GEA Technologie für Emissionskontrolle Elektrostatische Elektrofilter von GEA (nass und trocken)

Die elektrostatischen Elektrofilter liefern herausragende Leistungen für zahlreiche industrielle Prozessanwendungen.

GEA stellt seit zahlreichen Jahren elektrostatische Elektrofilter für die Reinigung von Industrieprozessen her. Das Unternehmen hat über 12.000 Anlagen an Kunden auf der ganzen Welt ausgeliefert. Als Lieferant von Luftverschmutzungsbekämpfungstechnologien der ersten Wahl bietet GEA innovative Anlagenentwürfe und modernste Mikroprozessorsteuerungen und kontinuierliche Aufrüstungs- und Umbaulösungen für die spezifischen Bedürfnisse seiner Kunden. Für die Abscheidung von Partikeln und Aerosolen werden unterschiedliche Technologien angeboten. GEA kann auf alle bewährten Filtertechnologien zurückgreifen und wählt gemäß der jeweiligen Kundenbedürfnisse und der entsprechenden geplanten Anwendungen die effizienteste und wirtschaftlichste Lösung aus.

 

Eine der üblichsten Anwendungen in unterschiedlichen verarbeitenden Industrien besteht in der Abscheidung von Staub bei Temperaturen von bis zu 450 °C.

Im Falle von hohen Feststoffgehalten können eingebaute Zerstäuberdüsen verwendet werden, um kontinuierlich Wasser in den Filter zu sprühen, um die Bildung von Schlammablagerungen an den Niederschlagselektroden zu verhindern. Durch das Sprühen wird der flüssige Film auf den Niederschlagselektroden erhöht und der Feststoffgehalte verringert.

Allgemeines

Im Gasstrom enthaltene Staubpartikel oder Tropfen nehmen an den mit einem Hochspannungsblock (Transformator-Gleichrichter) verbundenen Niederschlagselektroden eine negative Ladung auf. Unter Einfluss eines starken elektrischen Felds wandern die Partikel zu den geerdeten Niederschlagselektroden, wo sie an der Oberfläche haften und sich entladen. Die regelmäßige Reinigung der Elektroden wird durch entsprechende Reinigungsvorrichtungen gewährleistet. Angesammelte Rückstandsschichten fallen bzw. strömen in unter der Abscheidekammer angebrachte Bunker oder Schalen. Dort erfolgen die Entladung und der Weitertransport durch mechanische oder pneumatische Vorrichtungen und Pumpen. Das Rohgas strömt durch die Gasverteilung innerhalb der kegelförmigen Einlasshaube und wird zur aktiven Trennstrecke weitergeleitet. Entsprechend des erforderlichen Abscheidegrads des elektrostatischen Elektrofilters strömt das staubhaltige Gas durch verschiedene nacheinander angeordnete Abscheidezonen.

Abscheidungsprinzip

Die im Gas suspendierten Staubpartikel werden elektrisch geladen und wandern unter Einfluss eines starken elektrischen Feldes zu den Niederschlagselektroden, wo sie sich ablagern. Die Niederschlagselektroden werden über das Filtergehäuse geerdet. Die Entladungselektroden werden an Isolatoren aufgehangen und weisen eine negative Ladung auf.

Rahmenartige Bauform

Trockenelektrofilter horizontal

Der Elektrofilter weist eine Gleichspannung von 20 kV bis über 80 kV auf – je nach Filterbauform und Anwendung. In der unmittelbaren Umgebung der Entladungselektroden treten Corona-Entladungen auf, die durch die hohe Feldstärke ausgelöst werden, und durch die Elektronen freigesetzt werden. Die erzeugten negativen Gasionen laden die Staubpartikel auf, die unter Einfluss des elektrischen Feldes zu den Niederschlagselektroden, wo sie einen Teil ihrer Ladung abgeben und sich ablagern. Horizontale Trockenelektrofilter sind mit Niederschlagselektroden ausgestattet, die aus parallelen vertikalen Platten bestehen. Diese bilden Durchgänge, durch deren Mitte die Entladungselektroden von den Isolatoren hängen. Die Platten sind so geformt, dass sie Ruhezonen bieten, die dafür sorgen, dass der abgeschiedene Staub sich nicht ablöst und durch den Gasstrom mitgerissen wird. Die Bauform des Filtergehäuses variiert je nach Anwendung und den Abmessungen des Filters. Die statischen Bauformberechnungen werden vorwiegend mit speziell entwickelten Computerprogrammen durchgeführt.

Rahmenartige Gehäuseformen sind eine bewährte, zuverlässige und wirtschaftliche Lösung für horizontale Elektrofilter. Die Entladungs- und Niederschlagselektroden werden an kastenförmigen Dachträgern angebracht. Die Ladungen werden über Pfosten von den Dachträgern zur Filterhalterungsstruktur übertragen. Die Decke und Seitenwände werden so konzipiert, dass sie dem Innendruck des Filters und den Windkräften widerstehen können.

