SORPTIONSVERFAHREN - LÜHR FILTER GmbH & Co. KG

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SORPTIONSVERFAHREN - LÜHR FILTER GmbH & Co. KG

SORPTIONSVERFAHREN

ZUR ABSCHEIDUNG GASFÖRMIGER STOFFE


LÜHR FILTER GMBH & CO. KG ...

Die Firma LÜHR FILTER besitzt umfangreiche Erfahrungen auf dem Gebiet

der Abscheidung gasförmiger Komponenten aus den Abgasen industrieller

Prozesse. Dies verdeutlichen weltweit eine Vielzahl von Referenzen u. a. für

folgende Aufgabenstellungen:

Chemisorption




trockene E oder quasi-trockene Chemisorption von sauren Schadgasen

wie HF, HCl, SO x

, B 2

O 3

mit Ca- oder Na-basierten Additiven

Adsorption E von PCDD / PCDF sowie Hg und Hg-Verbindungen mittels

Aktivkohle /-koks oder anderer Additive mit großer innerer Oberfl äche

Ab- E / Adsorption weiterer gasförmig vorliegender Schwermetallverbindungen

Flugstromverfahren

In den meisten Anwendungsfällen wird zur Lösung der jeweiligen Aufgabe

das Flugstromverfahren eingesetzt. Ein oder mehrere pulverförmig in den

Gasstrom vor einem fi lternden Abscheider aufgegebene Sorbenzien:

Adsorption



überführen E die gasförmigen Schadstoffe durch chemische Reaktion

in einen Feststoff (Absorption) und / oder

lagern E die gasförmigen Schadstoffe an der inneren Oberfl äche der

Additivpartikel an (Adsorption)

Die Abscheidung der schadstoffbeladenen Partikel erfolgt dann in dem

fi lternden Abscheider.

Chemisorption und Adsorption

Zur sicheren Einhaltung der geforderten Emissionsgrenzwerte im Dauerbetrieb

bei gleichzeitig minimierten Additivmittelverbräuchen ist es häufi g sinnvoll,

das Basisverfahren durch ergänzende Bauteile und Komponenten individuell

auf die jeweilige Aufgabenstellung anzupassen. So führt die vielfache Rezirkulation

der im Filter abgeschiedenen Additivpartikel und Reaktionsprodukte

in einen dem Filter vorgeschalteten Reaktor nachweislich zu einer deutlichen

Verbesserung der Abscheideraten und / oder zu einer Reduzierung der Additivmittelzugabemenge:


... ÜBER 40 JAHRE PRAXISERFAHRUNG IM BAU VON

ANLAGEN ZUR ABSCHEIDUNG GASFÖRMIGER STOFFE




Die E Aufenthaltszeit der Additivpartikel im System wird erhöht.

Im E Bereich des Reaktors vor Filter ergibt sich eine höhere

Additivpartikeldichte (Reaktionszeit im Reaktor beträgt bis zu > 2 Sek.).

Häufige E räumliche Neuorientierung bei Wiederanlagerung der

rückgeführten Additivpartikel an das Filtermaterial.

HCI-Abscheidegrad

100

[%]

95

Chemisorption und Adsorption

90

85

80

75

Untersuchung bei:

- Rauchgasbedingungen = const.

- i = const

- ∆p Filter = const.

- Abreinigungszyklus = f {Umlauf}

0 10 20 30 40 50

Umlauffaktor

Chemisorption

Das Diagramm zeigt an einem Beispiel den Einfl uss der Partikel-Rückführrate

auf den Abscheidegrad. Es wird deutlich, dass für eine optimale Additivmittelausnutzung

ein bis zu 50-facher Partikelumlauf notwendig ist.

Bei einer Additivmittelzugabemenge von z. B. 100 kg / h bedeutet dies eine

Rückführmenge von 5.000 kg / h entsprechend einem Volumen von > 10 m 3 / h.

Festbettadsorber

Fest- und Wanderbettadsorber

Ergänzend zum Flugstromverfahren in unterschiedlichen Ausführungskonzepten

wird unser Lieferprogramm abgerundet durch Fest- und Wanderbettadsorber.

