Freiflächenlackieranlagen

FREIFLÄCHENLACKIERANLAGEN MIT TECHNOLOGIE ZUR LIQUIDIERUNG FLÜCHTIGER ORGANISCHER VERBINDUNGEN (VOC) IN DER ANSCHLIESSENDEN GRUNDSTRUKTUR

• Lackieranlagen für großformatige Bauteile, Schienen- und Straßenfahrzeuge, Container und Stahlkonstruktionen
• Freiflächenlackieranlagen unter Verwendung einer sektionalen Be- und Entlüftung mittels Deckendüsen
• Systeme zur Liquidierung flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) für Lackierereien
• Kombinierte Spritz- und Trockenkabinen mit sektionalem Be- und Entlüftungssystem
• Rekonstruktion, Modernisierung und Ökologisierung von Lackierereien

Die Firma HK ENGINEERING s.r.o. bietet die Projektierung und Realisierung von Systemen zur Oberflächenbehandlung, insbesondere Lackiertechnologien unter Nutzung einer Be- und Entlüftung mittels sog. Weitwurf-Deckendüsen. Diese Technologie ermöglicht eine deutliche Reduktion der Investitions- und vor allem der Betriebskosten, indem die zu- und abgeleitete Luftmenge verringert wird und das Lackieren großformatiger Teile (z. B. Stahlkonstruktionen) mitten in der Fertigungshalle erfolgen kann, ohne dass eine Lackierkabine eingerichtet werden müsste.

Die Oberflächenbehandlung von großformatigen Objekten wie z. B. Schienen- und Straßenfahrzeugen, Stahlkonstruktionen, Containern u. Ä. erfordert in klassischen geschlossenen Kabinen die Zu- und Ableitung großer Luftmengen über die gesamte Fläche der Kabine. Dies führt zu einem enorm hohen Energieverbrauch und erfordert bei Verwendung lösungsmittelhaltiger Farben außerdem aufwendige Technologien zur Abscheidung der flüchtigen organischen Verbindungen aus der Abluft. Eine weitere Erschwernis besteht darin, dass großformatige und schwere Objekte in geschlossenen Lackierkabinen praktisch nicht bewegt werden können.

Eine Lösung dieser Problematik vor allem für großformatige Stahlkonstruktionen, Rahmen und Teile großer Container u. Ä. bietet eine Freiflächenlackieranlage unter Verwendung sog. Weitwurf-Deckendüsen, die es ermöglichen, erhitzte Luft aus einer Höhe von bis zu 20 m gezielt bis auf den Boden des Lackierbereichs oder der Fertigungshalle zu leiten.

Das System der sektionalen Be- und Entlüftung mittels Deckendüsen gestattet eine präzise Luftzuleitung, da die Düsen durch Servomotoren verstellt werden können. Dank einer variablen Geometrie lässt sich die Luft so aus verschiedenen Richtungen heranleiten.

Die Ansaugung erfolgt in der jeweils aktiven Sektion durch Bodenkanäle unter Mitwirkung von Luftklappen im Hallenboden.

Beschreibung der Weitwurf-Deckendüsen und ihrer Funktion:

Bei den von HK ENGINEERING s.r.o. erfolgreich eingesetzten Weitwurf-Deckendüsen handelt es sich im Prinzip um eine für den gegebenen Verwendungszweck regulierbare hoch induktive Wirbelstromöffnung mit einer in die Verbindungskammer integrierten Wirbelkammer aus einem speziellen Kiemenblech und einer vertikal verstellbaren Regulierung der Weitwurfdüse.

Nach dem Eintritt in die Verbindungskammer strömt die Prozessluft über Leitelemente tangential in die Wirbelkammer, wo ein intensiver Wirbelstrom entsteht. Die Luft tritt durch eine verstellbare Regulierdüse (Weitwurfdüse) aus, die je nach ihrer Position und ihrer Einstellung die Stärke und die Breite des austretenden Wirbelstroms beeinflusst.

