GEA Artikel über Pauly GmbH

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GIESSEREI-ERFAHRUNGSAUSTAUSCH 9+ 10/ 2015
PRODUKTION & TECHNIK
Autor: H.-J. Fischer, Bilder: Pauly GmbH
Effiziente Kühl- und Kreislaufwassersysteme
Verbesserung der Energieeffizienz durch Paulytron Kühl- und Kreislaufwassersysteme
Ein Kühlkreislaufsystem unterliegt
sehr vielen Einflüssen von denen ein
wirtschaftlicher Betrieb abhängig ist.
Abhilfe kann hier ein Kühlwasserkreislauf schaffen, der mit effizienten Anlagen zur Reinigung und Entkeimung betrieben wird. Er bringt viele greifbare
Vorteile mit sich, die sich auch sehr
deutlich in Zahlen und Einsparungen
vor allem im energetischen Bereich
ausdrücken lassen. Die Pauly GmbH,
Leingarten, hat wirksame Anlagen zur
Kühlwasserbehandlung entwickelt,
die ihre Praxistauglichkeit bereits in
der Automobil-Zulieferindustrie bewiesen haben. Sie besitzen auch Anwen-
dungspotenziale in der Gießerei-Industrie, wie z. B. den Wasserkreisläufen
in der Druckgussfertigung und im
Schmelzbetrieb.
Schon immer haben Kühlwasserkreisläufe in der Energiebilanz eines produzierenden Unternehmens eine große
Rolle gespielt. Viel Energie muss aufgewendet werden, um Umwälzpumpen, Rückkühlwerke und andere technische Anlagen zu betreiben. Zum
einen ist die Behandlung des Kühlmediums (Kühlwasser) wichtig, zum anderen auch die äußeren Einflüsse, die
auf das Kühlmedium einwirken, wie z.
B. Verschmutzungen und Belastungen
des Kühlmediums durch Einträge von
Fetten, Ölen, Rost, Kalk, Ferrite oder
Karbonate. Alle diese Faktoren tragen
dazu bei, die Kühlfähigkeit des Wassers zu vermindern und verursachen
dadurch erhöhte Kosten an Energie
und Wartungs- und Instandhaltungskosten. Von Zeitausfällen und verminderter Produktqualität erst gar nicht
zu reden.
Abhilfe schafft hier ein Kühlwasserkreislauf, der mit effizienten Anlagen
zur Reinigung und Entkeimung betrieben wird. Er bringt viele greifbare
Vorteile mit sich, die sich auch sehr
deutlich in Zahlen und Einsparungen
ausdrücken lassen. Die Pauly GmbH,
Leingarten, hat wirksame Anlagen zur
Kühlwasserbehandlung entwickelt, die
ihre Praxistauglichkeit bereits in der
Automobil-Zulieferindustrie bewiesen
haben.
Bild 1: Die Paulytron-Kühlwasserreinigungsanlagen arbeiten nach dem patentierten
Verfahren der Katalysator optimierten
Membranelektrolysetechnik.
Keimfreies Klarwasser sorgt für
Reduzierungen der Verstopfungen,
höhere Produktivität und spürbare
Energieeinsparungen
Der mit diesen Anlagen mögliche keimfreie Klarwasserbetrieb führt zu einer
drastischen Reduzierung der Verstopfungen in den Kapillaren der Maschinen
und Werkzeugen, die gekühlt werden.
Durch die Erhöhung der Wärmekapazität des Wassers, steigt die Produktivität der Maschinen, was zu einer ausgeprägten Energieeinsparung führt.
Durch den Verzicht auf teuren Biozide
und Phosphate entstehen weitere erhebliche Einsparungen.
