AiF-FV-Nummer 11127

Selbstoptimierendes Abreinigungsverfahren für filternde Abscheider

Status & Laufzeit

Abgeschlossen: 01.03.1997 bis 31.08.1998

Forschungsstellen

  • Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e. V.
    Bliersheimer Str. 58 - 60, 47229 Duisburg
    http://www.iuta.de

  • Institut für Luft- und Kältetechnik gGmbH
    Bertolt-Brecht-Allee 20, 01309 Dresden
    http://www.ilkdresden.de

Zusammenfassung

Das Forschungsvorhaben unterteilte sich in die zwei Hauptaufgaben: • Erprobung der Blähschlauchregenerierung und deren Vergleich mit der Druckluftimpulsregenerierung • Entwicklung und Erprobung einer Mikroprozesssteuerung, mit deren Hilfe der Energieverbrauch und die Reingasemissionen des filternden Abscheiders gesenkt werden kann. Die Erprobung der beiden Regenerierungsvarianten erfolgte zum einen im Versuchsfeld des ILK Dresden unter Technikumsbedingungen. Die Versuchsstandsbedingungen und das Versuchsprogramm wurden festgelegt. Die Untersuchungen wurden in Abhängigkeit der folgenden filter- und regenerierungstechnischen Parameter durchgeführt. • Filterflächenbelastung • Rohluftstaubkonzentration • Abreinigungsdruck • Umlauf- bzw. Taktzeit der Druckluftimpulse • Impulszeit der Druckluftimpulse. Zum anderen führte IUTA mit einer mobilen Entstaubungsanlage vergleichende praxisnahe Untersuchungen im Bypass der Raumentstaubung an einer Sinteranlage durch. Neben den o. g. filter- und regenerierungstechnischen Parametern wurden die Filterschläuche bezüglich des Verschleißes untersucht hinsichtlich: • Flächengewicht • Luftdurchlässigkeit • Staubeinlagerung (REM). Zur Blähschlauchregenerierung wurden die Konstruktionsdetails festgelegt. Bläh-schlauch-Prototypen wurden an der IUTA-Versuchsanlage bezüglich des Verhaltens während und nach einem Druckluftimpuls getestet und von der Geometrie und dem Material her den Anforderungen angepasst. Es ergaben sich folgende Ergebnisse des Projekts zur Blähschlauchabreinigung: • Der Restfilterdruckverlust nach der Abreinigung lag um 15 bis 40 % beim Prüfstaub Mikro-Calcilin bzw. um 100 bis 130 % beim Sinterstaub höher als bei der konventionellen Druckstoß- bzw. Pulse-Jet-Abreinigung. • Bei der Blähschlauchabreinigung ergab sich ein kleinerer mittlerer Filterdruckverlustanstieg bzw. mittlerer zeitlicher Druckverlustgradient am Filter. • Durch die schnelle Staubabführung und günstige Sedimentation der abgereinigten Staub-Agglomerate des Filterkuchens wurde eine Wiederanlagerung von dispergierten Staub an benachbarte Filterelemente und damit der „Teppichklopfeffekt“ der Pulse-Jet-Abreinigung vermieden. • Es ergaben sich beim Blähschlauchverfahren ähnlich lange Filtrationszeiten bis zum nächsten Abreinigungsimpuls wie bei der konventionellen Druckstoßabreinigung. • Die Reingasstaubgehalte sowohl als Maximal- wie auch als Mittelwerte lagen mit abnehmender Umlauf- bzw. Taktzeit beim Blähschlauch-Verfahren um bis zu 50 % deutlich niedriger als beim Pulse-Jet-Verfahren. • Der Energieverbrauch bei der Blähschlauchabreinigung liegt bei dem sich einstellenden höheren Filterdruckverlustniveau bei geringerem Druckverlustgradienten und der entsprechend höheren Filtrationsleistung um 60 bis 300 % höher als bei der Pulse-Jet-Abreinigung. • Es wurden innerhalb einer dreimonatigen Dauerbetriebsdauer keine Risse an den Textilfiltern und eine deutlich niedrigere Staubeinlagerung im Filtertuch als beim Druckstoßverfahren festgestellt. • Das Blähschlauchverfahren zeigte im Vergleich zur Druckstoßregenerierung ein empfindlicheres Verhalten des Abreinigungssystems. Die Abreinigungsparameter müssen bei der Blähschlauchabreinigung auf Schlauchgeometrie, Druckluftversorgung, Rohgasstaubgehalte und betriebliche Randbedingungen abgestimmt werden. • Das Blähschlauchmaterial erreichte als Prototyp bei geeigneter Einstellung der Abreinigungsparameter Standzeiten von 1.000 Betriebsstunden bis zur Rissbildung. Für die Ausführung der Mikroprozessorsteuerung wurde ein Neuro-Fuzzy-Konzept mit folgenden Festlegungen erarbeitet: • Steuergröße: filtertechnische Gesamtleistung • Stellgröße: Umlaufzeit der Druckluftimpulse • Folge- und Messgröße: Druckverlust der Filterelemente Für die Mikroprozessorsteuerung wurde von IUTA ein Programm mit folgenden Elementen innerhalb einer speicherprogrammierbaren Steuerung entwickelt: • Rechenprogramm zur Bestimmung der filtertechnischen Gesamtleistung • Messprogramm zur Ermittlung der Hauptmessgröße Filterdruckverlust • Fuzzyprogramm zur Überwachung des optimalen Betriebspunktes bei minimalem Energieverbrauch bei gleichzeitig reduzierten Emissionswerten in Reingas • Neuroprogramm zur Erkennung unterschiedlicher Betriebszustände und zur Feinoptimierung des Fuzzy-Programms Die Messwerterfassung und die Programmabarbeitung der speicherprogrammierba-ren Steuerung erreicht durch hohe Mess- und Rechengeschwindigkeiten eine extrem feine Auflösung und erfasst sehr kurzzeitige Staubkonzentrationsspitzen im Reingas. Die SPS kann nach Auffinden und Einstellung des Betriebsbereichs des minimalen Energieverbrauchs bei sehr geringen Reingasstaubemissionen des Abscheiders sehr frühzeitig ein sich veränderndes Systemverhalten und Parametertrends in den vorgegebenen Grenzen erkennen und die Stellgröße Umlaufzeit nach den programmierten Neuro-Fuzzy-Algorithmen anpassen. Die Erprobung der Mikroprozessorsteuerung erfolgte um IUTA-Industriefiltermodul und am ILK Dresden am Versuchsstand zur Blähschlauchregenerierung. Die Ziele des F & E-Vorhabens wurden erreicht und eine Weiterentwicklung zur Marktreife des selbstoptimierenden Abreinigungssystems, das für Hersteller, Zulieferer und Betreiber von Abscheideranlagen eine kostensparende und umweltschonende Alternative zur herkömmlichen Abreinigungssystemen darstellt, ist innerhalb von zwei bis drei Jahren erreichbar.

Förderhinweis

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wird / wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Dokumente