Problem

Dec 21, 2023

Der niedrige NPSHr-Wert zweier kompakter Drehkolbenpumpen gewährleistet eine präzise und zuverlässige Dekantierung von Wasser aus einem Vakuumtank, erklärt Roger Willis

Bis August 2017 wurden zwei Kreiselpumpen zum Umfüllen eines Feinkohlesieb-Vakuumtanks in einem Kohletagebau eines Unternehmens in Australien eingesetzt. Da der hohe NPSHr-Wert die Kapazität der Anlage reduzierte, beschloss die Leitung, beide Einheiten durch zwei Tornado T1-Drehkolbenpumpen des Herstellers Netzsch zu ersetzen.

Diese selbstansaugenden Verdrängerpumpen arbeiten mit zwei ineinandergreifenden Rotoren und transportieren das Fördermedium kontinuierlich von der Saug- zur Druckseite, was eine genaue Dosierung ermöglicht. Da sie mit einem sehr niedrigen NPSHr-Wert arbeiten und völlig unempfindlich gegenüber Kavitationseffekten sind, eignen sie sich besonders gut für die Aufgabe im australischen Bergwerk. Die beiden VSD-angetriebenen Einheiten sind seit August 2017 erfolgreich im Einsatz. Sie sorgen für niedrigere Flüssigkeitsstände im Vakuumbehälter.

In einem australischen Tagebau wird feiner Kohlenstaub aus einem Wasser-Kohlenstaub-Gemisch mit einer Temperatur von 25 °C gewonnen. „Dazu wird die Mischung zunächst horizontalen Bandfiltern zugeführt“, sagt Steve Weir, Business Development Manager bei der Netzsch-Tochter Australien. Dank der Schwerkraft wird Wasser in der Querrille des Filterbandes gesammelt und in eine Vakuumkammer geleitet. Flüssigkeitsringpumpen erzeugen in der Kammer ein Vakuum. Das Vakuum saugt die Flüssigkeit aus den Bandfiltern in den Vakuumtank. Während die Bandfilter kontinuierlich Wasser liefern, lässt der Vakuumtank nur eine bestimmte Menge Wasser zu. Die überschüssige Flüssigkeit muss aus dem Tank entfernt und zum nächsten Prozessschritt weitergepumpt werden. Bis August 2017 wurden zur Dekantierung dieses überschüssigen Wassers zwei Kreiselpumpen eingesetzt.

Allerdings waren diese Pumpen nicht ideal. „In Kreiselpumpen kommt es häufig zu Kavitation oder gasgefüllten Blasen. Sie reduzieren nicht nur die Effizienz des Systems, sondern machen auch eine genaue Dosierung unmöglich“, sagt Weir. „Dies wiederum begrenzte den Durchsatz des Systems.“ Daher beschloss das Management, die Pumpen durch andere Modelle zu ersetzen, von denen eine präzisere, zuverlässigere und effizientere Förderung des Prozesswassers erwartet wurde.

Die wesentliche Anforderung an die neuen Aggregate war ihre Eignung zur Förderung feststoffhaltiger Medien. Außerdem mussten sie eine Durchflussrate von 240 m³/h, einen Druck von 3 bar und einen NPSHr von 1,8 m aufweisen. Die Geschäftsführung entschied sich für zwei Drehkolbenpumpen der Tornado T1-Serie. Diese Pumpen erfüllen die Anforderungen des Tagebaubetreibers hinsichtlich Fördermenge, Druck, Fördermenge und Saugleistung; Darüber hinaus verfügen sie über äußerst praktische kompakte Abmessungen. Der entscheidende Vorteil gegenüber der bisherigen Technologie besteht darin, dass es sich bei diesen Modellen um selbstansaugende Verdrängerpumpen handelt, die eine kontinuierliche Förderung gewährleisten. Im Inneren der Pumpen befinden sich zwei synchronisierte, ineinander verschlungene Rotoren, die auf der Saugseite einen Unterdruck erzeugen und das Medium ohne Unterbrechung zu den Drehkolben befördern. Die Kolben befördern das Medium dann zur Druckseite.

Dieses Förderprinzip wirkt sich in der jeweiligen Anwendung sehr positiv aus. „Der Vakuumtank arbeitet mit einem sehr niedrigen Druck, was wiederum einen sehr niedrigen Eingangsdruck für die Wasseraufnahme aus dem Vakuumtank erzeugt“, sagt Weir. „Unsere Pumpen sind für diese Anwendung gut geeignet, da sie mit einem niedrigen NPSHr-Wert arbeiten.“ Sie sind daher unempfindlich gegenüber den Auswirkungen der Kavitation, die bei anderen Pumpentypen zu einem schnellen Ausfall führen kann. Darüber hinaus hängt die transportierte Menge von der Geschwindigkeit ab. Somit kann durch die Einstellung der Umdrehungen pro Minute die gewünschte Menge exakt dosiert werden. Beim Einsatz in der Mine in Australien beträgt die Drehzahl 218 U/min und die Fördermenge 240 m³/h. Die Partikelgrößen, die im Bereich von 0,5 mm liegen, stellen überhaupt kein Problem dar. Die Flüssigkeitsviskosität beträgt 5 mPas.

Ein wesentliches Merkmal von Drehkolbenpumpen ist, dass deren Getriebe- und Pumpenraum strikt voneinander getrennt sind. Dieses spezielle Gearbox Security System (GSS) stellt sicher, dass das Medium auch bei einem Ausfall der Wellendichtung nicht in das komplexe Getriebe gelangen kann. Das bedeutet eine hohe Betriebssicherheit. Andererseits kann Getriebeöl niemals in den Pumpenraum gelangen. Die Schmierung und Kühlung der Dichtung erfolgt über leicht zugängliche Spül- und Sperrwasseranschlüsse.

Seit August 2017 werden die beiden Pumpen eingesetzt, um überschüssiges Wasser aus dem Vakuumtank abzufüllen und in den Klär- bzw. Eindicktank zu fördern. Dort wird Wasser zurückgewonnen und anschließend in der Kohleaufbereitungsanlage wiederverwendet. Die beiden VSD-angetriebenen Tornado-Einheiten sorgen für einen stabilen und niedrigeren Flüssigkeitsstand im Vakuumbehälter. Das Vakuum zum Ableiten von Kohlefeinstoffen ist dadurch zuverlässiger. „Ein höheres Vakuum und ein gleichmäßigeres Vakuumniveau führen zu einer effizienteren Rückgewinnung von Feinkohle“, erklärt Weir.

Roger Willis ist dabeiNetzsch