Taupunktmessung optimiert Gipskarton-Trocknung

Die Herstellung von Gipskartonplatten ist in hohem Maße von stabilen Feuchtebedingungen in den Trocknungsöfen abhängig. Da sich Temperatur und Luftfeuchte im Prozess innerhalb kürzester Zeit massiv verändern können, stoßen konventionelle Messverfahren in der Praxis oft an ihre Grenzen. In Zusammenarbeit mit Vaisala hat Saint-Gobain daher eine Lösung implementiert, die auf der Taupunktmessung basiert und die Prozessführung in den Trocknern deutlich robuster gestaltet.

Herausforderungen im industriellen Trocknungsprozess

Die Trocknung gilt branchenübergreifend als einer der energieintensivsten Prozessschritte. Bei der Gipskartonfertigung wird ein Gipsbrei auf Karton aufgebracht, ausgehärtet, geschnitten und anschließend im Ofen auf den gewünschten Ziel-Feuchtegehalt getrocknet. Dieser gesamte Ablauf vollzieht sich oft in weniger als einer Stunde. In den Öfen herrschen dabei, je nach Verfahren, Temperaturen von bis zu 300 °C, während der Feuchtegehalt der Luft stark schwankt. Saint-Gobain steuert hierbei die drei zentralen Stellgrößen Temperatur, Luftstrom und Luftfeuchte. Für eine präzise Regelung ist es daher entscheidend, dass verlässliche Messwerte kontinuierlich zur Verfügung stehen.

Der Taupunkt als verlässliche Messgröße

Jérôme Cantonnet, Teamleiter für den Trocknungsprozess bei Saint-Gobain, berichtet, dass Tests mit herkömmlichen Feuchte- und Temperatursensoren nicht die erforderliche Präzision lieferten. Als Alternative setzte das Unternehmen frühzeitig auf die Taupunktmessung. Der Grund: Während die relative Feuchte stark temperaturabhängig ist, dient der Taupunkt als absolutes Maß für den tatsächlichen Feuchtegehalt der Luft. Eine zusätzliche Hürde stellt dabei die Beständigkeit der Messtechnik bei den herrschenden Hochtemperaturen dar. Um diesen spezifischen Anforderungen gerecht zu werden, wurden die Taupunktsensoren gemeinsam mit Vaisala angepasst. Diese Partnerschaft besteht bereits seit dem Jahr 2010. Zum Einsatz kommt eine spezialisierte Ausführung der Taupunkt-, Temperatur- und Feuchtesonde Dmp6, die zudem Diagnosedaten zur Bewertung der Messzuverlässigkeit liefert.

Robuste Sensorik für extreme Umgebungen

In einer typischen Produktionsstätte für Gipskarton sind in der Regel vier Sonden vorgesehen: drei zur kontinuierlichen Überwachung der Öfen und eine weitere als Ersatz- sowie Kalibrierungseinheit. Technisch basiert das System auf der Drycap-Technologie. Hierbei wird ein kapazitiver Dünnfilm-Polymersensor mit einer intelligenten Autokalibrierfunktion kombiniert. Der Sensor reagiert auf Schwankungen der Umgebungsfeuchte durch die Aufnahme oder Abgabe von Wasserdampf, was die Kapazität verändert und in einen präzisen Feuchtemesswert übersetzt wird. In Kombination mit einem Temperatursensor wird daraus der Taupunkt ermittelt. Zu den wesentlichen Vorteilen zählen die hohe Kondensationsbeständigkeit, eine integrierte Heizfunktion zur schnellen Trocknung des Sensors sowie eine geringe Empfindlichkeit gegenüber Partikeln, Öldampf und Chemikalien.

Signifikante Effizienzsteigerung und Klimaziele

In Anwendungen mit geringer Feuchte sorgt die automatische Kalibrierung für eine langfristige Stabilität der Messung. Für den Betrieb der Öfen ist diese Genauigkeit direkt mit der Energieeffizienz verknüpft. Laut Cantonnet führt bereits eine geringfügige Abweichung des Taupunkts von etwa ±2 °C zu einem Effizienzverlust von bis zu 10 %. Angesichts einer Leistungsaufnahme von mehr als 30 MW bei einer Anlage im Raum Paris wird die wirtschaftliche Bedeutung dieser Präzision deutlich.

Gipskarton-Öfen werden üblicherweise mit Erdgas betrieben und nutzen elektrische Ventilatoren. Durch die exakte Überwachung können die Anlagen näher am optimalen Betriebspunkt gefahren werden, anstatt dauerhaft unter voller Last zu laufen. Im Zuge der Dekarbonisierungsstrategie hat Saint-Gobain zudem bereits zwei Werke vollständig elektrifiziert. Die Partner sehen in dieser messtechnischen Lösung ein zentrales Beispiel dafür, wie Prozessstabilität und Energieeinsparungen Hand in Hand gehen. Saint-Gobain verfolgt dabei das ambitionierte Ziel, bis spätestens 2050 treibhausgasneutral zu produzieren. Das bewährte Messkonzept soll künftig als Standard dienen, um Best Practices weltweit in die Produktionsstätten der Gruppe zu übertragen.