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Technik &Management

Technik &Management Luft/Lärm Abluftreinigung bei Verbrennung siloxanhaltiger Prozessgase Bei der Herstellung siloxanhaltiger Produkte entstehen Abgasströme, die gemäß der in der TALuft festgeschriebenen strengen Grenzwerte nicht direkt emittiert werden dürfen. Vielmehr müssen sie zunächst heruntergekühlt und das Siliziumdioxid anschließend abgeschieden werden. Ein neuer Wärmetauscher stellt eine Alternative zuden etablierten, teils kostenintensiven Ansätzen dar. Michael Walter Siloxane, Grundbausteine für Silikonprodukte, sind organische Verbindungen der Elemente Silizium (Si), Sauerstoff (O), Kohlenstoff (C) undWasserstoff(H).Siloxane besitzen aufgrund ihrer vielen verschiedenen Eigenschaften ein sehr breites Anwendungsspektrum. Sie können unter anderem schmierfähig, weich, biegsam, wasserabweisend und lange haltbar sein und auch sehr hohen oder sehr niedrigen Temperaturen unbeschadet ausgesetzt werden. Sie sind Bestandteil in vielen Körperpflegeprodukten. In der chemischen Industrie werden sie unter anderem als Hilfsstoff, Weichmacheroder Oberflächenbeschichtungsmittel für Papierprodukte (zur Beschichtung von Papieren oder Folien, welche als Träger für selbstklebende Etikettendienen), in der Textilindustrie zum Reinigen und Ausrüsten vonFasern, in derLebensmittelindustrie als Entschäumungsmittel undinder Bauindustrie zumhydrophobieren von Baustoffen wie Beton oder Gips verwendet. In Haushaltsartikeln finden sie Anwendung vor allem als Backformenund in Produkten fürBabys und Kleinkinder (Trinksauger). Bei der Herstellung siloxanhaltiger Produkte entstehen in den Produktionsanlagen Abgasströme, die Siloxane meist als Reaktionsprodukt verschiedenerStoffewie etwa Methanol enthalten und strengen Grenzwertenbei derEmission (aktuelle TA Luft: 20 mg/m³ im Abgas) unterliegen. Durch die Verwendung von Siloxanen unter anderem in Kosmetika, Deodoranten, Seifen und Waschmitteln gelangen Siloxane zudem ins Abwasser, sodass entsprechende Abgase nichtnur in der silikonverarbeitendenIndustrie,sondernauch in Deponieabgasenauftreten. Dieeffektivste Artder Behandlung siloxanhaltiger Abgase ist die Verbrennung. Deponieabgase werden dabei zur Energiegewinnung in Blockheizkraftwerken (BHKW) verbrannt, siloxanhaltige Prozessgase aus der chemischen oder papierverarbeitenden Industrie werden über eine thermische Nachverbrennung (TNV beziehungsweise RNV) verbrannt. Siloxane sind brennbar und verbrennenzuKohlendioxid, Wasserund Siliziumdioxid (SiO 2 ). Die bei der Verbrennung entstehenden Quarzpartikel sind nicht nur sehr fein sondern auch sehr abrassiv.Sie bildenauf Teilen, auf denen sie sich ablagern, dichte Schichten aus, die sichschwerentfernenlassen.Eszeigen sich daher zwei Problembereiche bei derVerbrennung vonSiloxanen: Verfahrensschema des Wärmetauschers 7 Siloxanhaltiges Deponiegas: Die Standzeit des Gasmotors eines BHKW kann sich durch Ablagerung von SiO 2 im Zylinder auf 25 Prozent der normalen Zeit verringern. Eine aufwändige Reinigung desRohgases zurEntfernung der Siloxane vor Verbrennung (meist über Aktivkohlefilter) ist notwendig. Dieses Reinigungsverfahren gilt technisch als weitgehend beherrscht und wirdindieser Ausarbeitung nicht weiter verfolgt. 7 Siloxanhaltiges Prozessgas: Das ineiner TNV bei der Siloxanverbrennung entstehende SIO 2 -haltige Reingas darf nicht direkt emittiertwerden.Durch die relativ hohenTemperaturen am Austritt der Brennkammer einer TNV (650 bis 750°C) isteine direkteFiltration mit industrieüblichenabreinigbaren Gewebefiltern nicht möglich, da deren maximale Temperaturbeständigkeit bei maximal 250 °C liegt. Der Einsatz von Heißgasfiltern mit dem erforderlichen Abscheidegrad bei Temperaturen von >650 °C istnicht möglich, da sichdiese FilterinkürzesterZeitzusetzen würden; eine Abreinigung oder Rückspülung ist ebenfalls nicht möglich. Aufgabe ist es daher, das staubhaltige Reingas abzukühlen, um in den Arbeitsbereich von abreinigbaren Gewebefiltern zu gelangen, wobei die obereTemperaturgrenze (250 °C) durch den Filterwerkstoff begrenzt wird und die untere(100°C) den Taupunkt des im Reingas enthaltenen Wassers nicht unterschreiten darf, da 34 UmweltMagazin Januar 2013

