Rauchgasreinigung Flue Gas Cleaning

Rauchgasreinigung
Flue Gas Cleaning
Über Hitachi Power Europe Service
Die Hitachi Power Europe Service GmbH (HPES) ist mit ca. 300 Mitarbeitern ein inter­national
tätiges Unternehmen auf dem Gebiet der ­Energieerzeugung, des Dampf­erzeugerbaus sowie
der Feuerungs- und Umwelttechnik. Hauptsitz des Unter­nehmens ist Duisburg mit den
Fach­bereichen Engineering, Kessel- und Feuerungstechnik, Rauchgasreinigung, Montage
und Inbetriebnahme. Weiterhin betreibt die Hitachi Power Europe Service GmbH mit einem
Kooperationspartner ein Kompetenzzentrum für Ober­flächentechnik (Cladding).
Mit deutschlandweiten Service-Stützpunkten und Niederlassungen in Europa, dem Nahen
und Mittleren Osten sowie Asien ist die Hitachi Power Europe Service GmbH mit ihren
Produkten und Fach­kompetenzen in unmittelbarer Kundennähe.
Inhalt /Contents
Vom Kessel bis zum Kamin
From Boiler to Chimney4
Abscheidungsverfahren und
ihre Einsatzgebiete
Separation Methods and
their Range of Application6
Rauchgasreinigung
Flue Gas Cleaning8
Zyklone und Multiklone
Cyclones and Multiclones16
Gewebe- und Schlauchfilter
Fabric Filters and Tube Filters18
Staubaustragssysteme
Dust Removal Systems22
2 Rauchgasreinigung
About Hitachi Power Europe Service
Hitachi Power Europe Service GmbH (HPES), with about 300 employees, is an inter­nationally
active company in the field of power generation, steam generator construction, as well as
for environmental technologies and firing equipment. The company’s head office is located in
Duisburg (Germany), with the departments of engineering, boiler and firing technology, flue
gas cleaning, erection and commissioning. In addition, Hitachi Power Europe Service GmbH
operates a center of excellence for surface engineering (cladding) with a cooperation partner.
With service centers throughout Germany and branches in Europe, Middle East and Asia,
Hitachi Power Europe Service GmbH operates as closely to its customers as possible, providing its products and specialist skills.
Hitachi Power Europe Service GmbH
˜Hauptsitz in Duisburg, Deutschland
Head office in Duisburg, Germany
›Nationale Standorte
German locations
›Internationale Standorte
International locations
Flue Gas Cleaning
3
Vom Kessel bis zum Kamin
Von der Emission zur Immission
Unser Leistungsspektrum:
Entsprechend unserem Motto „Vom Kessel bis zum Kamin – alles aus einer Hand“ gilt
■■Inspektion, Schadensanalyse und Beratung
unsere Aufmerksamkeit sowohl der Minimierung von Luftschadstoffen aus der Verbren-
■■Anlagen- und Betriebsmitteloptimierung
nung als auch der Rauchgasreinigung.
■■Rauchgas-, Staub- und Ascheanalyse
■■Emissions-, Strömungsmessung
und Untersuchung
■■Revision, Modernisierung, Reparatur,
Wartung
■■Engineering, Lieferung, Montage
und Inbetriebnahme
Mit der Verordnung zur Einhaltung der Bundes-Immissionsschutzgesetze werden mit der
13. BImSchV für Großfeuerungs- und Gasturbinenanlagen und der 17. BImSchV für die
Verbrennung von Abfällen hohe Anforderungen an die Rauchgasreinigungsanlagen gestellt.
Diesen Anforderungen stellen wir uns seit Jahren erfolgreich mit ausgereiften und bewährten
Reinigungssystemen.
Unser Einsatzgebiet umfasst Kraftwerke, Müll-, Sondermüll- und Klärschlammverbrennungsanlagen ebenso wie Glashütten, Zement- und Hüttenwerke.