Bei diesem Verfahren erfolgt die Abscheidung der gasförmigen

Verunreinigungen bei Durchführung einer Schüttung grobkörniger Sorbenzien.


KUGELROTOR-UMLAUFVERFAHREN (KUV)

Das von uns entwickelte Kugelrotor-Umlaufverfahren ermöglicht die

betriebssichere Rückführung großer Partikelmengen, auch wenn problematische

Komponenten wie CaCl 2

in hohen Konzentrationen im Partikelspektrum

vorhanden sind. Eine weitgehend homogene Verteilung der

Rezirkulatpartikel in dem Gasstrom wird erreicht. Häufi g störanfällige

pneumatische Fördersysteme werden nicht benötigt.

NE-Metallindustrie

Beschreibung Kugelrotor

Der Kugelrotor ist ein Hohlzylinder, dessen Mantelfl äche aus Lochblech mit

ca. 30 x 30 mm großen Öffnungen besteht. Bis zu 10 % seines Volumens

ist der Hohlzylinder mit Kugeln aus hitzebeständigem und verschleißfestem

keramischen Werkstoff gefüllt. Der Rotor wird durch einen Getriebemotor

mit ca. einer Umdrehung / min kontinuierlich in Drehung versetzt. Dabei

führen die Kugeln Relativbewegungen zueinander und gegenüber der

gelochten Trommelwandung aus. Die Trommel wird um deren Drehachse

herum zunächst abwärts und danach aufwärts vom Gas durchströmt.

Energieerzeugung aus Müll

Als wesentliche Funktionen des Kugelrotors sind zu nennen:

Verhinderung E

von Partikelablagerungen bei der Umlenkung der Strömung

eines partikelbeladenen Gases

Herbeiführung E

einer homogenen Verteilung von Partikeln im Gasstrom auch

bei hohen Partikelbeladungen (z. B. bis n x 100 g / m 3 )

Zerkleinerung E

von Agglomeraten, deren Sinkgeschwindigkeit höher ist als

die Gasgeschwindigkeit im aufsteigenden Ast des Reaktors

Beschreibung Kugelrotor-Umlaufverfahren (KUV)

Die im Filter abgeschiedenen Partikel werden über eine

Förderschnecke vor deren Ausschleusung vielfach in den

Reaktor zurückgeführt. Die Partikelumlaufmenge ist einstellbar

und kann bei Bedarf, zum Beispiel in Abhängigkeit

von dem aktuellen Volumenstrom, geregelt werden.

Gegenüber alternativen, zum Beispiel pneumatisch arbeitenden

Rückführ systemen, weist das Kugelrotor-Umlaufverfahren

vorteilhafte Besonderheiten auf. U. a.:





Partikeltransport E

erfolgt mechanisch über betriebssichere Schneckenförderer.

Eine E Ausschleusung und Zwischenspeicherung der Umlaufpartikel vor einer

erneuten Zuführung in den Reaktor ist nicht notwendig.

Durch E Einsatz des Kugelrotors ist bei der Zugabe der Umlaufpartikel in den

Gasstrom eine homogene Verteilung sichergestellt.

Keine E O 2

-Erhöhung im Gas durch Eintrag von Förderluft.


KUV MIT GASKONDITIONIERUNG

In dem für fi lternde Abscheider üblichen Temperaturbereich zwischen

100 °C und 220 °C ergibt sich bei Verwendung Ca-basierter Additive

folgende Reaktivitätsreihenfolge:

SO 3

> HF >> HCl >>> SO 2

Während die Abscheidung von SO 3

und HF in dem genannten Temperaturbereich

unproblematisch ist, hat die Trockentemperatur sowie die absolute

und relative Feuchte einen wesentlichen Einfl uss auf die HCl- und

SO 2

- Abscheidung. Zur Additivmitteleinsparung ist es deshalb häufi g sinnvoll,

die Gastemperatur vor Reaktor mittels rekuperativem Wärmetausch oder

bevorzugt durch Einsatz eines Verdampfungskühlers auf optimale Reaktionstemperaturen

abzusenken. Die minimal zulässige Betriebstemperatur muss

so gewählt werden, dass Anbackungen und Verstopfungen insbesondere

aufgrund der hygroskopischen Eigenschaften der CaCl 2

-Partikel in der Anlage

vermieden werden.

