anwendungen benötigen hier hochwertige ölfreie Druckluft. Flüssiges oder gasförmiges Öl würde nicht nur Messergebnisse verfälschen, sondern auch Geräte schädigen. Früher nutzte die GBA Group in der Druckluftanlage ihres Hamburger Labors ölfreie Scrollkompressoren mit nachgeschalteten Partikelfiltern und Kältetrocknern. Diese historisch gewachsene und nicht systematisch geplante Anlage genügte aus verschiedenen Gründen nicht mehr den Ansprüchen. Wiederkehrende Ausfälle der Kompressoren gefährdeten die Betriebssicherheit und zugleich stiegen die Wartungskosten. Auch die Qualität der erzeugten Druckluft war für heutige Ansprüche nicht zufriedenstellend. Neben dem hohen Energieverbrauch der Kompressoren machten spezielle Schallschutz-Anforderungen vor Ort zusätzlich den permanenten Betrieb einer Klimaanlage zur Raumkühlung erforderlich.

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Die GBA Group beauftragte 2018 den Systemanbieter Druckluft Evers mit der Konzeption einer neuen Lösung. Der Partnerbetrieb der Airgroup ersetzte die vier vorhandenen Scrollkompressoren mit jeweils 5,5 kW Motorleistung durch zwei drehzahlgeregelte Schraubenkompressoren mit 11 kW Leistung. Wegen des fast 40 Prozent besseren Wirkungsgrades der Schraubenkompressoren lässt sich der Druckluftbedarf von circa 735.840 m³ jährlich nun viel wirtschaftlicher erzeugen. Der Stromverbrauch sank um rund 50.000 kWh und der CO2-Ausstoß wurde um 20 Tonnen reduziert. Weil die neuen Kompressoren deutlich leiser arbeiten, konnte zudem auf die – durch die vormals erforderlichen Schallschutz-Einrichtungen bedingte – Klimaanlage verzichtet werden. Ermöglicht wurde die neue Druckluftanlage erst durch den Tausch der ölfreien Kompressoren durch öleingespritzte Kompressoren – ein Widerspruch zur Anforderung ölfreie Druckluft. Daher bedurfte die verdichtete Luft nun einer speziellen Aufbereitung.

Bild 1: Mit dem katalytischen Konverter „BEKOKAT“ werden die in der Druckluft vorhandenen Kohlenwasserstoffe zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert. © BEKO TECHNOLOGIES

Katalysetechnik für ölfreie Druckluft

Um ölfreie Druckluft zu erhalten installierte das Unternehmen Druckluft Evers dazu Aufbereitungstechnik von Beko Technologies. Der katalytische Konverter „BEKOKAT“ (Bild 1) macht in einem einzigen Verfahrensschritt aus den in der Druckluft vorhandenen Kohlenwasserstoffen durch Totaloxidation Kohlendioxid und Wasser. Ein spezielles Granulat im Druckbehälter wird auf eine Temperatur von 150 °C erhitzt und die Druckluft strömt an der Oberfläche des Granulats vorbei und wird dort komplett zu Kohlendioxid und Wasser umgewandelt. Aus dem Bekokat tritt dann vollständig entölte und keimfreie Druckluft aus. Das bei der Abkühlung der Druckluft anfallende Kondensat aus dem Konverter ist ebenfalls ölfrei und kann ohne Aufbereitung in die Kanalisation eingeleitet werden. Ein integrierter Wärmetauscher sorgt für Energieeffizienz. Dem Bekokat-Gerät wurden eine „CLEARPOINT“-Filtrationseinheit und ein Staubfilter nachgeschaltet. Die Trocknung der Druckluft bewirkt ein „DRYPOINT RA“ Kältetrockner. Bei diesen Kältetrocknern wurde aus Energiespargründen der Druckabfall minimiert. Wesentliche Elemente sind dabei der strömungsoptimierte Wärmetauscher, ein Demister zur sicheren Abscheidung und großzügig dimensionierte Bauteile, die für einen geringen Druckabfall von durchschnittlich 0,16 bar im Volllastbetrieb sorgen.

