Wie lässt sich der Wasserverbrauch bei der Papierherstellung senken?

In Europa werden 40 % des gesamten Süßwassers von der Industrie verbraucht. Neben der Lebensmittel-, Chemie-, Primärmetall- und Erdölraffinerieindustrie gehört die Papierindustrie zu den größten Wasserverbrauchern. In Slowenien und Schweden ist die Papierindustrie sogar der größte Abnehmer von Brauchwasser.
In den letzten zehn Jahren haben sich die Wasserkosten in einigen Regionen mehr als verdoppelt, was die Papierindustrie dazu veranlasst hat, diese Ausgaben genau unter die Lupe zu nehmen. Bezieht man die Kosten für die Abwasserentsorgung mit ein, ist der Effekt noch deutlicher.

Düsenschliff bedeutet Wasserverschwendung

Sprühdüsen sind das Herzstück aller Anwendungen, bei denen im gesamten Werk Wasser zum Einsatz kommt . Diese scheinbar einfachen Komponenten haben einen erheblichen Einfluss auf die Leistung und die Betriebskosten bei der Befeuchtung, Reinigung, Schmierung, Kantenbeschnitt, Bleichung, Abrollung, Verklebung und Dutzenden anderer Anwendungen.
Wenn Sprühdüsen verschleißen, werden ihre Öffnungen größer, und bei einem gegebenen Druck steigt die Durchflussmenge. Selbst ein geringer Düsenverschleiß, der visuell nicht erkennbar ist, kann extrem verschwenderisch sein und jährlich Zehntausende, manchmal sogar Hunderttausende Dollar an erhöhten Betriebskosten verursachen.

Abgenutzte Düsen, die über ihre Kapazität hinaus sprühen, verschwenden mehr als nur Wasser: Die Stromkosten steigen aufgrund des übermäßigen Pumpenbetriebs, und nicht zu vergessen sind die Kosten für den Chemikalienverbrauch, die ebenfalls steigen werden. Im Folgenden werden nur zwei Beispiele dafür aufgezeigt, wie schnell die Kosten steigen können.

Beispiel 1: Erhöhte Betriebskosten durch Duschen im Trocknerbereich

Eine Sprühanlage mit 70 Düsen, die ein Trennmittel auf das Trocknerfilz sprühen.

Daher würden für jede Anlage mit sechs Duschen im Trockenbereich die Kosten jährlich um fast 50.000 € steigen.

Beispiel 2: Abgeschlagene Dusche – erhöhte Betriebskosten

Eine Dusche mit 72 Düsen im Trockenbereich einer Pressenanlage, die aufgrund verschlissener Düsen mit 15 % Überlastung betrieben wird.

In einer Anlage mit zehn Duschen beläuft sich die jährliche Geldverschwendung schnell auf über eine halbe Million Euro.

Möglichkeiten zur Reduzierung des Wasserverbrauchs:

1: Verschlissene Sprühdüsen regelmäßig austauschen

Abgenutzte Sprühdüsen sind ein häufiges Problem in der Zellstoff- und Papierherstellung, was vor allem auf die verwendeten Chemikalien und das Wasser zurückzuführen ist. Viele Fabriken tauschen ihre Sprühdüsen jährlich aus. Je nach Anzahl und Art der Sprühvorgänge können die Kosten für Ersatzdüsen jedoch weitaus geringer sein als die Kosten für verschwendetes Wasser – selbst wenn die Düsen nur zu 15 bis 20 % abgenutzt sind.

Checkliste zur Wartung von Sprühdüsen

❏ DURCHFLUSS – JEDE DÜSE

Zentrifugalpumpen: Überwachen Sie die Anzeigen des Durchflussmessers, um Erhöhungen festzustellen, oder sammeln und messen Sie den Sprühnebel der Düse über einen bestimmten Zeitraum bei einem bestimmten Druck. Vergleichen Sie diese Messwerte anschließend mit den im Herstellerkatalog angegebenen Durchflussraten oder mit den Durchflussraten neuer, unbenutzter Düsen.
Verdrängerpumpen: Überwachen Sie den Druck in der Flüssigkeitsleitung auf Abnahmen; die Durchflussrate bleibt dabei konstant.