NE-Metallindustrie

Die Abscheidung von PCDD / PCDF und Hg wird durch die Temperaturabsenkung

positiv beeinfl usst.

Energieerzeugung aus Müll

Chemische Industrie


KUV MIT GAS- UND

PARTIKELKONDITIONIERUNG

Stahlindustrie

Die Gaskonditionierung hat durch Anhebung der absoluten und relativen

Feuchte im Rauchgas einen positiven Einfl uss auf das Sorptionsergebnis.

Jedoch lassen sich gute Additivmittelausnutzungen insbesondere für die

SO 2

-Abscheidung nur dann erreichen, wenn mindestens zeitweise der

Wasserdampfpartialdruck in unmittelbarer Nähe der Umlaufpartikel nahe

dem Sättigungsdampfdruck liegt. Dies wird bei Einsatz der Chemisorption mit

Partikel-Konditionierung erreicht. Bei diesem Verfahren werden die Umlaufpartikel

vor erneuter Zugabe in den Reaktor angefeuchtet. Die Befeuchtung

bewirkt eine Erhöhung des Wasserdampfgehaltes an der Oberfl äche der

Additivpartikel und verbessert damit die Reaktivität gegenüber den sauren

Schadgaskomponenten.

Aufgrund der begrenzten prozentualen Anfeuchtung der Umlaufpartikel kann

es abhängig von der Gastemperatur vor Reaktor sinnvoll sein, zur Einstellung

der optimalen Reaktionsbedingungen dem Reaktor einen Verdampfungskühler

vorzuschalten.

Keramikindustrie

Energieerzeugung aus Müll


KUV MIT GESTUFTER ADDITIVZUGABE

Bei sehr hohen Schadgasgehalten für HCl und SO 2

muss bei dem Basisverfahren

der konditionierten Trockensorption ohne ergänzende Maßnahmen

die Stöchiometrie zur gesicherten Einhaltung der Emissionsgrenzwerte

teilweise deutlich über einen üblichen Basiswert von 2 angehoben werden.

Bei steigenden Schadgasgehalten ist es daher empfehlenswert, das Additiv

gestuft zuzugeben und damit den Reaktionsraum des Verdampfungskühlers

/ Sprühabsorbers im Bedarfsfall ergänzend zu nutzen. Die Abbildung

zeigt hierzu verschiedene Verfahrensvarianten. Bei allen Konzepten wird

die Hauptmenge an Additiv im Nominalfall in den Reaktor nach Verdampfungskühler

aufgegeben. Die Zugabe von Additiv vor oder im Verdampfungskühler

/ Sprühabsorber dient neben dem Korrosionsschutz insbesondere bei

Schadgaspeaks einer Vorabscheidung saurer Schadgaskomponenten.

Energieerzeugung aus EBS

Energieerzeugung aus EBS

Energieerzeugung aus EBS


BETRIEBSKOSTENOPTIMIERUNG DURCH

EINSATZ VON CAO ANSTELLE VON CA(OH) 2

Energieerzeugung aus EBS

Bei der konditionierten Trockensorption wird das Ca-basierte Additiv in Form

von Ca(OH) 2

in den Reaktor zugegeben. Hierdurch ergibt sich gegenüber der

Verwendung von CaO wie zum Beispiel bei der Sprühsorption aufgrund der

höheren Beschaffungskosten für Ca(OH) 2

ein Nachteil. Um diesen Kostennachteil

zu kompensieren, werden Anlagen mit einem höheren Additivmittelbedarf

häufi g ergänzend mit einem Trockenlöscher für CaO ausgerüstet. In

diesem Fall wird das Additiv in Form von CaO angeliefert. Es wird in einem

Trockenlöscher mittels H 2

O-Zugabe zu Ca(OH) 2

umgewandelt und in einem

Zwischensilo für die Zugabe im Reaktor bzw. auch vor Verdampfungskühler

als Trockenadditiv bereitgestellt. Das Zwischensilo ist so groß dimensioniert,

dass im Fall von Wartungs- und Reparaturarbeiten im Bereich des Trockenlöschers

dieses Silo direkt mit Ca(OH) 2

befüllt werden kann. Ein entsprechendes

Schema ist in der nachfolgenden Abbildung dargestellt.