Ein unerlässlicher Faktor für das Erreichen maximaler Abscheideeffizienz ist die gleichmäßige Verteilung der Gase entlang des gesamten Filterquerschnitts. Dies wird durch die angemessene Bauform des Elektrofilters erreicht. Außerdem wird dies durch die korrekte Bauform des Übergangsstücks des Einlasskanals gewährleistet sowie die Installation speziell konzipierter Gasumleitungs- und Gasverteilungsplatten. Anhand unserer Erfahrungen aus umfangreichen Testreihen mithilfe von zwei- und dreidimensionalen Modellen in unseren Laboratorien sowie den Messungen in betriebsbereiten Anlagen haben wir Konstruktionsstandards aufgestellt, die für eine besonders gleichmäßige Gasverteilung mit geringem Druckabfall und minimalem Materialaufwand sorgen. Dies wird mithilfe von perforierten Platten mit runden oder viereckigen Öffnungen erreicht bzw. mit X-förmigen Verteilerplatten. Klappenplatten leiten den Gasstrom unmittelbar in einem 90-Grad-Winkel um, bevor sie in den Filter eintreten, wodurch die Gesamtlänge des Filters reduziert wird.

 

Merkmale

  • Gleichmäßige Verteilung durch speziell entwickelte Gasverteilerwände, die sich in CFD-Modellierungen bewährt haben
  • Verwendung optimierter Entladungselektroden des Typs ZT24
  • Abklopfen der Elektroden durch ein zuverlässiges und strapazierfähiges Trommelhammersystem, das dem magnetischen/oberen Abklopfen überlegen ist
  • Zuverlässige Isolatorbauform für den Langzeitbetrieb
  • Hochspannungsversorgung mit Transformator-Gleichrichter-Paaren und Steuerkomponenten
  • Ammoniakeinspritzung nicht erforderlich
  • Umfassende Erfahrung auf dem Gebiet der ESP-Entwicklung und Projektausführung von FCC-Anlagen

Nasselektrofilter sorgen für zusätzliche Sauberkeit

Nasselektrofilter werden in gesättigten Gasatmosphären eingesetzt und sorgen für die Abscheidung von Aerosolen, sodass das gereinigte Gas nur minimale Schadstoffgehalte aufweist. SO3, TiO2 und Teer werden zuverlässig entfernt. Aus Reinigungsgründen wird der Massenstrom horizontal durch die Nasselektrofilter geleitet, die aus hochwertigen korrosionsbeständigen Materialien hergestellt werden.

Allgemeines

Feuchtgasreinigungsanlage mit Nasselektrofilter

Bildbeschreibung:
1. Nasselektrofilter
2. Sternrohrkühler
3. Radialflusswäscher mit Venturikopf

Partikelkontrollsysteme mit Nasselektrofiltern (WESP) können entweder nach oben oder unten fließen, je nachdem, wo die Luft während des Partikelkontrollprozesses in den WESP eintritt. Turing-Rohre und Lochbleche verteilen den Gasstrom im Nasselektrofilter auf einheitliche Weise.

Die Nasselektrofilter (WESP) von GEA nutzen elektrostatische Kräfte, um Partikel abzuscheiden. Sie werden verwendet, um Gasströme mit Partikeln, Aerosolen und Dämpfen im Submikronbereich zu reinigen. Dazu können auch Schwermetalle (wie Blei, Arsen oder Kadmium), kondensierte Säureaerosole (wie Schwefeltrioxid [SO3]) oder kondensierte flüchtige organische Verbindungen (VOC) gehören. Durch die Nutzung elektrostatischer Kräfte werden im Vergleich zu anderen Technologien Energiekosten gespart, da bei diesen große Energiemengen nötig sind, um den Widerstand gegenüber dem Luftstrom zu überwinden.

Nasselektrofilter werden für eine Vielzahl von Anwendungen genutzt, wie für Verbrennungsanlagen für Sondermüll und medizinische Abfälle, Metallveredelungsanlagen, Sulfitzellstoffrückgewinnungskessel, Kupferröstanlagen, Schwefelsäureanlagen, Holztrocknungsanlagen (inklusive Grobspanplatten, MDF-Platten) und Pelletpressentrockner.

Die WESP von GEA verfügen über eine strapazierfähige proprietäre Bauform. Sie weisen einen einzigartigen Ausrichtungsmechanismus auf, die die Elektroden fest an Ort und Stelle halten. Dadurch werden die Installations- und Wartungsarbeiten verringert und die Leistung erhöht. Die Feldstärke wird konstant auf hohem Niveau gehalten mit nur minimaler Funkenbildung, wodurch sich die höchstmögliche Effizienz ergibt. Je größer die Stärke des elektrostatischen Felds, umso größer die Partikelmigrationsgeschwindigkeit (Geschwindigkeit in Richtung des Abscheiderohrs). Durch eine höhere Migrationsgeschwindigkeit wird die Partikelabscheidung effizienter und weist geringere spezifische Abscheideflächen (SCA) auf, als konventionelle Filter. Eine geringere SCA bedeutet wiederum eine kleinere, preiswertere Anlage.