So vielseitig die Verbrennungsprozesse sind, so unterschiedlich sind auch die verfahrenstechnischen Entstaubungsprinzipien, die einzeln oder in Kombination zur Anwendung kommen.
Man unterscheidet zwischen trockene und nasse Reinigungsverfahren, Gewebefilter, Zyklone,
Wäscher und Sprühabscheider, aber auch elektrische Gasreinigungen mit ihren elektrosta­
tischen Partikelabscheidungen.
1Zyklon
Cyclone
2Elektrofilter
Electrostatic dust filter
Schema des Reinigungssystems
Schematic of the cleaning system
3Gewebefilter
Fabric filter

4 Rauchgasreinigung
2
3
From Boiler to Chimney
From emission to immission
In accordance with our motto "From boiler to chimney – everything from one source", we
Our range of services:
focus our attention on the minimisation of airborne pollutants from combustion as well as
■■Inspection, damage analysis and
consultation
flue gas cleaning.
■■Plant and operating materials optimisation
■■Flue gas, dust and ash analysis
The ordinance on compliance with the Federal Pollution Abatement Laws places high requirements on flue gas cleaning plants, specifically the 13th German Federal Emission Control
Ordinance for industrial furnaces and gas turbines plants and the 17th German Federal
Emission Control Ordinance for waste combustion. We have successfully faced these
requirements for years with fully developed and proven cleaning systems.
■■Emission & flow measurement and
investigation
■■Inspection, modernisation, repair,
maintenance
■■Engineering, delivery, assembly
and commissioning
Our application areas comprise power plants, waste, hazardous waste and sewage-sludge
incineration plants as well as such equipment in glassworks, cement and iron and steel plants.
As multi-dimensional as the combustion processes are, the process-engineering dust
elimination principles vary accordingly and can be applied individually or in combination.
One makes a distinction between dry and wet cleaning processes, fabric filters, cyclones, washers, spray separators as well as electrical gas cleaning with electrostatic particle separations.
Entstaubung einer Biomasseverbrennung
Dust elimination in biomass combustion
Flue Gas Cleaning
5
Abscheidungsverfahren und Ihre Einsatzgebiete
1Schlauchfilter
Tube filter
2Nass-Elektrofilter
Wet electrostatic dust filter
Fraktionsabscheidegrade von Staubabscheidern
Fractional degrees of separation of dust separators
100
3Trocken-Elektrofilter
Dry electrostatic dust filter
95
4Wäscherkondensator
Washer condenser
85
5Zyklon
Cyclone

2
90
3
80
4
75
70
65
60
55
50
5
45
40
0,1
1,0
Partikelgröße xp (µm)
10
Size of particles xp (µm)
Die Wahl der Abscheidesysteme erfolgt nach den Anforderungen des Prozesses bzw. der
erforderlichen Emissionen.
Partikelabscheidung trocken
Verfahren
Physikalisches
Prinzip
Einsatzgebiet
Effizienz
Staubabscheidung
Zyklon
Trägheitskräfte
Vorreinigung
Niedrig
EGR*
Elektrostatisch
Hauptreinigung
Hoch
Gewebefilter
Filternd
Haupt- und
Feinreinigung
Sehr hoch
Partikelabscheidung nass
Verfahren
Physikalisches
Prinzip
Einsatzgebiet
Effizienz
Staubabscheidung
Nass-EGR*
Elektrostatisch
Feinreinigung
Sehr hoch
Wäscher
Trägheitskräfte
Feinreinigung
(eventuell auch
Hauptreinigung)
Mittelhoch
* EGR = Elektrische Gasreinigung
6 Rauchgasreinigung
Separation Methods and their
Range of Application
The selection of the separator systems is made based on the requirements of the process
and / or required emissions.
