- Fallstudie:
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Absaugung von Schweißrauch und Schleifstaub mit einem zentralen Filtersystem - Patronenfilter - Fallstudie:
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- ISO 9001 Zertifizierung
Neue Fallstudie: Absaugung von Schweißrauch und Schleifstaub mit einem zentralen Filtersystem - Patronenfilter
Neue Fallstudie
Problemstellung
Zambelli Technik ist ein metallverarbeitendes und mittelständisches Unternehmen in der Tschechischen Republik, das als Hersteller von Öfen und Kaminen und als Zulieferer der Automobilindustrie einen guten Namen genießt. Das exportorientierte Unternehmen ist in den letzten Jahren stark gewachsen und baute infolge dessen die Fertigungskapazitäten sukzessiv aus. Verfahrenstechnisch entstehen während der Produktion sowohl Schweißrauche als auch Schleifstäube.
Die Aufgabenstellung des Kunden war, eine Systemlösung zur Schadstofferfassung und Hallenlüftung zu erarbeiten. Die Schadstoffe sollten über eine zentrale Filteranlage abge-saugt werden, die bevorzugt außerhalb der Produktionshalle aufzustellen sei. Die gefil-terte Luft sollte während der Heizperiode über eine Sommer/Winterschaltung wieder in die Halle zurückgeführt werden können, um Ressourcen zu schonen und Heizkosten einzusparen.
Außerdem ist der Schweißrauch als brenn-bar einzustufen, da bei der Metallbearbei-tung Zündquellen z.B. beim Schleifen nicht auszuschließen sind und so zu einem Rohr-leitungs- und Filterbrand führen können. Konventionelle Prallplatten und Umlenken bieten hierzu keinen sicheren Schutz, so dass Brandschutzaufgaben bei der Anlagenpla-nung mit in Betracht zu ziehen sind.
Schweißrauche sind komplexe Stoffgemische aus Metalloxiden, Silikaten und Fluoriden, die bei Bearbeitungsverfahren wie z.B. Schwei-ßen, thermischem Schneiden und verwandten Arbeiten wie Löten, thermischem Spritzen und Flammhärten auftreten. Diese Rauche entstehen, wenn metallische Werkstoffe über die Siedetem-peratur erhitzt werden, in Gase übergehen, diese anschließend in der Luft abkühlen und zu ultra-feinen Partikeln auskondensieren. Diese Partikel, deren Durchmesser fast ausschließlich unter 1µm (< 0,001mm!) liegen, sind als stark gesundheits-gefährdend einzustufen, weil sie beim Einatmen bis in die Lungenbläschen des Körpers (Alveolen) vordringen können. Diese Schadstoffe können bei hoher Konzentration oder häufiger Exposition zu unmittelbaren Symptomen (Schwindelgefühl, Kopfschmerzen, Metallfieber) bis hin zu chro-nischen obstruktiven Atemwegserkrankungen (chronische Bronchitis, Asthma, Lungenkrebs) und Schädigungen des Zentralnervensystems (Parkinson’sche Erkrankung) führen.
Laut Gefahrstoff-Richtlinie 98/24/EG sind Arbeit-nehmer vor gefährlichen Stoffen zu schützen und Schweißrauch ist als solcher deklariert. Der allgemeine Grenzwert für A-Staub, d.h. für alveo-lengängige Partikel, beträgt 3 mg/m³ in Deutsch-land (siehe Technische Regeln für Gefahrstoffe TRGS 900). In der Regel treten im Atembereich des Schweißers bei Nichtanwendung lüftungs-technischer Maßnahmen – wie z.B. Absaugan-lagen - Schadstoffkonzentrationen auf, die die Vorgabe um ein Vielfaches überschreiten können. Bei hochlegierten Stählen, die in Summe mehr als 5 Gewichtsprozent an Legierungselementen wie Chrom, Nickel und Mangan enthalten, sind sogar niedrigere Grenzwerte für die Arbeitsumgebung des Arbeitnehmers verbindlich. Ein Umluftbetrieb der gefilterten Luft ist in diesem Fall grundsätzlich nicht erlaubt. Abweichend von diesem Grundsatz darf die in einem Arbeitsbereich abgesaugte Luft dorthin zurückgehführt werden, wenn sie unter Anwendung behördlicher oder berufsgenossen-schaftlich anerkannter Verfahren (z.B. Sicherheits-filter H13 als Nachfilter oder Energierückgewin-nung durch Wärmetauscher) oder Geräte (z.B. W3-geprüfte Geräte) ausreichend von solchen Stoffen gereinigt ist.
Informationen zum Stand der Technik zu dem Thema „Schweißrauch“ bieten BGR 220 und die TRGS 558 und zum Thema „Luftrückführung beim Umgang mit krebserzeugenden Gefahrstoffen“ TRGS 560.
Problemlösung
Wie im Infokasten beschrieben, sind die Parti-kel von Schweißrauch zu ca. 99% kleiner als 1µm und stellen höchste Ansprüche an das Filtermedium. Auf der einen Seite muss die Abscheidung der ultrafeinen Schadstoffe zuverlässig erfolgen, um die Arbeitsplatz- und Reinluftkonzentrationen mindestens unterhalb der bestehenden Grenzwerte zu gewährleisten, sollte aber auf der anderen Seite moderate Druckverluste bei langen Standzeiten der Filterpatronen aufweisen, um geringe Betriebskosten zu ermöglichen.
United Air Specialists hat innovative Filterpa-tronen mit Nanofasertechnologie seit 2007 im Portfolio, die diesen Ansprüche gewachsen sind. Sie gehören zu den besten im Markt verfügbaren Oberflächenfiltern. Der Vorteil der Filterpatronen hinsichtlich Abscheidelei-stung und Standzeit ist in einer ultradünnen, synthetischen Faser begründet, die während des Fertigungsprozesses mit Hilfe des Jet-Spinning-Verfahrens auf die Oberfläche des konventionellen Filtersubstrats aufgebracht wird und sich als feine Faserschicht darauf ausbildet (siehe Querschnitt). In dieser feinpo-rigen Schicht scheiden sich die Partikel ab und bilden einen Filterkuchen auf der Oberflä-che, der über Druckluft im Gerät automatisch abgereinigt werden kann und somit längere Standzeiten erreicht als konventionelle Filter-medien, bei denen sich die Partikel irreversibel ins Substrat ablagern.
Filtermedien mit PTFE-Membranen arbeiten im Grunde auch nach diesem Prinzip der Oberflächenfiltration, aber die PTFE-Fasern sind aufgrund des Meltblown-Fertigungs-verfahren dicker (ca. 1-10 µm) als UAS Nanofasern, was zur Folge hat, dass die Abscheideleistung und Standzeiten geringer sind.
