Überall dort, wo im Zuge des Produktionsprozesses Staub entsteht, müssen zum Schutz von Mensch und Umwelt Maßnahmen ergriffen werden, um die Belastung durch den Staub möglichst gering zu halten – wenn nicht sogar, sie zu eliminieren.
Gemäß des STOP-Prinzips zur Verringerung der Staubbelastungen bzw. dem Vorgehen beim Auftreten gesundheitsgefährdender Stoffe sind technische Lösungen ein wichtiger Ansatz, wenn es um den Schutz aller Beteiligten geht – nach der Substitution der entsprechenden Substanzen. Eine technische Lösung ist der Einsatz von Filteranlagen, auch Entstauber oder Entstaubungsanlagen genannt.
In diesem Artikel zeigen wir Ihnen, welche Anforderungen an Filteranlagen gestellt werden und auf was es bei der Auswahl ankommt, damit der bestmögliche Schutz erreicht werden kann.
Einsatzbereiche und Wirkungsweise von Entstaubungsanlagen
Filteranlagen kommen dort zum Einsatz, wo die entstandenen Stäube und Substanzen aufgrund ihrer Eigenschaften abgesaugt werden können. Je nach Prozess und Gesamtkonzept der Produktionsanlage kann dies an unterschiedlichen Stellen sein.
Sie können direkt an dem Prozessschritt eingesetzt werden, bei dem der Staub entsteht (z. B. Tablettenpresse) oder es wird eine zentrale Absauganlage mit entsprechender Filtration installiert, die über ein Rohleitungssystem mit mehreren sogenannten Absaugstellen verbunden ist.
Bei der Projektierung einer Filteranlage sollte entsprechend das System ausgewählt werden, dessen individuelle Funktionsweise zu den erforderlichen Bedingungen passt.
Anforderungen an Entstauber
Generell gibt es neben dem Gesamtkonzept noch weitere Gesichtspunkte bei der Auswahl und Auslegung von Filteranlagen zu beachten. Prinzipiell gilt: Je detaillierter die Informationen sind, die der mit der Auslegung beauftragte Engineer erhält, umso besser ist der Schutz, den die Filteranlage final bietet.
Nachfolgend geben wir Ihnen einen Überblick über die wichtigsten Anforderungen. Beachten Sie aber, dass diese Auflistung ein Gespräch mit dem beauftragten Unternehmen und eine ausführliche Beratung nicht ersetzen kann!
Anforderungen aufgrund der stofflichen Eigenschaften des Staubs
An vielen Stellen der Industrie entstehen Stäube, die sich in Eigenschaft und Gefährdung unterscheiden. Aus diesem Grund muss bei der Auswahl der richtigen Entstaubungsanlage die Art des Staubs und dessen Gefährdungspotential berücksichtig werden.
Einfluss des Staubs auf das Bedienpersonal und die Produktion
Zunächst muss geprüft werden, welche Belastungsgrenzen vorliegen und was es hinsichtlich von Kreuzkontaminationen zu beachten gilt. Zur Belastungseinstufung wird das sogenannte Occupational Exposure Limit (OEL) zur Hilfe genommen. Aus dieser Einstufung ergibt sich dann die Zuordnung der Filteranlage in die OEB-Stufen und somit die Auswahl der nötigen Containment-Maßnahmen.
Je nach Wirksamkeit der Substanzen dient die Filteranlage zunächst einmal selbst als Containment-Maßnahme. Zum Schutz während der Bedienung und Wartung kommen aber auch für die Filteranlage selbst weitere Containment-Konzepte zum Einsatz.
Dazu gehören unter anderem:
- WIP (Wash-In-Place) zur Reinigung der Filteranlage von innen
- Safe-Change für den kontaminationsfreien Wechsel von Filterelementen (in
Kombination mit den entsprechenden Verschluss-Systemen) - Auswahl des Staubaustrags: Ist ein einfacher Behälter ausreichend oder sind andere Containment-Maßnahmen, wie Safe-Change oder RABS zum sicheren Wechsel des Staubaustrags mit zusätzlicher Barriere (Restricted Access Barrier System) nötig?
Die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Staubs
Die Betrachtung der stofflichen Eigenschaften des Staubs ist wichtig für die Konstruktion der Filteranlage, die Auswahl der Filterelemente sowie die Auswahl der einzusetzenden Materialien und deren Beständigkeit.
Anforderungen aus dem Prozess heraus
Je nach Industriezweig ergeben sich verschiede Anforderungen aus den Prozessen: Wird eine Filteranlage in der Pharmaindustrie eingesetzt, liegt ein hohes Augenmerk auf dem Containment. Beim Einsatz in der Chemieindustrie sind hohe Volumenströme das Entscheidende.
Die grundlegenden Anforderungen haben wir nachfolgend für Sie kurz zusammengefasst und erklärt:
Staubgehalt des Rohgases bzw. geforderter Reinheitswert des Reingases
Wieviel Staub in der zu reinigenden Luft enthalten ist, hat Auswirkungen auf die Wahl des Filters. So werden beispielsweise Patronenfilter bei größeren Beladungen eingesetzt oder HEPA-Filter bei geringerer Beladung bzw. höheren Anforderungen an den Reinheitsgehalt der Luft. Oft werden auch Kombinationen eingesetzt: Als erste Filterstufe kommt dann ein Vorfilter zum Einsatz, während eine zweite Filterstufe die Aufgabe übernimmt, die feinen, oft gesundheitsgefährdenden Substanzen aus der Luft zu filtern.