Die Paulytron-KW-Kühlwasseranlagen 1
(Bild 1) nutzten zur Wasserdesinfektion
die Elektrodiaphragmalyse und machen
den Einsatz der Biozid-Phosphat-Zudosierung unnötig. Das Gerät besteht aus
dem Prozessteuerungsmodul (oben)
der hydraulischen Produktionseinheit
(Mitte) und den 3 Vorratsbehältern
für die Salztabletten, Entkalkungsmittel
und Desinfektionsmittel (unten). Über
das Bedienmodul (Bild 2) können mit
RFID-Transponder nicht nur alle Funktionsparameter der Anlage abgerufen
werden, sondern auch alle Änderungen
durchgeführt werden. Ein Modul für die
Bestimmung der Konzentration der Zusätze im Wasser macht die Anlage zu
einem genau regelbaren Gerät.
Das Hauptmerkmal des Kühlwassers,
das mit der Paulytron-Technologie behandelt wurde, ist, dass dieses Wasser klar ist und eine störungsfreie
Funktion der gekühlten Maschinen und
Werkzeuge gewährleistet. Der Wegfall
der Osmoseanlage mit der Druckerhöhungspumpe, die Verhinderung der
Ablagerungen und dadurch eine Entlastung der Kühlwasserumwälzpumpen,
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PRODUKTION & TECHNIK
die Erhöhung der Wärmekapazität des
Kühlwassers, was eine Verkürzung der
Abkühlzeit und dadurch eine Erhöhung
der Produktivität nach sich zieht, führen
zu erheblichen Energieeinsparungen im
Unternehmen und dadurch zu niedrigeren Fertigungskosten je gefertigter Einheit. Der verringerte Energieverbrauch
schützt die Umwelt und entlastet die Finanzen des Unternehmens.
Da beim Paulytron-Verfahren im Gegensatz zu den Phosphaten und Bioziden
nichts auskristallisieren kann, entstehen keine steinharten Biozid-Rost-Ferrit-Ablagerungen in den Temperiergeräten. Das führt zu weiteren Energie-,
Wartungs- und Reparaturkosteneinsparungen. Das saubere Kühlwasser verstopft die Kapillare der Werkzeuge und
Maschinen nicht mehr, was zu einer erheblichen Produktionssteigerung führt.
Ein weiterer Vorteil dieser Technologie
liegt darin, dass durch den Klarwasserbetrieb die Wärmeaufnahmefähigkeit
des Kühlmediums Wasser deutlich ansteigt, was zur Folge hat, dass entstehende Wärme schneller abtransportiert
werden kann und die Laufzeiten und Leistungsaufnahme von Pumpen und Rückkühlwerken sinken. Entsprechende Untersuchungen zeigen diese Entwicklung
anhand von Zahlen auf. Die Messungen der Wärmekapazität in dem Kühlwasser für eine vergleichende Untersuchung beider Verfahren erbrachten die
in Tabelle 1 zusammengestellten Werte.
Umweltfreundliches Verfahren ohne
Biozide und Phosphate
Um teure Instandhaltungs- und Wartungskosten zu vermeiden, ist bei herkömmlichen Reinigungsverfahren eine
aufwendige Vorbehandlung des Kühlwassers mittels Enthärtung, Osmose
und in regelmäßigen Abständen eine
Biozid-Phosphat-Zudosierung notwendig. Biozide sind toxisch und Phosphate sind teuer. Das Handling dieser Mischung benötigt geschultes Personal.
Die entleerten Rückstände müssen als
Sondermüll entsorgt werden.
Auch hier setzt die Paulytron-Technik gezielt an. Der Einsatz der Paulytron-KW-Anlage macht den Einsatz von
Bioziden und Phosphaten nicht mehr
notwendig. Erhebliche Kosten können
hier eingespart werden, die sich selbst
schon in einer kurz- bis mittelfristigen
Bild 2: Das Bedienungsmodul der Paulytron-Anlagen verfügt über einen 7“-Bildschirm für
Eingabe- und Meldungsanzeigen, die über RFID-Transponder übermittelt werden.
