Zur Abscheidung saurer Schadgase in Schlauchfilteranlagen

Abstract

In dieser Arbeit wird die Abscheidung von im Rauchgas enthaltenen gasförmigen und partikulären Verunreinigungen nach dem Trockensorptionsverfahren sowohl theoretisch als auch experimentell in einer technischen Anlage untersucht. Bei diesem Verfahren werden Schadgase an festen Additiven gebunden und vorzugsweise in Oberflächenfiltern abgeschieden. Die Abscheidung saurer Schadgase mit Calciumhydroxid wurde in zahlreichen Arbeiten in Laborreaktoren untersucht. Die wesentlichen hieraus gewonnenen Ergebnisse zeigen, dass die Druckverluste in den anfiltrierten Kalkfilterschichten mit wachsendem Feuchtegehalt deutlich absinken, der SO2-Abscheidegrad mit steigender relativer Feuchte stark ansteigt und die Anwesenheit von Chlorwasserstoff im Reaktionssystem durch Bildung hygroskopischen Calciumchlorids die SO2-Abscheidung erheblich verbessert. Das Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung des Einflusses der Verweilzeit, der Rauchgaszusammensetzung und der Temperatur auf die Abscheidung saurer Schadgase in einer technisch betriebenen Schlauchfilteranlage. Ein weiteres Ziel ist die Überprüfung der Übertragbarkeit der Laboruntersuchungen in den technischen Maßstab. Die Ergebnisse der Laboruntersuchungen werden mit der technischen Anlage bestätigt. Verweilzeituntersuchungen und Simulationen der Strömung in der Versuchsanlage deuten jedoch im Gegensatz zu den Verhältnissen in Laborreaktoren auf inhomogene Anströmungen der Filterelemente und damit auf den Einfluss des komplexen Strömungsfeldes hin. Bei der Übertragung von im Labormaßstab gewonnenen Ergebnissen auf technische Schlauchfilteranlagen sind verschiedene Punkte zu beachten: Erstens erfolgt die Staub- und Schadgasabscheidung simultan, d.h. dass sich die Dicke der reaktiven Staubschicht während des Prozesses verändert. Zweitens wird i. d. R. bei Erreichen des maximalen Druckverlustes nur ein Teil der gesamten Filterfläche abgereinigt, so dass lokal unterschiedliche Filtrationswiderstände und damit auch Filtrationsgeschwindigkeiten auftreten. Unter Vernachlässigung der inhomogenen Strömung im Rohgasraum können die an der Filteranlage gemessenen Verläufe der Reingaskonzentration mit dem in dieser Arbeit vorgeschlagenen Modell qualitativ wiedergegeben werden. Die verwendeten Modellparameter werden durch die von Naffin im Labormaßstab durchgeführten Untersuchungen bestimmt. Die verbleibenden Unterschiede zwischen den Messungen und dem Modell sind eine Folge der inhomogenen Anströmung und des ungleichmäßigen Kuchenaufbaus. Zusätzlich verbleibt ein unbekannter Anteil des Staubes auch nach der Abreinigung auf den Filterelementen. Die Kopplung der realen strömungs- und reaktionstechnischen Vorgänge bei der Simulation von Schlauchfilteranlagen lassen weitere Optimierungspotentiale vor allem bezüglich der Gestaltung der An- und Umströmung der Filterflächen erkennen.