Ablufttechnik in der Galvanik richtig auslegen

Die Ablufttechnik in der Galvanik muss korrosive Dämpfe, Aerosole und Schadstoffbelastungen beherrschen. Entscheidend sind bedarfsgerechte Erfassung sowie abgestimmte Werkstoffe, Abscheider und Abluftwäscher.

Galvanische Prozesse erzeugen je nach Verfahren korrosive Dämpfe, feinste Aerosole und stark wechselnde Belastungen. Damit Abluftanlagen unter diesen Bedingungen dauerhaft sicher und wirtschaftlich arbeiten, müssen Erfassung, Werkstoffwahl, Abscheidung und Wartung als zusammenhängendes System geplant werden. Standardlösungen reichen dafür häufig nicht aus: Falsch berechnete Luftmengen, ungeeignete Materialien oder unpassende Reinigungsstufen können Emissions- und Arbeitsplatzgrenzwerte gefährden, Korrosion beschleunigen und ungeplante Stillstände verursachen. Essenziell ist deshalb eine galvanikspezifische Auslegung, die das tatsächliche Schadstoffspektrum ebenso berücksichtigt wie Tropfenspektrum, Absaugart, Erfassung der Schadstoffe, Zugänglichkeit und die Einbindung in den Gesamtprozess.

In Galvanikbetrieben entscheidet die Ablufttechnik unmittelbar über Arbeitsschutz, Anlagenverfügbarkeit und Prozesssicherheit. Anders als bei vergleichsweise gleichförmigen industriellen Abluftströmen können sich Zusammensetzung und Intensität der Belastung innerhalb einer Linie stark unterscheiden. Hartchrombäder erzeugen beispielsweise chromsäurehaltige Aerosole, salpetersäurehaltige Prozesse können Stickoxide freisetzen. Hinzu kommen Chlorwasserstoff, Ammoniak, saure oder alkalische Dämpfe sowie feine Flüssigkeitstropfen mit sehr unterschiedlicher Größenverteilung.

„Die Abluftreinigung muss immer auf das konkrete Schadstoffspektrum, die Konzentration und den geforderten Grenzwert abgestimmt werden“, erklärt Patric Hering, Geschäftsleitung Airtec Mueku, einem Anbieter von ganzheitlichen Abluftreinigungs- und Emissionsminderungssystemen für industrielle Anwendungen. „Entscheidend ist nicht nur, was aus dem Kamin austritt. Ebenso wichtig ist, dass die Belastungen bereits an der Entstehungsstelle sicher erfasst und die Arbeitsplatzgrenzwerte zuverlässig unterschritten werden.“

Korrosive Medien wirken nicht nur an sichtbar benetzten Bauteilen. Aerosole und kondensierende Dämpfe schlagen sich auch in Rohrleitungen, Ventilatoren oder umliegenden Gewerken wie Stahlbau, Transportwagen, Kabeltrassen usw. nieder. Besonders gefährdet sind technische Gewerke in der unmittelbaren Nähe der Emissionsstellen. Korrosion durch nicht erfasste Schadstoffe können Stahlbauten, Transportwagen, Antriebe, Badeinbauten und weitere in der Nähe befindliche Gewerke belasten.

Auch die Werkstoffauswahl der Abluftanlage muss deshalb anwendungsbezogen erfolgen. Neben der chemischen Zusammensetzung der Abluft zählen Temperatur, Feuchte, Konzentration, mögliche Kondensation sowie mechanische und brandschutztechnische Anforderungen. Airtec Mueku etwa setzt in galvanischen Anwendungen daher geeignete und für den jeweiligen Schadstoffmix beständige Kunststoffe ein. Für Abluftrohre kann etwa PPs infrage kommen; bei besonders aggressiven Medien sind andere hochbeständige Kunststoffe erforderlich.

Eine weitere zentrale Planungsfrage lautet, ob überwiegend Aerosole, Flüssigkeitstropfen oder gasförmige Schadstoffe vorliegen. „Für Aerosole eignen sich passend ausgelegte Abscheider. Jeder Abscheider besitzt einen charakteristischen Grenztropfen, unterhalb dessen seine Wirksamkeit abnimmt“, erklärt Hering. „Durch die Kombination mehrerer Systeme lässt sich die erfassbare Tropfengröße weiter reduzieren. Das ist insbesondere bei Hartchromprozessen relevant, da dort sehr feine Aerosole entstehen können, für die ein gewöhnlicher Lamellenabscheider allein nicht immer genügt.“

Gasförmige Schadstoffe erfordern dagegen laut Hering meist einen Abluftwäscher, in dem sie chemisch gebunden oder neutralisiert werden. Füllkörper schaffen die notwendige Kontaktfläche zwischen Abluft, Waschflüssigkeit und Schadstoff. pH-Wert-Messung, automatische Dosierung und Leitwertüberwachung sorgen für eine nachhaltige Funktion des Abluftwäschers. Am Austritt des Wäschers ist wiederum eine wirksame Tropfenabscheidung erforderlich, damit Flüssigkeit aus der Sprühzone nicht in Rohrleitungen, Ventilator oder Kamin verschleppt wird.