Die Nasselektrofilter von GEA können auch mit integrierten Füllkörperwäschereinheiten für die Sauergasentfernung ausgestattet werden. Auf diese Weise entsteht ein vielseitiges System mit bewährter Leistung, was die Einhaltung auch der strengsten heutzutage aufgestellten Emissionsgrenzwerte betrifft und für den kleinstmöglichen „Emissionsfußabdruck“ sorgt.

Rahmenartige Bauform

Die vertikalen Elektrofilter von GEA haben den Gaseinlass an der Ober- oder Unterseite. Die Gasverteilungsvorrichtungen werden vor dem elektrischen Feld installiert.

Vertikale Filter sind in der Regel zylinderförmig. Rechteckige Filter können in besonderen Fällen angebracht sein.

Bei zwei Filtern hintereinander passiert das Gas in der Regel im ersten Schritt von unten nach oben und im zweiten Schritt von oben nach unten. Das Abgas wird durch die Abscheiderrohre geleitet, mit von jeder vertikalen Achse hängenden Entladungselektroden. Durch die Anwendung von Hochspannung wird ein elektrisches Feld erzeugt, das die Aerosole und Staubpartikel elektrisch lädt, wodurch diese zu den Abscheiderohren andern.

Alle Komponenten, die mit dem Gas in Berührung kommen, sind entweder mit Blei, Kunststoff oder Gummi beschichtet. Die Materialien werden entsprechend der Belastungen und Temperaturen ausgewählt, denen die Anlage ausgesetzt ist.

Abscheidungsprinzip

Die Abscheidefläche wird durch Rundrohre geformt, mit einer maximalen Länge von 6 m. Als Material kommt entweder Polypropylen (PP) oder Polyvinylchlorid (PVC) zum Einsatz.

Die Oberfläche dieser Materialien wird speziell behandelt. Auf diese Weise kann sich ein kontinuierlicher flüssiger Film auf der Oberfläche bilden.

Im Falle von Filterbauformen mit einzelnen Rohren hängen diese an einem oberen Rohrboden und werden durch O-Ringe abgedichtet. Die unteren Rohrenden werden an einem Gitter montiert, um für eine ungehinderte Expansion zu sorgen.

Die jüngste Bauform der Nasselektrofilter von GEA beinhaltet ein Rohrbündel aus Fertigteilsegmenten aus Polypropylen. Bei großen Filtern kommen verschiedene getrennte Bündel zur Anwendung.

Die Bündel werden in der Werkstatt vormontiert und vor Ort auf das Filtergehäuse gesetzt.

 

Merkmale der Nasselektrofilter von GEA

Merkmale Nasselektrofilter

  • Durch die Nutzung von Kunststoffrohren ist der Betrieb bei maximaler Spannung innerhalb der Funkenreichweite möglich. Die Funken können die PVC- bzw. Polypropylenrohre nicht beschädigen. Durch höhere Spannungen wird eine merklich höhere Effizienz erreicht.
  • Das Gehäuse besteht entweder aus gummibeschichtetem Stahl, kunstharzbeschichtetem Stahl, homogen verbleitem Stahl oder Faser-Kunststoff-Verbund und kann für jeden Unterdruck angefertigt werden.
  • Der im oberen Bereich des Filters eingebaute Hochspannungsstützrahmen, an dem die Entladungselektroden befestigt sind, ist in der Regel homogen verbleit, genau wie der entsprechende Träger. Der Rahmen hängt an luftgereinigten Isolatoren.
  • Der untere Rahmen, der die Entladungselektroden führt, ist nicht mit dem oberen Führungsrahmen verbunden, sondern hängt an separaten luftgereinigten Isolatoren. Auch dieser Rahmen ist homogen verbleit.
  • Mithilfe eines zentralen Einlasses mit eingebauten Gasverteilungsgittern wird eine gleichmäßige Gasverteilung erzielt.
  • Jeder Filter ist mit einem separaten Transformator-Gleichrichter-Paar ausgestattet.
  • Im Gegensatz zu Bleifiltern ermöglicht die Konstruktion von GEA die Vormontage eines Großteils der Einheit. Auf diese Weise verringert sich der Kosten- und Zeitaufwand für die Installation vor Ort.
  • Die Wartungs- und Reparaturkosten für Kunststoffrohrfilter sind weitaus geringer als die für Bleifilter.
  • Die Platzierung des Filters ist flexibel. Er kann auf einem Wäscher angeflanscht, von einer Stahlstruktur getragen oder mit einem zylinderförmigen Träger an einem Ringfundament angebracht werden.