Nach TA Luft 2002 muss die Staubemission weiter reduziert werden. Eine der effektivsten Apparaturen hierfür sind Elektrofilter. Der Abscheidegrad lässt sich durch eine Vergrößerung der Filterfläche verbessern, womit aber eine überproportionale Kostenzunahme verbunden ist. Die Abscheidung kann kostengünstig dadurch erhöht werden, in dem am Gassenausgang wandnahe Strömungsbereiche zum Eingang rezirkuliert werden. Die Effizienzsteigerung basiert darauf, dass diese Bereiche nachweislich eine erhöhte Partikelkonzentration aufweisen. Erklären lässt sich dies mit Redispergierungsverlusten beim Niederschlagen des Staubes.
Im Rahmen des Projekts wurden Experimente mit einem Gassen-Elektrofilter mit Kalkstein und zwei Flugascheproben ausgeführt. Das Filter hat zwei Gassen mit einer Länge von 4.000 mm, einer Gassenbreite von 400 mm (einstellbar bis 500 mm) und einer Gassenhöhe von 700 mm. In jeder Gasse befinden sich 15 Sprühelektroden, die mittig in 250 mm-Schritten in Strömungsrichtung verteilt sind. Zunächst stand der Nachweis einer Konzentrationsprofilausbildung mit ansteigender Partikel-Konzentration zu den Niederschlagselektroden hin. Die Messungen erfolgten unter isokinetischer Probennahme mit dem PALAS Partikelzähler PCS-2000 am Gassenausgang. Für die Filterlänge von 4000 mm zeigt der Abscheider bereits bei 55 kV und einem Stromfluss von 0,5 mA/m2 eine Abscheideeffizienz von mehr als 99%. Der überwiegende Anteil des Staubes wird bereits unmittelbar im Eintrittsbereich abgeschieden, während im restlichen Filter bzw. an den Elektroden kaum Staub abgelagert war. Zur Ausbildung merklicher Partikel-Konzentration am Gassenausgangs wurde in den meisten Versuchen mit einer reduzierten Filterlänge gearbeitet und eine klare Tendenz zur Zunahme der Partikelkonzentration in Wandnähe (Niederschlagselektrode) nachgewiesen. In der nächsten Phase des Projekts wurde ein Teil des Luftstroms in Wandnähe über einen Schlitz abgesaugt und in den Hauptluftstrom vor den Filtereingang zurückgeführt. Die isokinetisch im Zentrum des Abluftrohrs gesammelten Proben wurden dem Partikelzähler zugeführt und analysiert. Zusätzlich wurde eine gravimetrische Analyse der Staubmenge an der gleichen Messstelle durchgeführt. Auf Grund der zwischen den Versuchen vollzogenen sorgfältigen Reinigung der Niederschlagselektroden sind zu Beginn der Experimente die Niederschlagselektroden frei von Staub. Deshalb löst sich zu Beginn wesentlich weniger Staub von den Niederschlags-Elektroden ab. Zusehends wird deren Oberfläche dann mit Staub beladen, und die Staubrückführung zeigt ihre Wirksamkeit, bzw. die Rezirkulation wird effektiver. Bspw. zeigen die Ergebnisse mit dem Partikelzähler sowie die gravimetrische Analyse durch die Rezirkulation von 19% des durchgesetzten Volumenstroms eine Verbesserung des Abscheidewirkungsgrads von zuvor 98,1% auf dann 99,2%. Zur Reproduzierbarkeit der Ergebnisse werden derzeit noch weitere Versuche ausgeführt.
Die erfolgreichen Ergebnisse der Rezirkulation liefern neue Perspektiven zur Abscheideverbesserung, - insbesondere für bereits vorhandene Filter. Damit ist es möglich, mit beschränktem Nachrüstungsaufwand auch strengere gesetzliche Auflagen zu erreichen.
"Das Ziel des Vorhabens wurde teilweise erreicht."
Bearbeitet wurde das Forschungsthema von 03/08 bis 06/10 an der Technischen Universität Dortmund (44221 Dortmund, Tel.: 0231/755-6088) unter Leitung von Prof. Dr. P. Walzel (Leiter der Forschungsstelle Prof. Dr. P. Walzel).
Das IGF-Vorhaben Nr. 15538 N der Forschungsvereinigung Forschungs-Gesellschaft Verfahrens-Technik e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.