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Werkzeugkühlung
mit Biozid +Phosphat
in J/kg x K
Werkzeugkühlung
mit Paulytron
in J/kg x K
Differenz der
Wärmekapazität Δc 1
in J/kg x K/%
3985
4211
226/5,4
3961
4243
282/6,6
3957
4200
243/5,8
3993
4223
230/5,4
c =(P x t)/(m x Δt) in J
Tabelle 1: Wärmekapazität bei der Biozid-Phosphat-Werkzeugkühlung im Vergleich zum
Paulytron-Verfahren
betriebswirtschaftlichen Betrachtung
sehr kostenreduzierend auswirken und
die Amortisationszeit der Anlage nochmals deutlich verringern.
Der Paulysan-CW-Trennfilter entfernt dabei aus der Wassermasse alle Schwebeteilchen wie Rost, Ferrit,
abgestorbene Biofilmfetzen, Algen,
Staubpartikel, Schwermetalle, Karbonate usw. Der pH-Wert wird in den
leicht basischen Bereich verschoben.
Der integrierte Reaktor trennt die ionische Bindung zwischen Chloridionen und Metallen, wie z .B. Eisen und
Natrium, und bildet Cl2- und ClO2-Moleküle, die den Filter entkeimen. Die
im Kühlwasser befindlichen Karbonate werden im Reaktor auskristallisiert
und sofort in das Abwasser geleitet.
Dadurch wird für die Aufbereitung
des Kühlwassers kein Osmosewasser mehr gebraucht. Die abgetrennten Bestandteile (Rost, Kalk, Fett, Öl
usw.) werden vom gereinigten Wasser
getrennt und in einen Auffangbehälter
bzw. ins Abwasser abgeführt.
Das Filtermaterial muss frühestens
nach 8 bis 10 Jahren ausgetauscht
werden. Eine Wartung sollte alle 6 bis
12 Monate (belastungsabhängig) erfolgen.
Vergleich der verschiedenen
Kühlwasserdesinfektionsverfahren
Das Kühlwasser kann auch mit einer Biozid-Phosphat-Mischung, Chlorgas, Chlordioxid und Natriumhypochlorit entkeimt
werden. Auch im Vergleich der am meisten eingesetzten Kühlwasserdesinfektionsverfahren bieten die Paulytron-Kühlwasseranlagen deutliche Vorteile:
ÐÐ
Biozid-Phosphat-Mischung:
Die eingesetzten Biozide beinhalten hoch
konzentriertes Chlor und pH-Anpassungschemikalien. Dieses Verfahren
ist charakterisiert durch sehr hohe
Betriebskosten und große Ablagerungen, die durch die Auskristallisierung der eingesetzten Chemikalien
zusammen mit dem Rost, toter Biomasse, Fett, Ferrit usw. entstanden
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Bild 3: Kühlwasserzustand vor (links mit brauner Absetzschicht) und nach der Umstellung auf die Paulytron-Anlage (rechts im gereinigten
Zustand nach einem Monat Nutzung).
sind. Die Verstopfungen der Kapillaren und die Reduzierung des Durchflussquerschnittes der Kapillaren führen zu erhöhter Energieaufnahme
für die Kühlung der Maschinen und
Werkzeuge und dadurch zu erhöhten
Produktionskosten. Die Phosphatdosierung regt zudem die Vermehrung
und Entwicklung der Keime an, da
Phosphat ein Kraftfutter für alle Keime und Algen ist.
ÐÐ
Chlor oder Chlordioxidgas: Beim Einsatz dieser Einzelentkeimungsstoffe ist die Wirkung der eingesetzten
Stoffe nur bei erhöhten Dosierungen
gegeben. Die Dosierungen, entsprechend der Trinkwasserverordnung,
können die Abtötung der Keime und
Algen aber nicht gewährleisten. Sowohl für Chlorgas als auch für Chlordioxid sind Schutzanzüge beim Handling
als auch Schutzräume vorgeschrieben. Diese Stoffe sind sehr toxisch
und korrosiv bei der verwendeten
Konzentration. Chlordioxid ist nur
sehr kurz haltbar und die In-situ-Er-
zeugung komplex, teuer, toxisch und
explosionsgefährdet. Die entstandenen Chloride bleiben im Kühlwasser
und erhöhen die Korrosionen und die
Masse an Korrosionsprodukten.
