Wie Betriebe die Staubabsaugung in der Industrie auslegen

Staubabsaugung in der Industrie hält Stäube dort zurück, wo sie entstehen, und entscheidet damit über zwei Dinge zugleich: über die Belastung der Beschäftigten und über die Explosionsgefahr im Betrieb. Beide Fragen hängen an derselben Anlage, werden in der Praxis aber oft getrennt behandelt, weil der Arbeitsschutz beim Sicherheitsbeauftragten liegt und die Anlagentechnik bei der Instandhaltung.

Welche Aufgabe erfüllt eine Staubabsaugung in der Industrie?

Eine Staubabsaugung erfasst Stäube an der Entstehungsstelle, führt sie über ein Rohrsystem einem Filter zu und gibt die gereinigte Luft an die Halle oder ins Freie zurück. Entscheidend ist die Erfassung, nicht die Filterleistung: Was an der Maschine vorbeizieht, holt keine Anlage mehr ein.

Daraus folgt die Reihenfolge jeder Auslegung. Zuerst steht die Erfassungsstelle, also Haube, Absaugarm oder gekapselte Maschine. Danach wird der Volumenstrom bestimmt, der an dieser Stelle nötig ist. Erst zuletzt fallen Filter und Ventilator, weil beide sich aus dem Volumenstrom ergeben und nicht umgekehrt.

Betriebe, die in dieser Reihenfolge vorgehen, bauen in der Regel kleiner und sparsamer. Wird dagegen von der Filterfläche her geplant, entstehen Anlagen, die rechnerisch genügen, an der Maschine aber zu wenig Sog aufbauen, weil Hauben und Rohrführung zu spät betrachtet wurden.

Wo in der Fertigung entstehen die kritischen Stäube?

Kritische Stäube entstehen überall dort, wo Werkstoff mechanisch abgetragen wird oder Schüttgut in Bewegung gerät. In der Metallbearbeitung sind das Schleifen, Trennen und Schweißen, in der Holzbearbeitung Sägen und Fräsen, in der Lebensmittel- und Futtermittelbranche das Umschlagen von Mehl, Getreide und Trockenprodukten.

Die Branchen unterscheiden sich weniger in der Menge als in der Eigenschaft des Staubs. Metallstaub aus Aluminium verhält sich anders als Holzstaub, und Mehlstaub verhält sich anders als Quarzstaub aus dem Steinbereich. Diese Unterschiede bestimmen später die Filterklasse, die Ableitung statischer Ladung und die Frage, ob eine Rückführung der Reinluft in die Halle überhaupt zulässig ist.

Hinzu kommt eine Stelle, die bei der Planung regelmäßig untergeht: der Weg des Staubs nach der Abscheidung. Sammelbehälter, Entleerung und Transport gehören zum selben Problem, weil beim Entleeren wieder Staub frei wird.

Warum sind brennbare Stäube ein eigenes Thema?

Brennbare Stäube sind ein eigenes Thema, weil sie nicht nur die Atemwege belasten, sondern eine explosionsfähige Atmosphäre bilden können. Nach Angaben des Anlagenbauers Kiekens bilden dabei nur Stäube mit einer Korngröße unter 0,5 Millimetern eine solche Atmosphäre, feinere Anteile sind also gefährlicher als die sichtbare Staubschicht auf der Maschine.

Die Heftigkeit einer Staubexplosion wird über den KSt-Wert in Klassen eingeteilt. Staubexplosionsklasse St 1 reicht bis 200 bar mal Meter je Sekunde und umfasst unter anderem Holz und Mehl, St 2 liegt zwischen 200 und 300 und umfasst Aluminium und Kohle, St 3 beginnt oberhalb von 300 und betrifft etwa Magnesium. Die Einteilung erklärt, warum zwei Betriebe mit ähnlicher Staubmenge völlig verschiedene Schutzkonzepte brauchen.

