2005 - Emissionskontrolle von Reaktivgas aus einer Papierlaminiermaschine



In Zusammenarbeit mit dem zweigrössten Hersteller von Verpackungen für flüssige Lebensmittel (SIG Combibloc) wurde eine innovative Absaugung zur Neutralisation von Reaktivgas aus einer Papierlaminiermaschine entwickelt. Eine grosse Herausforderung in der Planungsarbeit war es hohe Konzentrationen von Reaktivgas wo benötigt zu gewährleisten und gleichzeitig die Arbeitsplatzkonzentration in der Nähe, der offen kunstruierten Maschine, möglichst gering zu halten.

Vorstudien mit einem 2D-Modell der Maschine waren nicht ausreichend um alle herrschenden Strömungsformen abzubilden. Ein vereinfachtes 3D-Modell, welches alle relevanten Teile der komplexen Maschine enthielt, war notwendig um genaue Prognosen zu erstellen.

Die treibende Kraft der Luftbewegung und damit des Trasportes von Reaktivgas (welches als Haftungsvermittler eingesetzt wird) von der Reaktionszone im Inneren der Laminiermaschine nach aussen ist eine Grenzschichtströmung, hervorgerufen durch die schnell bewegte Papierbahn und rotierende Walzen. Ein physikalisch korrektes Simulationsergebnis dieser Schleppströmung war eine Voraussetzung für die korrekte Simulation der Luftströmung in und um die Maschine. Auf Grund der unzugänglichkeit experimenteller Daten während des Betriebs wurde in den Simulationen der schlimmste Fall angenommen und ein Turbulenzmodell und ein Gitter gewählt, welches den Massentransport in der Grenzschicht und somit die Emission von (Tracer)Gas aus der Maschine maximierte. Die CFD Simulationen wurden mit dem Geometriepreprozessor Gambit und dem finite Volumen Solver Fluent durchgeführt.

Die Ergebnisse der Analyse der Emissionswege aus der Maschine waren verblüffend und führten zu der Konstruktion einer effektiven Absaugung relativ weit von der Emissionsquelle entfernt. Die Gewählte Position sichert eine geringe Störung der sensiblen Strömung innerhalb der Maschine und verhindert diffusive Mischung, verdünnung und Kontamination der Arbeitsplätze. Der Effekt der neuen Absaugung ist eine merklich bessere Luftqualität in der Nähe der Maschine und der gesamten Werkshalle (Einhaltung vom MAK-Wert). Die Produktqualität ist durch die Absaugung unbeeinflusst, was ein wichtiger Punkt in dieser Arbeit war.

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