Particle separation dry
Method
Physical
principle
Range
of application
Efficiency of
dust removal
Cyclone
Forces of inertia
Pre-cleaning
Low
EGC*
Electrostatic
Main cleaning
High
Fabric filter
Filtering
Main and
fine cleaning
Very high
Method
Physical
principle
Range
of application
Efficiency of
dust removal
Wet EGC*
Electrostatic
Fine cleaning
Very high
Washers
Forces of inertia
Fine cleaning
(possibly also
main cleaning)
Mid-high
Particle separation wet
* EGC = electrical gas cleaning
Flue Gas Cleaning
7
Rauchgasreinigung
Mittels Elektro-Staubabscheider
Elektrofilter / -gasreinigungen (EGRs) werden als Platten-, Segment-, Röhren- oder Wabenfilter für nasse, trockene und nebelführende Rauchgase sowohl im Nieder- als auch
Hochtemperaturbereich eingesetzt. Das Prinzip der Staubabscheidung beruht sowohl bei
der trockenen als auch bei der nassen elektrischen Gasreinigung auf einer Separierung
der Stäube durch elektrostatische Aufladungen.
Die Rauchgase werden hierbei durch ein starkes elektrisches Feld geleitet, das zwischen den
Sprühelektroden (SE-Elektroden) und den Niederschlagelektroden (NE-Elektroden) durch das
Anlegen einer hohen Gleichspannung im Bereich der Durchbruchspannung erzeugt wird.
Infolge der hohen Feldstärke kommt es im Bereich der negativ gepolten Sprühelektroden zu
Korona-Entladungen und es werden Elektronen freigesetzt, die sich an die Staubteilchen oder
Nebeltröpfchen des vorbeiströmenden Rauchgases lagern.
Unter Einfluss des starken elektrischen Feldes werden die so negativ aufgeladenen Staubpartikel oder Nebeltröpfchen zu den geerdeten Niederschlagselektroden transportiert und dort
abgeschieden.
In Abhängigkeit des Staubgehaltes der Rohgase werden mehrere Hochspannungs- bzw.
Staubabscheidefelder hintereinander geschaltet, wodurch Staubabscheidungen von
90 – 99 % bei Feinstäuben bis < 1 μm erreicht werden.
Weitere Vorteile von Elektrofiltern sind der geringe Druckverlust, der geringe Bedienungsaufwand sowie die Unempfindlichkeit gegen Funkenflug.
1Sprühelektrode
Spray electrode
2Elektron
Electron
3 Staubteilchen aufgeladen
Charged dust particle
Abscheideprinzip
beim Elektrofilter
Separator principle
of electrostatic filters
2

3
4 Staubteilchen abgeschieden
Intercepted dust particle
4
5Niederschlagselektrode
Collecting electrode
6Spannungsumsetzungsanlage
Voltage converter system
5
6
8 Rauchgasreinigung
Flue Gas Cleaning
Using electrostatic dust separators
Electrostatic precipitator systems (ESPs) are used as plate, segment, pipe, or honeycomb
filters for wet, dry, and misty flue gases at low as well as high temperature ranges. The
principle of the dust separation process is based on separating the dusts by means of
electrostatic charging, in both the wet and dry electrostatic gas cleaning process.
The flue gases are passed through a powerful electrical field generated between the spray
electrodes (SE electrodes) and the collecting electrodes (CE electrodes) by applying a high
DC voltage in the breakdown voltage range.
As a result of the high field intensity, corona discharges occur in the area around the negatively
poled spray electrodes, and electrons are released which then attach themselves to the dust
particles or mist drops of the flue gas flowing by.
Under the influence of the powerful electrical field, the negatively charged dust particles or
mist drops are transported to the grounded collecting electrodes and intercepted there.
Depending on the dust content of the raw gases, several high-voltage or dust separator fields
are cascaded to achieve dust removal of 90% to 99% for fine dusts up to < 1 μm.
Other advantages of electrostatic dust filters are the only slight pressure loss, the small
amount of necessary operating input, and the insensitivity to flying sparks.