❏ SPRÜHDRUCK

Im Düsenverteiler Zentrifugalpumpen: Achten Sie auf einen Anstieg des versprühten Flüssigkeitsvolumens. (Der Sprühdruck bleibt voraussichtlich gleich.)
Verdrängerpumpen: Überwachen Sie das Manometer auf Druckabfälle und eine verminderte Wirkung auf die besprühten Oberflächen. (Das versprühte Flüssigkeitsvolumen bleibt voraussichtlich gleich.) Achten Sie außerdem auf Druckanstiege aufgrund verstopfter Düsen. Führen Sie eine Sichtprüfung auf Veränderungen der Sprühabdeckung durch.

❏ TROPFENGRÖSSE

Prüfen Sie die Ausbringungsergebnisse auf Veränderungen. Eine Zunahme der Tröpfchengröße lässt sich bei den meisten Anwendungen nicht visuell feststellen. Eine Erhöhung der Durchflussrate oder eine Verringerung des Sprühdrucks wirkt sich auf die Tröpfchengröße aus.

❏ AUFPRALL

Überprüfen Sie die Anwendungsergebnisse auf vorzeitigen Verschleiß des Gewebes und/oder Qualitätsprobleme beim Papier. Dies kann auf eine erhöhte Aufprallkraft hindeuten, die visuell nicht erkennbar ist.

❏ SPRÜHMUSTER

Prüfen Sie jede Düse visuell auf Veränderungen in der Gleichmäßigkeit des Sprühmusters. Überprüfen Sie den Sprühwinkel mit einem Winkelmesser. Messen Sie die Breite des Sprühmusters auf der besprühten Oberfläche.

2: Wechseln Sie das Düsenmaterial, um die Lebensdauer zu verlängern und eine optimale Leistung zu gewährleisten

Düsen aus härteren Werkstoffen bieten in der Regel eine längere Lebensdauer. Neben Standardwerkstoffen wie Messing und Edelstahl sind häufig auch langlebigere Sprühdüsen aus Spezialwerkstoffen, Hartmetallen oder mit Rubin-Düsenöffnungen erhältlich.
Düsen mit einer Düsenöffnung aus synthetischem Rubin werden häufig zum Beschnitt von Bahnen eingesetzt, da sie eine hervorragende Sprühpräzision für eine scharfe, klare Kante und eine bis zu 2000-mal höhere Verschleißfestigkeit als Messing bieten. Zudem bleibt der Sprühstrahl auch in frühen Verschleißstadien gleichmäßig.

Viele Vollstrahl-Duschedüsen sind auch mit Rubin- oder Saphir-Düsenöffnungen erhältlich. Eine länger anhaltend hohe Strahlintegrität bedeutet auch eine bessere Reinigung der Gewebe über einen längeren Zeitraum.

Abbildung 2 zeigt Standardwerte zur Abriebfestigkeit vieler dieser Materialien, um Ihnen bei der Entscheidung zu helfen, ob ein Wechsel in Betracht gezogen werden sollte.

3: Sprühdruck verringern, wenn die Leistung

Auch wenn dies nicht immer möglich ist, kann eine Verringerung des Drucks (wodurch sich die Flüssigkeitsgeschwindigkeit durch die Düse verlangsamt) dazu beitragen, die Abnutzungsrate der Düse zu verringern.

4: Verwenden Sie selbstreinigende Düsen oder Siebe, um die Düsen zu schützen und den Verschleiß zu minimieren

In vielen Anwendungsfällen werden Verschleiß und Verstopfung der Düsenöffnungen durch feste Schmutzpartikel in der versprühten Flüssigkeit verursacht. Dies tritt besonders häufig in Systemen auf, die eine kontinuierliche Wasserrückführung im Sprühbetrieb nutzen. In einem durchschnittlichen Produktionsprozess ermöglicht die Wasserrückführung etwa 17 Einsätze vor der Ableitung, im Gegensatz zu nur einem oder zwei Einsätzen ohne Rückführung.

Selbstreinigende Düsen verfügen über eine kolbenartige Konstruktion. Bei niedrigem Leitungsdruck zieht sich der Kolben zurück, um Verunreinigungen aus der Düsenöffnung zu entfernen. Selbstreinigende Düsen eignen sich aufgrund ihrer kompakten Bauweise ideal für den Einsatz in Sprühdüsen mit hohem Feststoffgehalt im Wasser sowie in Papiermaschinen.

