Umrüstung elektrostatischer Filter

1 Umrüstung von E-Filtern

Die E-Filter waren in den letzten Jahrzehnten die traditionelle Lösung für die Partikelabscheidung beim Abgasreinigen ­großer Gasmengen, insbesondere in der Kraftwerks- bzw. der Zementindustrie (Fig. 1). Obwohl über die Jahren eine ständige Optimierung bzw. Weiterentwicklung des E-Filter-Konzeptes erfolgt, scheinen die verschärften Ansprüche auf immer niedrigere Emissionswerte, die sich durch die intensivierte Aufmerksamkeit auf industrielle Luftverunreinigung durch die Behörden ergeben, die E-Filter-Technologie einzuholen. Früher wurde die E-Filter-
Technologie für die optimale Methode der Partikel­abscheidung in Übereinstimmung mit den derzeit geltenden Emissionswerten gehalten. Heute besteht weltweit eine grö­ßere Anzahl von E-Filtern, die entweder umzurüsten oder durch zeitgemäßere Technologie, wie z.  B. moderne Schlauchfilter, auszuwechseln sind.

E-Filter sind in vielen industriellen Segmenten verbreitet, überwiegend innerhalb:

­– Kraftwerke (Rauchgasreinigung bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen)

­– Zementindustrie

­– Schmelzwerke (Ferro und Non-Ferro)

Es handelt sich oft um Schwergewichte mit Gasmengen über 1 Mio. m³/h.

2 Klimatische Überlegungen

Anlässlich der gegenwärtigen Besprechungen über Klimaverbesserungen wird oft darüber gesprochen, von fossilen Brennstoffen auf CO₂-neutralere Brennstoffe wie Biomasse umzulegen. Grundsätzlich lässt sich das Abgas einer Biomasse-Verbrennungsanlage – im Vergleich zum Abgas einer kohlegefeuerten Anlage – nur schwierig durch ein E-Filter wirkungsvoll reinigen.

3 Austausch und Umrüstung von E-Filtern

Falls der eindeutige Anspruch auf eine markante Reduktion der Emissionswerte einer vorhandenen E-Filter-Anlage gegeben wird, gibt es als Ausgangspunkt drei Möglichkeiten:

­– Abbau und Austausch des vorhandenen E-Filters durch ein neues Schlauchfilter

­– Umrüstung auf Schlauchfilter (Wiederverwendung des vorhandenen Gehäuses bzw. der Stahlkonstruktionen)

­– Umrüstung auf kombiniertes Elektro-Schlauchfilter (Hybrid­filter im vorhandenen Gehäuse, Bild 2)

4  Puls-Jet Schlauchfilter

4.1 Kennzeichen

Die selbstreinigenden, temperaturbeständigen Schlauchfilter finden seit Jahren bei der Rauchgasreinigung Einsatz. Technische Verbesserungen der Filtermaterialien bzw. der Reinigungssysteme (typische Puls-Reinigung mit Druckluft) haben die Puls-Jet Schlauchfiltertechnologie in eine Position gebracht, bei der sie mit den heute geltenden und sehr verschärften Emissionsansprüchen Schritt hält. Moderne Filtermaterialien sind für den Einsatz in Rauchgasumgebungen mit hohen Temperaturen voll anwendbar und bieten betriebswirtschaftlich lange Standzeiten. Die Verwendung von Membran- und Mikrofibertechnologie sichert eine effektive Abscheidung von sogar Submikronpartikeln. Weiterhin lässt sich die Puls-Jet-Schlauchfiltertechnologie relativ einfach mit Prozessen für die Sorption von sauren Gasen, Schwermetallen und Dioxinen kombinieren.

4.2 Abbau und Austausch des vorhandenen E-Filters durch einen neuen Puls-Jet-Schlauchfilter

Die Platzverhältnisse haben für die Wahl der Filterlösung große Bedeutung. Abhängig von der Rauchgasmenge steht die Wahl zwischen Viereck- und Rundfiltern im Modulaufbau. Die Puls-Jet-Systeme erstrecken sich von traditionellen ­Hochdrucksysteme auf ausgereifte Niederdrucksysteme mit hoher Pulsenergie. Die Niederdrucksysteme verbrauchen nur geringe Energie, was für große Filteranlagen von ausschlag­gebender Bedeutung sein kann.