Den rechtlichen Rahmen setzen die beiden ATEX-Richtlinien, eine für Betreiber von Anlagen und eine für deren Hersteller. Sie sind in der Europäischen Union seit 2006 verbindlich. In Deutschland greifen zusätzlich die Gefahrstoffverordnung und die Betriebssicherheitsverordnung, aus denen die Pflicht zur Gefährdungsbeurteilung und zum Explosionsschutzdokument folgt.

Für die Anlagentechnik heißt das: Filter, Rohrleitung und Sammelbehälter sind Teil des Schutzkonzepts, nicht Zubehör. Wie weit das reicht, zeigt sich beim Entfernen brennbarer Stäube, wo Ableitung statischer Ladung, Druckentlastung und Entkopplung zwischen Anlage und Halle zusammengedacht werden müssen.

Damit verschiebt sich die Frage von der Anlage zur Luft, die sie zurückgibt.

Welche Grenzwerte gelten für Staub am Arbeitsplatz?

Für Staub am Arbeitsplatz gilt in Deutschland der Allgemeine Staubgrenzwert aus den Technischen Regeln für Gefahrstoffe. Er unterscheidet die einatembare Fraktion und die alveolengängige Fraktion, also den Anteil, der bis in die Lungenbläschen vordringt, und er ist unabhängig davon zu beachten, ob für den konkreten Stoff ein eigener Grenzwert besteht.

Daneben führt die Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung Messungen und Handlungshilfen, auf die sich Betriebe bei der Gefährdungsbeurteilung stützen. Für krebserzeugende Stäube wie Quarzfeinstaub oder Hartholzstaub gelten eigene, strengere Regeln, bei denen die Absaugung nicht mehr eine von mehreren Maßnahmen ist, sondern die erste.

Zahlenwerte aus älteren Veröffentlichungen taugen hier nicht. Die Technischen Regeln werden fortgeschrieben, und wer einen Wert übernimmt, ohne den Stand zu prüfen, dokumentiert eine Anforderung, die nicht mehr gilt. Verlässlich ist nur die jeweils aktuelle Fassung samt Ausgabedatum.

Welcher Wert am Ende eingehalten wird, hängt weniger an der Vorschrift als an der Filterstufe, die ihn tragen soll.

Welche Filterstufen kommen in Absauganlagen zum Einsatz?

In Absauganlagen arbeiten meist mehrere Stufen hintereinander: ein Vorabscheider für grobe Partikel und Funken, ein Haupt- oder Patronenfilter für den Hauptteil der Staubfracht und, je nach Stoff, eine Nachfilterstufe. Die Trennleistung der letzten Stufe entscheidet darüber, ob die Luft in die Halle zurückgeführt werden darf.

Die Einteilung erfolgt über Filterklassen nach den europäischen Normenreihen für Luftfilter und für Schwebstofffilter. Je feiner die Klasse, desto höher der Druckverlust und desto größer die Leistung, die der Ventilator dauerhaft aufbringen muss. Wo eine Rückführung geplant ist, kommen Schwebstofffilter ins Spiel, deren Einsatzgrenzen sich an der Abscheideleistung für die kritische Partikelgröße bemessen. Welche Klasse dafür nötig ist, entscheidet sich an den Trennstufen eines Schwebstofffilters und am Stoff, nicht an der Hallengröße.

Zwischen Filterklasse und Betriebskosten besteht dabei ein direkter Zusammenhang, der erst im zweiten Betriebsjahr sichtbar wird.

Was kostet der Betrieb einer Absauganlage über die Laufzeit?

Über die Laufzeit entstehen die Kosten einer Absauganlage an drei Stellen: beim Strom für den Ventilator, bei den Filtermedien und bei der Instandhaltung. Der Anschaffungspreis tritt dahinter zurück, weil eine Anlage zehn Jahre und länger läuft.

Der Stromanteil hängt am Volumenstrom und am Druckverlust. Beide wachsen, wenn Filter zusetzen oder Rohrleitungen verschmutzen, weshalb eine Anlage ohne Überwachung schleichend teurer wird, ohne dass es jemand bemerkt. Drehzahlgeregelte Antriebe fangen einen Teil davon ab, indem sie die Leistung an den tatsächlichen Bedarf anpassen statt dauerhaft gegen eine Drossel zu arbeiten.