1 Sprühelektrode
Spray electrode
Schema Abscheideprinzip
Schematic of separation method
1
–
2 Niederschlagselektrode
Collecting electrode
+
2
Flue Gas Cleaning
9
Rauchgasreinigung
Trockene Rauchgase
Bei der trockenen Rauchgasreinigung werden die Rauchgase vor Eintritt in die Filter über
Leitbleche geführt. Die Leitbleche sowie eine abgestimmte Gestaltung des Filtereintrittsstutzens sorgen für ein optimales Strömungsprofil sowie eine gleichmäßige Verteilung der
Rauchgase auf die Filtergassen – eine wesentliche Voraussetzung zur Erzielung hoher
Abscheidegrade.
Die einzelnen Filtergassen bestehen jeweils aus zwei Niederschlagselektroden, zwischen
denen die Sprühelektroden installiert sind. Die Niederschlagselektroden-Reihen eines jeden
Abscheidefeldes sind mit Klopfvorrichtungen bestückt, bestehend aus frei fallenden Hämmern, die versetzt auf Hammerwellen installiert sind. Die Hämmer fallen durch die versetzte
Anordnung nacheinander auf die Ambosse der Plattenkopfgestänge und versetzen die Niederschlagselektroden in Schwingung, wodurch der anhaftende Staub abgereinigt wird.
Durch eine frei schwingende Installation der Niederschlagselektroden ist auch bei Temperaturschwankungen eine freie Beweglichkeit und somit eine optimale Abreinigung sichergestellt.
Ein wesentliches Kriterium für optimale Staubabscheidungen sind ferner die unterschiedlichen
elektrischen Eigenschaften der Stäube, für die verschiedene Bauformen der Sprühelektroden
zum Einsatz kommen.
So werden für Stäube mit geringen Staubwiderständen oder niedrigen Staubraumbeladungen
Bänder mit glatten Kanten verwendet, während für hochohmige Stäube oder hohe Staub­
raumladungen Dorn-Elektroden eingesetzt werden.
1 Sprühelektrode
Spray electrode
–
2 Niederschlagselektrode
Collecting electrode
+
Gassenaufbau
Lane construction
2

10 Rauchgasreinigung
Flue Gas Cleaning
Dry flue gases
In dry ESP, the flue gases are passed over baffle plates before entering the filters. These
baffle plates as well as a corresponding design of the filter entry port ensure an optimal
flow profile as well as a uniform distribution of the flue gases on the filter lanes, an
essential prerequisite for obtaining high degrees of separation.
The individual filter lanes each consist of two collecting electrodes between which the spray
electrodes are installed. The row of collecting electrodes of each separation field are equipped
with rappers consisting of free-falling hammers which are installed at displaced intervals on
hammer shafts. Due to their spacing arrangement, the hammers fall one after another on the
anvils of the plate head linkage, setting the collecting electrodes in oscillatory motion, which
in turn cleans off the adhering dust.
The freely swinging installation of the collecting electrodes, also at variations in temperature,
ensures a free mobility and thus an optimal dedusting.
An essential criterion for optimal electrostatic precipitation is the different electrical characteristics of the dusts, which call for the use of different types of spray electrode designs.
Bars with smooth edges are used for dusts with low levels of dust resistance or low dust
burden of filter space, whereas spike electrodes are employed for high-impedance dusts or
high dust burden of filter spaces.
Niederschlagsplatte
Collecting plate
Sprühelektrode
Spray electrode
Flue Gas Cleaning
11
Rauchgasreinigung
Gesättigte oder feuchte Rauchgase
Nasselektroreinigungen kommen als Horizontal- oder als Röhrenfilter zur Anwendung. Ihr
Einsatzgebiet ist z. B. die Reinigung von feuchten / gesättigten Prozessabgasen aus der
Chemie und Hüttenindustrie, SO2-haltigen Gasen z. B. für die Produktion von Schwefelsäure,
TiO2-haltigen Gasen aus der Kalzinierung oder auch Abgasen aus Sondermüllverbrennungsanlagen.
Das physikalische Prinzip entspricht dem der Trockenelektrofilter, jedoch entfallen die Klopfsysteme zur Abreinigung, da die Staubteilchen als Suspension ausgetragen werden. Unter
Einwirkung des elektrischen Feldes bildet sich auf den Niederschlagselektroden ein mit
Staubpartikeln durchsetzter Flüssigkeitsfilm, der kontinuierlich abläuft.