Die durch die Führungselemente tangential in die Verbindungskammer strömende Luft bewirkt in der Wirbelkammer einen intensiven Wirbelstrom. In Abhängigkeit von der vertikalen Position der Düse verändern sich die folgenden Faktoren, welche die Form des austretenden Luftstroms bestimmen:

• Menge der oberhalb der Düse eintretenden Luft und Wirbelintensität der austretenden Luft. Da die oberhalb der Düse zugeführte Luft nicht entlang der Kontur der Düse strömt, sondern als vertikaler Strom im Innern der Düse (die Düse hat eine gleichrichtende Wirkung), reduziert sich bei einer niedrigen Position der Düse die Wirbelintensität der austretenden Luft. Bei einer hohen Düsenposition strömt die Luft dagegen entlang der inneren Kontur der Düse und verlässt wirbelnd den Düsenspalt zwischen ihrer inneren Kontur und der Stirnmaske.
• Größe des Düsenspalts, welcher zwischen der Kontur der Regulierdüse und der radial hervortretenden Kontur der Stirnmaske entsteht. Die Größe des Spalts beeinflusst die Ablenkung und die Intensität des austretenden Wirbelstroms.

Durch die Position der Düsen lässt sich somit das Wirbelverhalten der Luft so verändern, dass sowohl horizontale als auch vertikale Ströme mit variabler Induktion und Reichweite des Luftstroms entstehen.

Realisierungsbeispiel einer zweischiffigen Fertigungshalle mit Freiflächenlackieranlage für Stahlteile unter Verwendung einer Be- und Entlüftung mit Deckendüsen oberhalb des Portalkrans und einer Technologie zur Liquidierung der Emissionen mit Vorkonzentration der VOC an einem Zeolith-Rotationskonzentrator und regenerativer Verbrennung in einer unten angeordneten Oxidationseinheit (RTO). Links befindet sich der Block des Zeolith-Rotationskonzentrators mit zwei Haupt-Saugventilatoren, rechts die Einheit zur regenerativen thermischen Oxidation (RTO) mit Desorptions-Hilfsheizung.

Zur Veranschaulichung der realisierten Anlage dient das folgende 3D-Modell.

Dieses realisierte Projekt weist die folgenden Grundparameter auf: Lackierfläche 2 x (36 x 13 m), unterteilt in 24 Sektionen, wobei 2 beliebige Sektionen gleichzeitig in Betrieb stehen können, die Technologie zur Liquidierung der VOC ist auf ein Eingangsvolumen kontaminierter Prozessluft von ca. 75.000 Nm³/h ausgelegt.

3D-Modell einer Freiflächenlackieranlage mit sektionaler Be- und Entlüftung unter Verwendung von Weitwurf-Deckendüsen und einer Technologie zur Liquidierung der VOC-Emissionen.

Prinzip der Be- und Entlüftung mit Weitwurfdüsentechnik

Aus der schematischen Darstellung geht hervor, dass der Hauptstrom der in die entsprechende Sektion des Lackierbereichs geführten Frischluft durch die spezielle Konstruktion der konkreten Deckendüse und den erzeugten Wirbelstrom aus der Umgebung sog. indizierte Luft ansaugt (siehe weiter unten in diesem Angebot die Funktionsbeschreibung der Deckendüse), so dass es zu keiner Streuung der gezielt zugeführten Luft und damit auch nicht der zu viel versprühten Farbe in den Bereich der übrigen, nicht aktiven Sektionen kommt, sofern sich unter den Deckendüsen ein Absaugkanal im Boden befindet. Vielmehr sorgt die zugeführte Luft dank der Energie, die sie durch die Deckendüse erhalten hat, dafür, dass die mitgerissenen Farbpartikel bis zum entsprechenden Absaugort befördert werden.

Die Grundmerkmale des Systems der sektionalen Be- und Entlüftung mittels Deckendüsen lassen sich in folgende Punkte zusammenfassen:

• gezielte Zufuhr von Prozessluft in den aktiven Sektor des Lackierbereichs,
• Zuführung erwärmter Frischluft aus einer Höhe von bis zu 20 m bis zum Boden,
• hohe Effizienz der Schadstoffableitung aus der aktiven Sektion,
• sektionaler Betrieb im gesamten Arbeitsbereich (die Be- und Entlüftung erfolgt nur dort, wo Anstrichstoffe oder Lösungsmittel zum Einsatz kommen),
• Erwärmung der zugeleiteten Luft um etwa 3 °C gegenüber der Temperatur in der Halle,
• hohe Energieeinsparungen durch den sektionalen Betrieb,
• niedrige Betriebskosten,
• Spritzen in den aktuell entlüfteten Sektionen.