4.3 Umrüstung auf Schlauchfilter (Wiederverwendung des vorhandenen Gehäuses bzw. der Stahlkonstruktionen)

Mehrere E-Filter wurden in den letzen Jahren schon auf Schlauchfilter umgerüstet und weitere werden folgen. Ent­sprechend der vorhandenen Bauweise werden die inneren Teile (Sprüh- und Niederschlagelektroden) des E-Filters demontiert und durch Filterschläuche ersetzt. Als Endlösung gibt es in den meisten Fällen ein kundenspezifisches Layout mit einem ­traditionellen Druckluftsystem und konventionellen Jet-Puls-Ventilen. Die Besorgung einer ausreichenden Filterfläche darf eine Herausforderung darstellen, indem das E-Filter-Gehäuse in der Regel mit reichlicher Höhe, sondern mit einer begrenzten Querschnittfläche ausgelegt sind. In den Fällen ist die Fähigkeit, lange Filterschläuche mittels Druckimpuls effizient reinigen zu können, entscheidungsrelevant.

4.4 Umrüstung auf kombiniertes Elektro-Schlauchfilter (Hybridfilter im vorhandenen Gehäuse)

Bei der Umrüstung eines vorhandenen E-Filters auf ein Schlauchfilter dürfte die Überlegung nahe liegen, die Möglichkeiten einer Kombination dieser beiden Technologien zu beurteilen. Da eine teilweise Bewahrung des E-Filters keine Riesenkosten mit sich führt und das Schlauchfilter von einem Vorabscheider Nutzen ziehen wird, ist die Bildung eines sogenannten Hybridfilters evident.

Im Vergleich zum Schlauchfilter alleine ergeben sich beim Hybridfilter augenfällige Vorteile:

­–    Reduzierte Staubbeladung der Filterschläuche ➝ Verlängerung der Standzeit

­–    Niedriger Differenzdruck über den Filterschläuchen

­–    Reduzierte Filterfläche

­–    Funkenschutz

­–    Verbesserte Luftverteilung

Die E-Filter bestehen üblicherweise aus seriell zusammengestellten Feldern. Wenn möglich, bleibt das erste Feld an der Eintrittsektion intakt und die restlichen Felder werden durch Schlauchfilter-Modulen ersetzt. Eine teilweise Bewahrung des Elektrofilters stellt noch größere Ansprüche für die Anpassung des Schlauchfilters und dessen Fähigkeit, besonders lange Filterschläuche zu reinigen.

5 Filtertechnologie der Zukunft für die Umrüstung von E-Filtern

Simatek A/S präsentiert seit kurzem die Schlauchfiltertechnologie der Zukunft, die modernste und ausgereifteste Technologie für den Austausch bzw. die Umrüstung der E-Filter. Die neue Filtertechnologie überholt die bekannte Technologie in vielen Aspekten, welche für die Umrüstung der ­E-Filter essentiell sind.

– Konventionelle Pulsventile sind durch neue Technologie ersetzt, die eine effektive Reinigung von sehr langen Filterschläuchen sichert – typisch 16 m Schlauchlänge.

­– Servo gesteuerter Vorschubmechanismus, wodurch die Reinigung von mehr als 10 000  m² Filterfläche pro Pulsventil möglich ist.

­– Bedeutende Verminderung der für die Reinigung der Filterfläche benötigten Energie.

­– Intelligente Reinigungsfunktion, die automatisch die Puls-Energie mit dem aktuellen Bedarf einpasst.

­– Modulsystem für eine einfache Umrüstung fast aller Typen von E-Filtern.

6 Hybridfilter basiert auf SimPulse 3CS Filtermodulen

Im Gegenteil zur traditionellen Filtertechnologie benötigen die Filtermodule keinen Ausbau der vorhandenen Konstruktion, um ausreichende Filterfläche zuzuführen. Die SimPulse 3CS Filtermodule sind vakuumfest und fordern keine extraordinäre Druckverstärkung des traditionellen Walk-In Plenums (Bild 3). Das Konzept basiert auf Standardmodulen, die für das Implementieren in vorhandene E-Filter nur wenig Engineering fordert.

7  SimPulse 3CS Druckpulsverteiler für den Einbau in E-Filter

Der Servo-gesteuerte SimPulse Druckpulsverteiler hat einen Modul­aufbau für eine flexible und relativ einfache Integration in elektrostatische Filter (E-Filter). Das Konzept sichert eine gleichmäßige Reinigung alle Filterschläuche mit exakt der gleichen hohen Puls-Energie bei einem niedrigen Spüldruck (0,3 – 0,5 bar). Die Druckpulsverteiler sind in 6 Standardgrößen erhältlich, die vielfältigen E-Filter Layouts bzw. fast allen Kapazitäten entsprechen. 2 bis 6 Druckpulsverteiler-Module werden typisch im Rahmen des E-Filters die nachgefragte Kapazität erfüllen.