Um insbesondere bei Abgasen mit höheren Feststoffgehalten Schlammablagerungen an den
Niederschlagselektroden zu vermeiden, wird zur Verstärkung der Gassättigung häufig ein
zusätzliches System mit kontinuierlich arbeitenden Nebeldüsen eingesetzt. Diese Nebeldüsen
verstärken den Flüssigkeitsfilm an den Elektroden und setzen die Feststoffkonzentration
herab, wodurch die Abreinigung durch die in Intervallen arbeitenden Spüldüsen verbessert
wird.
Röhrenfilter, wie nachstehend abgebildet, werden bevorzugt als korrosionsfeste Filter eingesetzt. Sie bestehen aus parallelen senkrecht angeordneten Rohren mit kreis- oder wabenförmigem Querschnitt, in deren Mitte die Sprühelektroden aufgehängt sind.
1Gehäuse
Enclosure
2Isolatoren
Insulators
Die Rohre bestehen aus nichtleitenden
Elektrogasanlage
Electrical gas system
Materialien und haben mit ihrer Oberfläche
lediglich die Trägerfunktion für den Flüssig-
3Röhre
Tube
2
damit der Staubniederschlag erfolgt.
4Elektrode
Electrode
4
3
2

12 Rauchgasreinigung
keitsfilm, in dem der Stromtransport und
Flue Gas Cleaning
Saturated or moist flue gases
Wet ESP systems are employed as horizontal or tube filters, for instance for cleaning
damp / saturated process exhaust gases from the chemical and steel industries, gases
containing SO2 e.g. for the production of sulphuric acid, TiO2-containing gases from calcination or also waste gases from hazardous waste incineration plants.
The physical principle corresponds to that of the dry electrostatic filter, however without the
rapper systems for dedusting, since the dust particles are discharged as a suspension. Under
the influence of the electrical field, a fluid film permeated with dust particles forms on the collecting electrodes, which continuously flows off.
In order to avoid sludge deposits on the collecting electrodes, especially from exhaust gases
with higher solids content, an additional system using continuously operating mist nozzles is
frequently employed to reinforce the gas saturation. These mist nozzles strengthen the fluid
film on the electrodes and reduce the solid concentration, which improves the dedusting effect by the flushing nozzles which operate in intervals.
Tube filters, as depicted here, are preferred for use as corrosion-proof filters. They consist of
vertical tubes arranged in parallel with a circular or honeycomb-shaped cross-section, with
the spray electrodes each hanging in the middle.
The tubes consist of non-conducting materials whose surfaces solely provide the carrier function for the fluid film, where the flow transport and thus the dust precipitation takes place.
1Elektrode
Electrode
Röhrenfilteranlage
Tube filter system

2Röhre
Tube
2
Flue Gas Cleaning
13
Rauchgasreinigung
Elektrofilter und ihre elektrischen Komponenten
Die zur Erzeugung der hohen Feldstärken benötigte Hochspannung wird pro Filterzone durch
eine 2- oder 3-phasige Spannungsumsetzanlage erzeugt. Jede dieser Hochspannungsanlagen besteht aus einem Hochspannungstransformator mit Gleichrichter sowie einer Phasenanschnittsteuerung zur Spannungsversorgung der einzelnen Felder des Elektrofilters.
Um eine höchstmögliche Abscheidung zu erzielen muss die Betriebsspannung dabei knapp
unter der Durchbruchspannung ausgeregelt werden, die prozessbedingt beständig variiert.
Zu diesem Zweck tastet die Steuerung die Überschlagsgrenze kontinuierlich ab und führt die
Spannungsversorgung feinfühlig nach.