ÐÐ
Natriumhypochlorit: Dieser Stoff wird
dem Kühlwasser entweder als Pulver
oder als Flüssigkeit zudosiert. Er ist
nur begrenzt haltbar. Als Pulver ist er
schwer dosierbar. Als hoch konzentrierte Lösung ist er sehr toxisch und
verursacht Verletzungen. Die entstandenen Chloride bleiben im Kühlwasser, was zu weiteren Korrosionen
und Korrosionsprodukten führt.
In den Paulytron-Anlagen dagegen wird
an Ort und Stelle produziert. Das Kühlwasser wird immer mit frisch produziertem Entkeimungsmittel gereinigt.
Da das Mittel im frischen Zustand neben Chlor und Chlordioxid auch Ozon
beinhaltet, ist die Entkeimungswirkung
sehr hoch. Das erlaubt die Behandlung
des Kühlwassers mit den Konzentrationen, die im Trinkwasser zugelassen
Der Hersteller wurde vom Stifterverband für die Wissenschaft mit dem Gütesiegel „Innovativ durch Forschung“ ausgezeichnet. Er wird außerdem durch
das MMWI gefördert.
sind. Alle Feststoffe, die mit dem Kühlwasser in Bewegung sind, werden aus
der Masse des Kühlwassers laufend
entfernt.
Fazit
Durch den Einsatz von Paulytron-Kühlwasser-Reinigungsanlagen ergeben
sich zusammenfassend für das Unternehmen, das solche Anlagen einsetzt,
eine ganze Reihe von Vorteilen:
ÐÐ
deutliche Energieeinsparungen durch
erhöhte Wärmeaufnahmefähigkeit
des Kühlwassers,
ÐÐ
Wegfall von teuren Bioziden und
Phosphaten für die Aufbereitung des
Kühlwassers,
ÐÐ
Vermeidung von Umweltbelastungen
und möglichen Entsorgungskosten,
ÐÐ
Einsparung von teuren Instandhaltungs-, Wartungs- und Reinigungskosten des Kühlwassersystems,
ÐÐ
Reduzierung der Korrosionen im
Kreislaufsystem,
ÐÐ
Wegfall der Handhabung hochtoxischer Behandlungsstoffe,
ÐÐ
höhere Produktivität und Produktqualität bei niedrigeren Fertigungskosten.
Das schonende Verfahren scheint auch
Potenziale für gießereitechnische Anwendungen zu enthalten, die von den angeführten Vorteilen partizipieren könnten.
Als gießereinahes Anwendungsbeispiel
kann die Kühlwasserbehandlung im
Kreislauf von Spritzgießmaschinen bei
Automobilzulieferern angeführt werden,
die das Paulytron-Verfahren bereits erfolgreich einsetzen. Bei einer Kühlwasseranlage für 150 Spritzgießmaschinen
konnten durch die Verfahrensumstellung von einer Chlorgemisch-Behandlung auf das Paulytron-Verfahren in Ver-
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bindung mit dem Paulysan-CW-Filter die
früher auf dem Kühlwasser als hellbraune Schicht optisch sichtbaren schwimmenden Reste, bestehend aus Rost, Öl,
Fett, Chemikalien, Algen, Biofilm und anderen Verunreinigungen, die regelmäßig
die Kapillaren der Spritzgießwerkzeuge
verstopften, signifikant reduziert werden (Bild 3). Nicht nur die hellbraune
Schicht verschwand nach kurzer Zeit,
auch die Verkeimung wurde um 3 % reduziert, die Biofilme ganz abgetötet und
ein verstopfungssicherer Fertigungsprozess geschaffen. Nicht zu vergessen ist
die Kühlwasserqualität, die nahezu der
Trinkwasserqualität entspricht.
Paulytron ist eine patentierte und geschützte Verfahrenstechnik der Pauly
GmbH, Leinfelden
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Hans-Jürgen Fischer, Geschäftsführer RAFI
UG, Heidelberg, (E-Mail: [email protected])
Weitere Informationen:
www.rafi-online.de
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