Mehrere Anlagen in Europa wurden mit dieser Technik ausgerüstet.

Die Abbildung zeigt eine realisierte Anlage mit einem Trockenlöscher für eine

Ca(OH) 2

-Produktionsleistung von ca. 3,5 t / h.

Siloanlage

Alternativ besteht die Möglichkeit, den Trockenlöscher in unmittelbarer Nähe

des Additivmittelzugabepunktes im Bereich des Reaktors zu installieren. Dann

wird das erzeugte Ca(OH) 2

direkt ohne Zwischenspeicherung in einem Silo in

den Reaktor aufgegeben. Diese Variante ist bei gestufter Additivmittelzugabe

nicht möglich.

Trockenlöscher


TWINSORP ®

... ein einfaches Hybridverfahren für erhöhte Anforderungen an Emissionsgrenzwerte.

Die Kombination SNCR – konditionierte Trockensorption – Nasswäscher

(TwinSorp ® -Verfahren) ermöglicht die Erhaltung sehr niedriger Emissionsgrenzwerte

u. a. für NO X

, NH 3

, saure Schadgase wie HCl und SO X

, Hg und

andere Schwermetalle sowie Dioxine / Furane auf kostengünstige Weise.

Die konditionierte Trockensorption wird bei diesem Verfahrenskonzept

so betrieben, dass das Abgas nach dieser Stufe die Anforderungen zum

Beispiel der 17. BlmSchV oder der EU Directive 2000 / 76 / EC weitestgehend

erfüllt. Der nachgeschalteten nassen Feinreinigungsstufe verbleibt je nach

Aufgabenstellung:

Energieerzeugung aus Biomasse




die E Abscheidung von NH 3

weitergehende E

Reduzierung der Emissionswerte zum Beispiel für die

sauren Schadgaskomponenten

Wärmerückgewinnung

E

Das Verfahren arbeitet abwasserfrei.

Energieerzeugung aus Müll

Energieerzeugung aus EBS


TROCKENSORPTION MIT NAHCO 3

LÜHR FILTER besitzt umfangreiches Know-how bei Einsatz des Trockensorptionsverfahrens

mit NaHCO 3

. Es wurden seit vielen Jahren Anlagen für unterschiedlichste

Anwendungsfälle realisiert, u. a.

Energieerzeugung aus EBS








Al-Sekundärschmelzanlagen

E

Glaswannen E

Reifenverbrennungen

E

Hausmüllverbrennungen

E

EBS-Verbrennungen

E

Thermolyse E für Hausmüll

Biomasseverbrennungen E

(Altholz)

Besonderes Augenmerk ist bei diesem Verfahren zu legen auf



die E Auswahl einer geeigneten Sichtermühle zur Aktivierung des NaHCO 3

.

die E homogene Einbringung der Additive in die Rohrleitung bzw. den Reaktor

vor Filter.

Reifenverbrennung

An einer Hausmüllverbrennung wurden von uns umfangreiche Untersuchungen

zur Optimierung der Additivmittelausnutzung durchgeführt. Als ein wesentliches

Ergebnis wurde festgestellt, dass durch eine vielfache Partikelrezirkulation eine

deutliche Verbesserung der Additivmittelausnutzung

erreichbar ist.

Ergänzend sei angemerkt, dass der im

Schema dargestellte Verdampfungs kühler

nur dann eingesetzt wird, wenn die Gastemperatur

in Abhängigkeit der Aufgabenstellung

nicht optimal eingestellt ist.