Bild und Grafik: Metalltechnik Walter Ansicht des Wärmetauschers „Die Aufbereitung von Elektronikschrott ist mein Geschäft. Da kann mir keiner was vormachen. Doch Venti Oelde hat mir gezeigt, welche Potenziale ich bisher nicht genutzt habe. Mit einer Kombination Sensor gestützter, magnetischer und pneumatischer Trenntechnik haben wir eine sortenreinere Abtrennung von Metall, Kunststoff, Keramik und Inertien. Und somit höhere Gewinne beim Verkauf der zurückgewonnenen Sekundärrohstoffe.“ Neue Lösungen kommenvon Venti Oelde. auskondensierendes Wasser die Filter unmittelbar verkleben würde. In derPraxis haben sichverschiedeneVerfahrenfür dasHerunterkühlen beziehungsweise Abscheiden des staubbelastetenReingases etabliert: 7 Verdünnung: Derheiße Reingasstromwirdmit Frischluftsoweit verdünnt,bis er sichauf 200 °C abgekühlt hat. Durch das stark vergrößerte Volumen werden große Rohrleitungsquerschnitte und große Filterflächenbenötigt. 7 Naßquensch/Wäscher: Im Wäscherwerdendie Staubpartikelgebundenund derGasstrom abgekühlt. 7 Rohrbündelwärmetauscher:Diese Wärmetauscherverstopfen durch die Belegung mit SIO 2 -Partikeln inkurzer Zeit und sind daher nur redundant zu betreiben. 7 Wärmetauscher mit Speichermaterial: Das Speichermaterial wirdkontinuierlichausgetragenund externabgereinigt. Mit dem hier vorgestellten Gerät (siehe Bild) sollen diese meist aufwändigen, kosten- und wartungsintensiven Verfahrenersetzt werden.Eshandelt sichumeinenWärmetauscher mit Abreinigungsfunktion, der durch seine einfache Zwei- Punkt-Temperaturregelung das staubhaltige Reingas von >700 °C auf 120 bis 250 °C abkühlt. Durch die permanente Abreinigungsfunktion wird eine dauerhafte Belegung der Wandflächen verhindert und ein über die Zeit konstanter Wärmeaustausch gewährleistet. Im nachgeschalteten Gewebefilter wird der Staub abgeschieden, ohne dass es zu Verklebungen kommt. Durch eine geeignete,andie hohenTemperaturen angepasste Werkstoffauswahlund die einfacheund robuste Bauart des Wärmetauschers kann im Drei-Schichtbetriebdas Inspektionsintervall auf über sechsMonaten ausgedehnt werden. Die Wartung ist einfach und in kurzer Zeit ausführbar. Der Wärmetauscher kann sowohl vertikal als auch horizontal installiert und betrieben werden, die Anschlüssewerdenein- und ausgangsseitig denörtlichenGegebenheitenangepasst. Grundsätzlichkann mit dererwärmten Kühlluft aus dem Wärmetauscher der Rohgasstrom vorgewärmtoderanandererStelle in denProzesswärmekreislauf eingespeistwerden. Recycling- und Abfallaufbereitungsanlagen Sekundärbrennstofftechnologie Entstaubungsanlagen Industrieventilatoren Abluftbehandlungsanlagen Be-, Entlüftungs- und Klimatisierungsanlagen Besuchen Sie uns auf der POWTECH in Nürnberg 23. -25.04.2013 Halle 1, Stand 1-526 Michael Walter, Metalltechnik Walter GmbH, Niedernhausen, info@metalltechnik-walter.de UmweltMagazin Januar 2013 Ventilatorenfabrik Oelde GmbH Postfach 37 09 D-59286 Oelde Telefon: 02522/75-0 Telefax: 02522/75-250 info@venti-oelde.de www.venti-oelde.de

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