Die GBA Group erhält durch das Aufbereitungsverfahren mit den neuen Systemen konstant ölfreie Druckluft mit einem Restölgehalt von maximal nur 0,003 mg/m³. Vor der Modernisierung gab es keine aktive Druckluftaufbereitung, so dass alle in der angesaugten Umgebungsluft enthaltenen Kohlenwasserstoffe verdichtet und unkontrolliert in das Druckluftnetz gelangten. Darüber hinaus erhält das Labor durch die Aufbereitung keimfreie Druckluft. Die Druckluftqualität übertrifft sogar die strengen Vorgaben der ISO 8573-1, Klasse 1.

Eine vollautomatische Umgehung des Bekokat-Systems im Störungsfall schützt vor Ausfällen. Mit der mehrstufigen Bypass-Anlage mit Aktivkohle- und Staubfiltern von Beko Technologies ist auch an Wochenenden fortlaufender sicherer Betrieb möglich, wenn die Geräte unbeaufsichtigt laufen und Proben verderben könnten.

Druckluftlösung für Labor in Hameln

Bild 2: Weitere Stationen der Druckluftaufbereitungskette sind die Filtrationseinheit „CLEARPOINT“ (oben links), der Trockner „DRYPOINT RA“ (unten) und das Monitoringsystem „METPOINT OCV“ (oben rechts). © BEKO TECHNOLOGIES

Nach dem Modell des Hamburger GBA-Labors wurde in 2020 die Druckluftanlage des Labors am Standort Hameln erneuert. Dort trat ein öleingespritzter Schraubenkompressor an die Seite zwei vorhandener ölfreier Scrollkompressoren, die nun nur noch als Sicherheitsreserve vorgehalten werden. Auch in Hameln lässt sich mit dem Schraubenkompressor der Druckluftbedarf von circa 525.000 m³ jährlich viel wirtschaftlicher erzeugen. Der Stromverbrauch kann so um rund 35.860 kWh sinken, was den CO2-Ausstoß um 14,4 Tonnen reduziert.

Die erforderliche Druckluftaufbereitung erfolgt auch hier mit den Beko Technologies-Systemen. Installiert wurden die Katalysetechnik Bekokat, Filter Clearpoint und Drypoint RA-Kältetrockner inklusive eines Bypass zur Umgehung der Aufbereitung (s. Bild 2). Zusätzlich überwacht das Monitoring-System „METPOINT OCV“ permanent den Restölgehalt im Druckluftnetz und erreicht dabei eine Genauigkeit von circa einem Tausendstel mg/m³. Durch kurze Messintervalle soll sichergestellt werden, dass die gesamte Druckluftaufbereitungskette keine Migration von Kohlenwasserstoffen in den Prozess zulässt. Die Messdaten lassen sich zur Dokumentation der Druckluftqualität und zur Identifikation von Kontaminationsquellen nutzen.

Bild 3: Der neue Stickstoffgenerator und zwei als Sicherheitsreserve vorgehaltene Scrollkompressoren. © BEKO TECHNOLOGIES

Ebenfalls neu hinzu kam ein energieeffizienter Stickstoffgenerator (Bild 3) als Ersatz für zwei ältere Systeme. Bei der Gaszerlegung wird nun eine höhere Reinheit bei gleichem Druckluftfaktor erwirkt.

Energieeinsparung und Umweltmanagement

Die neuen Druckluftanlagen der GBA-Labore in Hamburg und Hameln sind seit der Installation störungsfrei im Betrieb, und es wurde jeweils eine Amortisationszeit von zwei bis drei Jahren errechnet. Die Investition in die effiziente Technologie förderte das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) als Maßnahmen zur Energieeinsparung. Stefan Jäger, Betriebsleiter GBA Hameln, ist mit dem Erreichten sehr zufrieden: „Die Erwartungen wurden noch übertroffen. Unsere Labore profitieren von mehr Betriebssicherheit, reinerer Druckluft und einem deutlich geringeren Energieverbrauch.“ Der reduzierte Energiebedarf ist für die GBA Group nicht nur ein wirtschaftlicher Faktor, sondern auch aus Umweltgründen wichtig. Das Unternehmen unterhält ein nach der Norm ISO 14001 zertifiziertes Umweltmanagementsystem, bei dem kontinuierliche Verbesserungen in Bezug auf die Umweltleistung gefragt sind.

AUTOR
Rainer Stützel
BEKO TECHNOLOGIES GmbH, Neuss
info@beko-technologies.com
www.beko-technologies.com

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