Bei der Abreinigung von z. B. hochohmigen Stäuben tritt unter bestimmten Betriebsbedingungen ein „Rücksprühverhalten“ ein, was den Wirkungsgrad der Filteranlage erheblich herabsetzt. Durch den Einsatz des Pulsbetriebes kann bei zum Rücksprühen neigenden Stäuben
die Abscheidung wesentlich verbessert werden. Der Wirkungsgrad des Elektrofilters wird
hierdurch nicht nur gesteigert, sondern in vielen Fällen kann sogar eine deutliche Energie­
einsparung erreicht werden.
Ein übergeordneter Prozessrechner kontrolliert über die Rauchgasdichte den gesamten
Entstaubungsprozess und passt die Spannung der einzelnen Filterzonen der erforderlichen
Abscheideleistung an. Hierdurch werden Sättigungsströme, die keine Mehrleistungen erbringen, vermieden und eine maximale Abscheidung bei geringstem Energieverbrauch erreicht.
1Elektrofilter
Electrostatic precipitator
2Spannungsumsetzungsanlage
Voltage converter system
Das Visualisierungsprogramm ermöglicht
Coromatic-Filteranlage
Coromatic filter system
dem Betriebspersonal eine zentrale Beobachtung und Bedienung der kompletten Fil-
4
3Hochspannungssteuerung
High voltage control
teranlage, einzelner Filterebenen bis hinunter
7
zu den einzelnen Kraftfeldern. Gleichzeitig
4Prozessrechner
Process controller
können von jeder Spannungsumsetzanlage
5Klopfsteuerung
Rapping control
6Rauchgasdichtemessung
Flue gas density measurement
alle erfassten Messwerte archiviert werden.
3
Zusätzlich wird durch die Koordinierung der
5
Klopfintervalle der Niederschlagselektro-
7Monitor
Screen
6
denklopfung eine effektive Reinigung der
Inneneinrichtung in Verbindung mit einem
2
optimalen Staubabscheidegrad erreicht.
Zur Vermeidung erhöhter Staubauswürfe

durch Kumulierung erfolgt zu bestimmten
Zeitpunkten die Klopfung jeweils nur einer
Filterzone.
14 Rauchgasreinigung
Flue Gas Cleaning
ESP filters and their electrical components
The high voltage required to generate the high field intensities is created by one 2- or 3-phase
voltage converter system per filter zone. Every one of these high voltage systems consists
of a high-voltage transformer with power rectifier as well as a phase control for the power
supply of the individual fields of the electrostatic filter.
To attain the highest possible filtering effect, the operating voltage must be adjusted to just
barely below the breakdown voltage, which constantly varies depending on the process.
For this purpose the control system continually samples the breakdown limit and sensitively
adjusts the power supply.
When dedusting high-impedance dusts, for instance, sometimes a respray behaviour sets in
under certain operating conditions, which considerably lowers the efficiency of the filtration
system. Using pulse control operation considerably improves the separation in case of dust
particles that tend to respraying. The efficiency of the electrostatic filter is thus not only improved, but in many cases it is possible to attain significant energy savings as well.
A higher-level process control computer monitors the flue gas density throughout the entire
dedusting process and adjusts the voltage of the individual filter zones to the required separation capacity. This way, saturation voltages that do not provide any increased performance
are avoided, achieving a maximum separation at the lowest possible energy consumption.
The visualization system allows the operating personnel to centrally monitor and operate the
complete filtration system and individual filter levels, right down to the individual fields of force. At
the same time, every measured value recorded can be archived by every voltage converter unit.
Additionally, by coordinating the rapping intervals of the collecting electrode rapping, an
effective cleaning of the internal components is achieved in combination with an optimum
degree of dust separation. To prevent increased dust emission due to accumulation, one
filter zone at a time undergoes the rapping process at certain times.
Flue Gas Cleaning
15
Zyklone und Multiklone
Filterung trockener Rauchgase
Das Abscheideprinzip ist die Fliehkraftabscheidung. In zylindrischen Abscheidebehältern
Skizze Zyklon
Schematic of cyclone
werden die Rauchgase in Kreisbewegungen versetzt, deren rotierende Strömungen hohe
Fliehkräfte hervorrufen, die die Staubpartikel zur Außenwand schleudern.