Siebe oder Düsen mit integrierten Sieben fangen größere Partikel auf und verhindern, dass Verunreinigungen in die Düsenöffnung oder die Leitschaufel gelangen, wodurch der Verschleiß deutlich reduziert wird.

5: Verwenden Sie Spritzpistolen anstelle von offenen Schläuchen

Verwenden Sie für Reinigungsarbeiten im gesamten Werk Niederdruck-Spritzpistolen anstelle von offenen Schläuchen. Dadurch lässt sich der Wasserverbrauch um 50 % oder mehr senken. Außerdem wird die Verschwendung erheblich reduziert, wenn sichergestellt wird, dass das Wasser nur dann „läuft“, wenn es tatsächlich benötigt wird.

6: Automatisieren Sie die Reinigung Ihrer Behälter und/oder Tanks

Tanks und Behälter werden oft manuell von Mitarbeitern mit Schläuchen gereinigt oder indem der Tank bzw. Behälter mehrmals befüllt und entleert wird. Je nach Behältergröße können bei diesen Reinigungsmethoden bei jeder Reinigung Hunderte Liter Wasser verbraucht werden.

Automatisierte Tankreinigungssysteme sind eine effektive Alternative zur manuellen Reinigung. Einige Papierfabriken berichten von Einsparungen von bis zu 50.000 € pro Jahr und Lagerbehälter, allein durch die Umstellung auf automatisierte Reinigung.

Clean-in-Place-Systeme (CIP) nutzen Sprühdüsen, um eine kontrollierte, gründliche Reinigung und Spülung zu gewährleisten. Hochleistungsfähige, fluidgetriebene oder motorisierte Tankwaschanlagen sowie automatisierte Komplettsysteme sind weitere Optionen. Neben dem deutlich geringeren Wasserverbrauch im Vergleich zu manuellen und Befüll-/Entleerungsmethoden bietet die automatisierte Tankreinigung viele weitere Vorteile wie:

• Schnellere, gründlichere Reinigung
• Geringerer Einsatz teurer Chemikalien
• Geringere Entsorgungskosten
• Verbesserte Arbeitssicherheit
• Geringere Arbeitskosten und weniger Wartungsausfallzeiten.

Schlüsselfertige Systeme integrieren Pumpen, Sensoren, Motoren und Ventile, die darauf ausgelegt sind, die Leistung von Tankreinigungsdüsen zu optimieren. Die Systeme können so ausgestattet werden, dass die Reinigungsflüssigkeit in einem geschlossenen Kreislauf umgewälzt wird, wodurch ein Teil oder die gesamte Menge an Wasser und chemischen Reinigungslösungen wiederverwendet werden kann.

Optimierte Sprühsysteme tragen zu einer nachhaltigen und rentablen Zukunft bei

Sprühdüsen sind Präzisionskomponenten, die darauf ausgelegt sind, unter bestimmten Bedingungen eine bestimmte Leistung zu erbringen. Nur weil eine Düse sprüht, bedeutet das noch lange nicht, dass sie optimal funktioniert.

Wenn Sprüh-, Befeuchtungs-, Beschichtungs-, Reinigungs- und Bahnbeschnittvorgänge nicht optimiert sind, wird eine wertvolle natürliche Ressource verschwendet; darüber hinaus können viele andere kostspielige Probleme auftreten, wie zum Beispiel:

• Probleme bei der Qualitätskontrolle
• Ungeplante Produktionsausfälle
• Erhöhter Wartungsaufwand
• Erhöhter Verbrauch an teuren Chemikalien und Strom

Um sicherzustellen, dass Ihr System mit maximaler Effizienz arbeitet und kein Wasser verschwendet wird, sollten Sie zunächst eine Überprüfung Ihres Sprühsystems durchführen lassen. Eine solche Überprüfung wird in der Regel kostenlos angeboten und kann mehrere Stunden in Anspruch nehmen.

Die meisten Experten sind sich einig, dass Maßnahmen ergriffen werden müssen – und zwar entschlossen –, um sicherzustellen, dass die Welt auch in Zukunft über genügend sicheres Wasser verfügt! Im Interesse künftiger Generationen ist es unerlässlich, dass der sparsame Umgang mit Wasser nicht als unwichtige Nebensache betrachtet wird. Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie Sie den Wasserverbrauch in Ihrem Werk senken können, wenden Sie sich bitte direkt an uns.