Die Firma HK ENGINEERING s.r.o. befasst sich daneben auch mit der Rekonstruktion und Ökologisierung bestehender Lackierereien oder Lackierkabinen. Die Rekonstruktion besteht in der Modernisierung des eigentlichen Farbauftrags, der Lufttechnik, der Filtrierung fester Schadstoffe (Aerosole aus zu viel versprühten Farben) und vor allem in der Liquidierung der in der Abluft enthaltenen flüchtigen organischen Verbindungen (VOC).

Technologien zur Liquidierung flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) für große Lackierereien bzw. Freiflächenlackieranlagen.

Für Lackierereien und andere Betriebe, wo mit Anstrichmaterialien auf Basis organischer Lösungsmittel gearbeitet wird, projektiert und liefert die Firma HK ENGINEERING s.r.o. im langjährigen Betrieb bewährte Systeme zur Abscheidung flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) aus der Abluft. Es handelt sich um folgende Technologien, die vor allem bei hohen Abluftmengen und relativ niedrigen VOC-Konzentrationen Anwendung finden:

• Zeolith-Rotationskonzentrator + regenerative thermische Oxidation (RTO) mit Desorptions-Hilfsheizung – kontinuierlicher Adsorptions-, Desorptions- und Oxidationsprozess (Verbrennung der VOC) – gegenwärtig die weltweit verbreitetste und günstigste Konzeption. Dieses System hat gegenüber den im Folgenden beschriebenen Technologien statischer Aktivkohle-Konzentratoren zahlreiche Vorteile, da es praktisch unempfindlich gegenüber der Zusammensetzung der VOC ist und darüber hinaus die Zeolithe im Unterschied zu Aktivkohle nicht brennbar und hydrophob sind (d. h. sie absorbieren keine Luftfeuchtigkeit). Diese weltweit bekannte und sehr verbreitete Technologie ist sehr zuverlässig, universell einsetzbar und vor allem sicher.
• Statische Aktivkohle-Konzentratoren + katalytische rekuperative Oxidationseinheit (TO) oder regenerative Oxidationseinheit (RTO) – unterbrochener, diskreter Adsorptions-, Desorptions- und Oxidationsprozess (Verbrennung der VOC). Die Konzentratoren werden nach Adsorption der VOC umgeschaltet und durch Heißluft aus der Oxidationseinheit desorbiert. Diese Technologie lässt sich bei genauer Kenntnis der Zusammensetzung der verwendeten Anstrichstoffe in begrenztem Maße einsetzen. Andernfalls würden die negativen Eigenschaften der Aktivkohle bei wiederholter Adsorption und Niedertemperatur-Desorption sowie im Falle der Verwendung eines Katalysators dessen Empfindlichkeit gegenüber sog. katalytischen Giften zutage treten. Bei Nichtbeachtung dieser beiden Punkte büßt das gesamte System sehr rasch seine Funktionsfähigkeit ein. Diese Technologie kommt gegenwärtig praktisch nicht zur Anwendung.

Der Einsatz der genannten Technologien zur Liquidierung der VOC-Emissionen ist hinsichtlich der Investitions- und Betriebskosten am geeignetsten für stationäre Schadstoffquellen, die stündlich eine Abgasmenge im Bereich von einigen Zehntausend bis Hunderttausend m3 mit einem VOC-Anteil von einigen Zehn bis Hundert mg/m³ produzieren.

Im genannten Fall, wie er gerade bei großen Lackierereien gegeben ist, lässt sich von den Investitions- und Betriebskosten her jede Art der direkten thermischen Liquidierung der VOC nur schwer vertreten.

In manchen spezifischen Fällen (geringe Abluftmengen und hohe Konzentrationen) lassen sich auch die folgenden Technologien zur Liquidierung der VOC-Emissionen selbständig nutzen:

• Regenerative thermische Oxidationseinheiten (RTO)
• Katalytische Oxidationseinheiten zur katalytischen Oxidation der VOC bei niedrigen Temperaturen
• Rekuperative thermische Oxidationseinheiten (TO)

Eine weitere Möglichkeit, die sich durch extrem niedrige Anschaffungskosten, dafür jedoch sehr hohe Betriebskosten auszeichnet, ist folgende:

• Adsorptions- und Filtrationssysteme für VOC.

Auf Wunsch des Bauherrn werden alle technologischen Anlagen schlüsselfertig geliefert.