Partikelentfernung
Je nach Partikelgehalt und — groBe im Rohgas sowie den Anforderungen aus der Gasnutzung konnen Zyklone, Filter mit Filtermedium, elektrostatische Filter oder Wascher zur Partikelentfernung eingesetzt werden (vgl. T abelle 11.8).
Fliehkraftabscheider. Die wichtigsten Fliehkraftabscheider fur die Abscheidung von Partikeln aus Produktgasen sind Zyklone. Zyklone konnen dabei hohe Parti- kelbeladungen effizient aus einem Gasstrom abscheiden und werden daher meist fur die Erstreinigung eingesetzt bzw. sind in zirkulierenden Wirbelschichten inte — graler Bestandteil des Systems. Besonders bei groBen Partikeln (d. h. > 5 ^m; andere Quellen /11-9/ gehen von Partikeln > 50 ^m aus) sind diese sehr effektiv und konnen uber einen weiten Temperaturbereich eingesetzt werden, der letztlich durch die beim Apparatebau eingesetzten Materialien bestimmt wird. Zyklone konnen folglich bei hohen Temperaturen betrieben werden. Damit bleibt die fuhl- bare Warme weitgehend erhalten; dies ist beispielsweise bei der Verwendung des Produktgases ohne Abkuhlung bei hoher Temperatur z. B. in Brennern oder Tur- binen von Bedeutung.
Filternde Abscheider. Zu den trocken arbeitenden Verfahren der Partikelabschei — dung mit filternder Wirkung zahlen Gewebefilter, Schuttschichtfilter und Kerzen — filter. Sie werden nachfolgend diskutiert.
Gewebefilter. Filter mit Filtermedium konnen im Unterschied zu Zyklonen auch kleine Partikel von 0,5 bis 100 ^m sehr effektiv entfernen. Sie fuhren aber — je nach abzuscheidender PartikelgroBe — zu einem stark ansteigenden Druckverlust. Die Abscheideleistung derartiger Gewebefilter hangt dabei stark von der Dicke des Filterkuchens ab, aus dem ein GroBteil der Filterwirkung resultiert.
Gewebefilter aus Standardmaterialien konnen ublicherweise bis zu einer Tem — peratur von rund 250 °C eingesetzt werden. Da das Produktgas vor der Reinigung abgekuhlt wird, eignet sich dieses Verfahren hauptsachlich fur Anlagen, in denen es nicht wichtig ist, die fuhlbare Warme im Gas zu erhalten.
Teere im Produktgas fuhren beim Gewebefilter zu Problemen, da diese zum Verkleben des Filtermediums fuhren. Sie mussen daher vorher abgeschieden wer — den bzw. die Kondensationstemperatur der Teere darf nicht unterschritten werden.
Teere und Staub konnen mit Gewebefiltern gleichzeitig unter Verhinderung des Verklebens des Filtertuches dann entfernt werden, wenn das Filtermedium precoa — tisiert wird. Dabei wird vor der eigentlichen Filtration eine dunne Schicht eines
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Abb. 11.11 Kontinuierlich betreibbare Wanderbettfilter (links) und Kerzenfilter (rechts) /11-156/, /11-167/
Filterhilfsmittels auf das Filtermedium aufgebracht, welches die Filterwirkung ubernimmt und danach mit dem Staub-Teer-Kuchen abgereinigt wird. Mit einem Filter dieser Bauart lasst sich neben einer sehr hohen Staubabscheidungsleistung auch eine Teerabscheidung von bis zu 80 % erzielen.
Schuttschichtfilter. Neben Gewebefiltern werden z. T. — bei Vergasungsverfahren im kleinen Leistungsbereich — sogenannte Schuttschichtfilter (ahnlich einem Poli- zeifilter) getestet (Abb. 11.11). Diese bieten den Vorteil der Unempfindlichkeit gegen korrosive Gasbestandteile sowie hohe Temperaturen und besitzen einen niedrigen Druckverlust. Allerdings fehlen hier bisher geeignete und praxiserprobte Regenerationskonzepte zur Aufarbeitung des beladenen (d. h. teerhaltigen) Filter — materials. Deshalb werden diese Verfahren aus Sicht des Abfallanfalls als proble — matisch eingeschatzt /11-3/, /11-17/. /11-16/, /11-122/, /11-152/.
Kerzenfilter. Zur Partikelabscheidung auf einem hohen Temperaturniveau sind sogenannte Kerzenfilter (d. h. HeiBgasfilter) einsetzbar (Abb. 11.11). Als Filtermittel kommt hier Keramik oder Metallgewebe zum Einsatz. Keramikfilter konnen bei bis zu 900 °C betrieben werden und eignen sich daher vor allem fur die Kopplung der Vergasung mit einer Gasturbine und zukunftig ggf. mit einer Hochtemperatur- brennstoffzelle /11-6/.
Elektrostatische Abscheider (Elektroabscheider). Je nach Abreinigungsmetho — de unterscheidet man zwischen trockenen und nassen Elektroabscheidern (Kapitel 10.4).
— Beim trockenen Elektroabscheider wird der gesammelte Staub mechanisch (d. h. durch Klopfen) periodisch entfernt (Kapitel 10.4). Derartige Filter konnen bei Temperaturen bis uber 500 °C betrieben werden.
— Nasse Elektroabscheider, welche die abgeschiedenen Partikel mittels eines dun — nen Wasserfilmes entfernen, konnen nur bis zu einer Temperatur von 65 °C be — trieben werden.
Mit trockenen und nassen Elektroabscheidern konnen sehr hohe Abscheidegrade fur Partikel und flussige Aerosole erreicht werden. Auch ist mit Nasselektroab — scheidern eine gleichzeitige Staub — und Teerentfernung moglich. Elektroabschei — der zeichnen sich durch einen geringen Druckverlust und hohe Filtrationsraten aus /11-3/, /11-16/.
Wascher. Wascher benutzen eine Waschflussigkeit (z. B. Wasser), um Partikel aus dem Gasstrom zu entfernen. Fur die Nasswasche kommen unterschiedliche Apparate in Frage (z. B. Waschturme, Strahlwascher, Wirbelwascher, Rotations — wascher, Venturiwascher). Haufig verwendete Nassabscheider und ihre wichtigs — ten KenngroBen zeigt T abelle 11.10.
Beispielsweise ist ein haufig angewandter Waschertyp zur Partikelentfernung der Venturiwascher, der zwar eine hohe Partikelabscheiderate, jedoch auch einen hohen Druckverlust von 30 bis 200 mbar aufweist. AuBerdem benotigt dieser — wie alle Nassverfahren — eine Eintrittstemperatur des Rohgases unter 100 °C. Dies erfordert eine Gaskuhlung. Dem Venturiwascher ist meist ein Demister nachge — schaltet, um die mitgerissenen Flussigkeitstropfchen abzuscheiden. Mit einem derartigen Wascher lassen sich Reingaskonzentrationen von 10 bis 20 mg/m3 er — zielen.
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Tabelle 11.10 Haufig eingesetzte Nasswascher mit wichtigen KenngroBen /11-19/
je Stufe; p Dichte
Wascher mit Einbauten werden aufgrund ihrer geringen Abscheiderate und we — gen der Verstopfungsgefahr fur die Staubentfernung nur selten eingesetzt. Offene Fragen bei der Partikelabscheidung uber Wascher mit dem Waschmedium Wasser bestehen vor allem bezuglich Aufwand und Kosten fur die Behandlung der entste — henden Abwasser /11-149/.
Wascher, insbesondere in Form von Waschturmen, dienen meist der kombinier — ten Partikel — und Teerabscheidung.