„Nassabscheider, Abluftwäscher und Tropfenabscheider erfüllen unterschiedliche Aufgaben und müssen aufeinander abgestimmt werden“, betont Hering. „Bei komplexen Belastungen reicht es nicht, einzelne Komponenten zusammenzustellen. Die Reinigungsstufen müssen als Gesamtsystem auf Schadstoffart, Aerosolspektrum, Volumenstrom und Grenzwerte ausgelegt werden.“

Unzureichend abgeschiedene Tropfen können nachgelagerte Komponenten erheblich belasten. Rohrleitungen, Ventilatoren, Wärmetauscher und Kamine werden kontaminiert, Funktionen können eingeschränkt sein und der Reinigungsbedarf steigt. Gleichzeitig können sich Ablagerungen bilden, die Querschnitte verengen oder Unwuchten verursachen. Deshalb muss die Tropfengrößenverteilung bereits in der Planungsphase berücksichtigt werden. Ebenso wichtig ist die Frage, ob abgeschiedene Medien zurückgeführt werden können.

Ob dies möglich ist, hängt von der Reinheit und Prozessverträglichkeit der abgeschiedenen Medien ab. Werden Waschwasser, Neutralisationschemikalien oder unterschiedliche Abluftströme vermischt, ist eine Wiederverwendung oft nur eingeschränkt oder nicht möglich. Trockene Abscheideverfahren können hier Vorteile bieten, weil sie keinen zusätzlichen Abwasserstrom erzeugen. Für Chromprozesse nennt Airtec Mueku beispielsweise einen Chromnebel- beziehungsweise Feinabscheider mit einem Grenztropfen von etwa einem Mikrometer, der abwasserfrei betrieben und mit weiteren Abscheidestufen kombiniert werden kann. Die abgeschiedene Chromsäure könnte in diesem Fall dem Prozess wieder zugeführt werden.

Zu den häufigsten Fehlern in der galvanischen Abluftplanung gehört eine falsch berechnete und ausgelegte Abluftmenge. Werden Badgröße, Temperatur, Prozesschemie, Absaugart, Wasserstoffentwicklung und reale Betriebszustände nicht ausreichend berücksichtigt, können über- oder falsch dimensionierte Systeme mit hohen Energieverbräuchen und ungünstiger Schadstofferfassung entstehen. Ebenso kritisch sind zu große Saugschlitze, unnötig lange Saugweiten oder konstruktive Widerstände. Sie bewegen zwar große Luftmengen, erfassen die Schadstoffe aber nicht zuverlässig dort, wo sie entstehen.

Bei der Planung verbindet bspw. Airtec Mueku deshalb die Auslegung der Erfassung mit der Auswahl der Reinigungsstufen und der korrespondierenden Zuluft. Zum Leistungsspektrum gehören Beratung, Engineering, Fertigung, Montage, Inbetriebnahme und Service. Auch bestehende Fremdanlagen werden technisch bewertet und bei Bedarf angepasst, wenn sich Prozesse, Stoffe oder Betriebsbedingungen verändert haben.

Wie entscheidend eine galvanikspezifische Strömungs- und korrekte Luftmengenauslegung ist, zeigt das Beispiel einer Hartchromanlage mit drei Bädern und ursprünglich 10.000 m³/h Gesamtabsaugleistung. Trotz der hohen Luftmenge konnten die Arbeitsplatzgrenzwerte nicht unterschritten werden. Zusätzlich sollte eine weitere Absaugstelle integriert werden, ohne die Gesamtluftmenge wesentlich zu erhöhen. Eine reine Erhöhung des Volumenstroms hätte den Energieverbrauch weiter gesteigert, ohne die Ursache zu beheben und hätte zu einer Änderung der bestehenden Genehmigung geführt.

Nach der technischen Analyse wurde durch Airtec Mueku die Absaugung an den Bädern auf 6.000 m³/h reduziert. Neue Absaugstege mit korrekt dimensionierten Saugschlitzen verbesserten die Erfassung direkt an der Quelle. Die frei gewordene Reserve von 4.000 m³/h konnte für die zusätzliche Absaugung genutzt werden. Zusätzlich wurden die Lamellenpakete im Abscheider erneuert und der kontaminierte Kamin gereinigt. Die anschließende Arbeitsplatzmessung wurde bestanden. Das Umsetzungsbeispiel von Airtec Mueku verdeutlicht, dass die korrekte Auslegung der Ablufterfassung wichtiger ist als ein möglichst hoher Gesamtvolumenstrom.

Eine wirksame Anlage bleibt allerdings nur dann verfügbar, wenn sie auch gut gewartet werden kann. Wartungsrelevante Komponenten müssen deshalb zugänglich und demontierbar sein. Behälter sollten zudem vollständig entleerbar sein; bei Nasswäschern verhindert ein Schrägboden stehende Restbereiche. Füllkörper, Lamellenpakete, Pumpen, Düsen und Messsonden müssen sich ohne großen Aufwand prüfen und austauschen lassen.

„Viele Schäden lassen sich vermeiden, wenn Prozessänderungen frühzeitig erfasst und Luftmengen sowie Reinigungsstufen entsprechend angepasst werden“, sagt Hering. „Vorausschauende Wartung, eine funktionierende Laufüberwachung und eine klare Kopplung mit den Produktionsanlagen erhöhen die Betriebssicherheit deutlich.“

Ablufttechnik in der Galvanik ist keine Standardaufgabe. Säuren, Laugen, Schadstoff-Aerosole und wechselnde Prozessbedingungen stellen hohe Anforderungen an Erfassung, Werkstoffe, Reinigungsstufen und Betriebsführung. Hohe Relevanz hat daher eine individuelle Auslegung auf den tatsächlichen Prozess. Geeignete Materialien schützen vor Korrosion, abgestimmte Abscheider und Wäscher sichern die Reinigungsleistung, und eine wirksame Tropfenabscheidung verhindert Verschleppung in nachgelagerte Komponenten. (OM-10/26)