Volumenstrom
Der Volumenstrom bestimmt die Art des Filterelementes ebenso wie die Anzahl der Filterkammern. Da die Wirksamkeit des Filterelementes von dem durchströmendem Volumenstrom abhängt, ist diese je nach Filtermedium begrenzt. Bei höherem Volumenstrom ist dann eine Aufteilung auf mehrere Filterelemente und somit auf mehrere Filterkammern notwendig.
Auch für die Auslegung des Gebläses bzw. Ventilators und der verbindenden Rohrleitungen ist der Volumenstrom eine wichtige Größe.
Temperatur des Rohgases
Die zu erwartende Temperatur der durchströmenden Luft hat einen Einfluss auf die zu verwendenden Materialien: Bei höheren Temperaturen müssen die Bestandteile des Filterelementes sowie aller anderen verbauten Baugruppen so ausgelegt sein, dass es nicht zu unerwünschten Effekten kommt. Eventuell ist auch eine Isolierung der Filterkammer zum Schutz des Bedienpersonals vor Verbrennungen nötig, da es zur Erwärmung des Gehäuses kommen kann.
Schalldruckpegel
Bezüglich des Schalldruckpegels gibt es Vorgaben, die jeder Betreiber einzuhalten hat. Bei den Filteranlagen ist die Quelle des Geräusches der Ventilator. Je nach Ventilatorausführung und gefordertem Schalldruckpegel muss für den Ventilator ein schallgedämmtes Gehäuse, Vibrationsdämpfer oder auch ein Schalldämpfer vorgesehen werden.
Explosionsschutz
Bei einigen Prozessen können explosionsgefährdete Atmosphären auftreten. Die Einteilung in die entsprechenden Zonen wird vom Betreiber vorgegeben. Für Filteranlagen gibt es entsprechend geprüfte und abgenommene Konzepte, die dafür sorgen, dass die Gesamtanlage keinen weiteren Schaden davonträgt, falls es innerhalb der Filteranlagen zu einer Explosion kommen sollte.
Anforderungen durch den Betreiber
Neben den prozessbedingten Anforderungen gibt es aber auch Bedingungen, die sich aus dem Gesamtkonzept der Produktionsanlage ergeben. Dazu können u. a. die folgenden Punkte genannt werden:
Steuerung
Die Steuerung der Filteranlage kann autark oder über die Einbindung in eine übergeordnete Steuerung der Gesamtanlage erfolgen. Welche Steuerung zum Einsatz kommt, richtet sich nach dem geforderten geplanten Signalaustausch. Der Umfang ist hier oft Kundenwunsch.
Gehäusematerial
Die Auswahl des Gehäusematerials erfolgt danach, wie die Filteranlage in das Gesamtkonzept integriert werden soll. Oft ergibt sich die Entscheidung auch aus dem angewendeten Prozess. In die richtige Wahl fließen aber auch Aspekte wie vorhandene Lösungsmittel oder Anforderungen der GMP (Good-Manufacturing-Practice in der Pharmaindustrie) mit ein.
Ventilator
Beim Ventilator stellt sich die Frage, ob es ein zentrales Absaugsystem gibt oder ob die Filteranlage direkt an der Absaugstelle betrieben wird. Danach richtet sich zum einen die Größe des Ventilators und zum anderem die Frage, ob die Filteranlage mit oder ohne Ventilator ausgeliefert wird. Dabei muss immer darauf geachtet werden, dass die Leistung des Ventilators im Verhältnis zum Volumenstrom steht. Auch die korrekte Auslegung des Rohrleitungssystems darf nicht vernachlässigt werden.
Möglichkeiten der Performance-Messung und Überwachung
Um zu prüfen, ob die Filteranlage einwandfrei funktioniert und die Leistung erbringt, für die sie gedacht ist, kann die Performance – also Abscheidevermögen, Dichtigkeit, usw. –ermittelt werden. Sind solche Prüfungen angedacht, kann die Filteranlage schon bei Auslieferung mit den entsprechenden Messeinrichtungen, wie z. B. DEHS-Lanzen, ausgestattet werden. Allgemein gibt es verschiedene Möglichkeiten der Überwachung. Um die für den eigenen Prozess sinnvollen und optimalen Einrichtungen einzusetzen, sollten diese bereits im Vorfeld mit dem Engineer besprochen werden.
Fazit
Neben dem Einsatzbereich, der die Art des eingesetzten Filtersystems bestimmt, gibt es viele weitere Anforderungen an Entstaubungsanlagen, die sich in folgende Kategorien einordnen lassen:
- Anforderungen aufgrund der stofflichen Eigenschaften des Staubs
- Anforderungen aus dem Prozess heraus
- Anforderungen durch den Betreiber
In jeder dieser Kategorien gibt es eine Vielzahl an Anforderungen, die für einen optimalen Einsatz des Entstaubers beachtet werden müssen. Je nach Einsatzgebiet wird unterschiedlich über Komponenten wie beispielsweise Ventilator, Steuerung, Temperaturbeständigkeit oder Gehäusematerial entschieden.
Unser Tipp: Ein Gespräch mit dem Hersteller zeigt, welche Optionen für Ihre Prozesse und Anforderungen in Frage kommen, um ein perfektes Ergebnis zu erreichen:
Saubere Luft und der Schutz vor gefährdenden Stoffen für Mensch und Umwelt!