Die Filtermedien folgen keinem festen Kalender, sondern dem Differenzdruck. Ein fest gesetztes Wartungsintervall ersetzt die Messung nicht, es schützt nur davor, die Messung zu vergessen.

Damit rückt die Frage in den Vordergrund, wer die Anlage im Blick behält.

Wie wird eine Absauganlage im Betrieb instand gehalten?

Instand gehalten wird eine Absauganlage über wiederkehrende Prüfungen an Filter, Ventilator, Rohrleitung und Erfassungsstelle. Geprüft werden Differenzdruck, Dichtheit, Lagerzustand und die Frage, ob an den Hauben noch der Volumenstrom anliegt, für den sie ausgelegt wurden.

Betriebe mit eigener Instandhaltung planen diese Arbeiten selbst und halten Verschleißteile vor. Betriebe ohne eigene Technik binden sie in einen Wartungsvertrag ein, was die Reaktionszeit bei einem Stillstand regelt und zugleich die Dokumentation sichert, die bei einer Prüfung durch die Aufsicht verlangt wird.

Eine eigene Rolle spielt der Ventilator, weil er als einziges Bauteil dauerhaft unter Last läuft. Unwucht, Verschleiß am Laufrad und Lagerschäden kündigen sich über Schwingung und Geräusch an, und wie diese Anzeichen bewertet werden, zeigt die Instandhaltung von Radialventilatoren im Einzelnen.

Wer die Anlage betreut, ist damit geklärt. Offen bleibt, woran sich ein geeigneter Anbieter erkennen lässt.

Woran erkennt ein Betrieb einen geeigneten Anbieter für Absaugtechnik?

Ein geeigneter Anbieter für Absaugtechnik lässt sich daran erkennen, dass er vor dem Angebot misst. Wer ohne Begehung einen Volumenstrom nennt, verkauft eine Anlage aus dem Katalog, und die passt zur Halle nur zufällig.

Belastbar sind daneben vor allem drei weitere Merkmale. Erstens die Bereitschaft, die Gefährdungsbeurteilung des Betriebs zu lesen und das Schutzkonzept darauf zu beziehen, statt es nachzureichen. Zweitens eine Abnahme mit Messprotokoll, in dem der erreichte Volumenstrom je Erfassungsstelle steht und nicht nur die Leistung des Ventilators. Drittens eine Aussage zur Ersatzteilversorgung über die erwartete Laufzeit, weil ein Filtergehäuse länger steht als mancher Hersteller.

Der Markt selbst ist kleinteilig und reicht vom Komponentenlieferanten bis zum Anlagenbauer mit eigener Fertigung, wie der Blick auf die Anbieter von Absauganlagen zeigt. Für die Auswahl ist die Größe des Hauses weniger aussagekräftig als die Frage, ob er die Branche und ihren Staub kennt.

Wann lohnt sich der Austausch einer bestehenden Absauganlage?

Der Austausch lohnt sich, sobald eine bestehende Anlage die Erfassung nicht mehr sicherstellt oder ihr Energiebedarf in keinem Verhältnis mehr zur Leistung steht. Beides lässt sich messen, das eine am Volumenstrom an der Haube, das andere an der Leistungsaufnahme im Verhältnis zur geförderten Luftmenge.

Dafür sprechen zusätzlich mehrere typische Anlässe. Eine Änderung im Fertigungsverfahren, die einen anderen Staub erzeugt, als die Anlage je abscheiden sollte. Eine Erweiterung der Fertigung, bei der eine weitere Erfassungsstelle an ein System gehängt wird, das dafür nie ausgelegt war. Und eine Nachrüstung im Explosionsschutz, bei der die Kosten für Druckentlastung und Entkopplung in die Nähe einer neuen Anlage geraten.

Gegen einen Austausch spricht, wenn Gehäuse und Rohrnetz tragfähig sind und nur die Regelung fehlt. In diesem Fall bringt ein drehzahlgeregelter Antrieb mit Differenzdrucküberwachung den größten Teil des Nutzens, ohne dass die Fertigung für einen Umbau stillsteht.