Zum Beispiel sollte bei der simultanen

Abscheidung von PCDD / PCDF und insbesondere

Hg die Temperatur auf maximal

180° C begrenzt werden.

Sofern keine Partikelrezirkulation zur Optimierung

der Additivmittelausnutzung vorgesehen

ist, wird der Bereich Einbringung

des Additivs in die Rohrleitung sowie die

Gestaltung der Reaktionsstrecke vor Filter

durch Einsatz von Computersimulationsprogrammen

optimiert.


FEST- UND WANDERBETTADSORBER

LÜHR Fest- / Wanderbettadsorber werden eingesetzt zur Adsorbtion gasförmiger

Schadstoffe wie

PCDD E / PCDF

Schwermetalle, E

u. a. Quecksilber

Kohlenwasserstoffverbindungen

E

anorganische E

Stoffe wie HCl, SO 2

, H 2

S

an körniger Aktivkohle /-koks oder anderen grobkörnigen Sorbenzien.

Die hervorragende Abscheideeffi zienz ermöglicht die gesicherte Einhaltung extrem

niedriger Emissionsgrenzwerte für die genannten Schadstoffe auch bei hohen

Eingangskonzentrationen.

Festbettadsorber

Vorteilhafte Besonderheiten der LÜHR Fest- / Wanderbettadsorber:

Einfache, E wartungsarme Anlagentechnik

Geringe E Investitions- und Betriebskosten

Sichere E Einhaltung der geforderten Reingas-Restgehalte bei guter Sorbensausnutzung,

u. a. aufgrund gleichmäßiger Anströmung der gesamten Schüttschicht

und homogener Entnahme des Adsorbens über den gesamten Adsorberquerschnitt

Niedriger E Druckverlust, u. a. aufgrund gleichmäßiger Anströmung des

gesamten Schüttbettes

Auswahl E einer auf die Aufgabenstellung angepassten variablen

Schichthöhe zwischen ca. 500 und 1.000 mm

Hohe E Betriebssicherheit, u. a. aufgrund einer gleichmäßigen An- und

Durchströmung der gesamten im Adsorber befi ndlichen Schüttung

Festbettadsorber

Baugrößen

Volumenströme E

bis max. 10.000 m 3 / h i. B. in einer Baueinheit

Volumenströme E

von 10.000 m 3 / h i. B. bis ca. 40.000 m 3 / h i. B. durch

Parallelschaltung mehrerer Einzelmodule

Wanderbettadsorber

Einsatzkriterien

Partikelgehalte E

im Gasstrom vor Adsorber < 5 mg / m 3 i. N. Um sicherzustellen,

dass ein teilweiser Austausch der Schüttung nicht vorzeitig wegen eines zu hoch angestiegenen Druckverlustes sondern

erst nach Sättigung des Sorbens vorgenommen werden muss, ist erforderlichenfalls dem Wanderbett ein LÜHR-Flachschlauchfilter

zur Partikelabscheidung vorzuschalten.

Gastemperaturen E

< 150° C

Sorptionsmittelhandhabung

Der E Wechsel des körnigen Sorptionsmaterials erfolgt nach dessen Sättigung bei unterbrochener Beaufschlagung. Durch

manuelle Betätigung des Entnahmerostes wird das im Adsorber befindliche Schüttgutmaterial teilweise oder komplett über

Sammelrumpf und Handklappe ausgetragen. Das Neumaterial wird aus geeigneten Transportbehältern (z. B. Big Bags) von

oben eingefüllt und über den gesamten Querschnitt gleichmäßig verteilt (Festbettadsorber).

Bei E Bedarf kann die teilweise oder komplette Entnahme des gesättigten Adsorbens sowie die Zugabe von

Neuadsorbens automatisiert werden (Wanderbettadsorber).


Ihren Ansprechpartner in Ihrer Nähe finden Sie unter

www.LUEHR-FILTER.de

Enzer Straße 26

31655 Stadthagen

Telefon: +49 5721 708 - 0

Telefax: +49 5721 708 - 214

E-Mail: info@luehr-fi lter.de

Internet: www.luehr-fi lter.de

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