Das Forschungsprojekt wurde am Institut für Partikeltechnologie der Bergischen Universität Wuppertal durchgeführt.
Die Ergebnisse lassen sich in die Bereiche „Staubfreisetzung vom Förderbandabwurf“ und „Staubabscheidung mithilfe von elektrostatisch unterstützten Zweistoffdüsen“ unterteilen. Zusätzliche Erkenntnisse entstehen durch deren gekoppelte Betrachtung.
Zur Betrachtung der Staubfreisetzung wurde grober (x50,3 = 980 µm) und feiner (x50,3 = 3,6 µm) Kalkstein mit einem Förderband in einen Windkanal abgeworfen. Durch unterschiedliche Versuchsaufbauten konnte die Staubfreisetzung in unterschiedlichen Phasen des Abwurfs gemessen werden. Dabei wurden Abwurfmenge, Bandgeschwindigkeit und Anströmgeschwindigkeit variiert. Es wurden systematische Unterschiede zwischen den beiden Materialien festgestellt. Die Staubfreisetzung des feinen Materials findet hauptsächlich während des Fallens statt, während die Staubfreisetzung beim groben Material durch den Aufprall auf die Schüttung dominiert ist. Für das grobe Material kann ein Modell zum Einzelabwurf von staubbeladenen Grobgutpartikeln aus der Literatur (Schulz 2022, Powder Technology 400, 117238) als Erklärungsansatz genutzt werden. Wobei Unterschiede zwischen Einzelpartikelabwurf und Schüttgutabwurf herausgearbeitet wurden. Zur Beschreibung der Staubfreisetzung aus dem feinen Material ist ein anderer Erklärungsansatz notwendig.
Für die Staubabscheidung wurde experimentell nachgewiesen, dass durch den Einsatz der elektrostatisch unterstützten Zweistoffdüsen im Windkanal der gleiche Abscheidegrad mit 25 % bis 50 % weniger Wassereinsatz, gegenüber dem ungeladenen Fall, erreicht wird. Als wichtige Einflussfaktoren für die Staubabscheidung wurden die versprühte Wasserkonzentration sowie die Tropfenladung identifiziert. Staubkonzentration und Strömungsgeschwindigkeit spielen hingegen keine signifikante Rolle. Weiterhin wurde nachgewiesen, dass ungeladenes Wasser Staub im Größenbereich um 1 µm nicht abscheidet, wohingegen durch den Einsatz der Elektrostatik zumindest eine Teilabscheidung in diesem Bereich ermöglicht wird.
Durch die kombinierte Betrachtung von Freisetzung und Abscheidung wird klar, dass eine Bedüsung möglichst nah an der Staubquelle stattfinden sollte. Für das grobe Material bedeutet das eine Bedüsung im Bereich des Aufpralls auf die Schüttung. Für das feine Material empfiehlt es sich, den freien Fall z. B. durch ein Rohr zu führen, um am Auslass gezielt bedüsen zu können. Stromkosten für die Tropfenaufladung bewegen sich in der Größenordnung von einem Cent pro Kubikmeter versprühtes Wasser. Dem gegenüber steht eine mögliche Einsparung von Wasser und Druckluft und ein apparativer Mehraufwand. Im Ergebnis wird durch den Einsatz der Elektrostatik in der Nassentstaubung die Effizienz gesteigert. Besonders groß sind die Vorteile für Anwendungen, in denen die Einsparung von Wasser oder die Abscheidung von Feinstaub notwendig sind.
Die angestrebten Forschungsziele wurden, unter Einhaltung des Finanzierungsplans und Erfüllung des Plans zum Ergebnistransfer in die Wirtschaft vollständig umgesetzt.
Bearbeitet wurde das Forschungsthema von 05/2021 bis 04/2024 an der Bergischen Universität Wuppertal, Institut für Partikeltechnologie (Rainer-Gruenter-Str., Geb. FF, 42119 Wuppertal, Tel. 0202/439-3957) unter der Leitung von Prof. Dr. E. Schmidt (Leiter der Forschungseinrichtung: Prof. Dr. E. Schmidt).
Das IGF-Vorhaben Nr. 21821 N der Forschungsvereinigung Forschungs-Gesellschaft Verfahrens-Technik e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde im Rahmen des Programms „Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF)“ durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.