Während das gereinigte Gas durch einen zentral angeordneten Kanal nach oben abgesaugt
wird, sinken die Staubpartikel aufgrund ihrer trägen Masse an der Außenwand auf einer
2
schraubenförmigen Bahn in den Staubbunker. Wenngleich Fliehkraftabscheider mit ihren ge-
3
ringen Druckverlusten für Rauchgastemperaturen bis zu 1000 °C eingesetzt werden, kommen
1Reingaseintritt
Clean gas inlet
sie aufgrund der hohen heutigen Anforderungen an den Entstaubungsgrad vorwiegend nur
2Rohgasaustritt
Raw gas outlet
3Tauchrohr
Probe tube
noch als Grob- und Vorabscheider sowie für Staubrückführungssysteme zum Einsatz. Fliehkraftentstauber reagieren empfindlich auf Änderungen der Abgasgeschwindigkeit und errei-
4
chen in Abhängigkeit der Staubart Abscheidegrade von lediglich 50 – 90 %.
4Abscheideraum
Separation chamber
5Staubsammelbehälter
Ash collecting hopper
6Zellenradschleuse
Rotary feeder
Als Grob- bzw. Vorabscheider schützen sie Kesselheizflächen, Wärmetauscher sowie Gebläse vor Verschleiß oder Belagsbildung und entlasten nachgeschaltete leistungsfähige
5
6
Staubabscheider wie beispielsweise Elektrofilter. Zyklonen mit einer unteren Grenze der wirkungsvoll abscheidbaren staubabhängigen Körnung von 5 – 10 μm werden je nach Gasmenge
mit Durchmessern zwischen 0,5 und 5 m gebaut.
Die Bauform und Anordnung der Gasanschlüsse von Multiklonen können in weiten Grenzen
variiert werden. Sie beanspruchen bei gleichem Gasdurchsatz einen geringeren Platzbedarf
1Rohgaskanal
Raw gas duct
2Reingaskanal
Clean gas duct
3Reingasrohr
Clean gas pipe
und können so einfacher in bestehenden Anlagen nachgerüstet werden. Die Filteranlage
Skizze Multiklon
Schematic of multiclone
besteht aus einer Vielzahl parallel geschalteter Abscheiderohre mit Durchmessern von
1
ca. 230 mm. Aufgrund der kleinen Durch-
2
4Trennzelle
Separator cell
3
messer der Multiklonrohre können über die
schaufel­förmigen Einbauten höhere Flieh-
5Staubbunker
Dust bunker
kräfte als in einem Großzyklon erzeugt
werden, wodurch auch relativ feine Stäube
mit Körnungen ab 2 – 5 μm abgeschieden
werden können.
4
5
Die Aufteilung des Gasvolumens auf viele
Multiklonrohre führt zu geringeren spezifischen Staubbelastungen der einzelnen Abscheideflächen, wodurch auch bei stark
schleißenden Stäuben hohe Standzeiten erreicht werden.
16 Rauchgasreinigung
Cyclones and Multiclones
Filtering of dry flue gases
The separation principle is centrifugal force separation. The flue gases are set into circular
motion in cylindrical separation tanks, whereby the rotating flows produce high centrifugal
Skizze Multiklon
Schematic of multiclone
1
forces which hurl the dust particles towards the exterior wall.
While the cleaned gas is sucked upwards by a centrally installed duct, the dust particles
2
descend to the outer wall on a helical course into the dust bunker, owing to their inert mass.
Although centrifugal force separation units with their low level of pressure loss are employed
for flue gas temperatures of up to 1000 °C, due to the current high level of dedusting requirements they are now primarily only used as rough and preliminary separators as well as for
dust recycling systems. Centrifugal force dedusters react sensitively to changes of the exhaust gas velocity and achieve degrees of separation of merely 50 % – 90 %, depending on
the type of dust.
1Reingas
Clean gas
2Rohgas
Raw gas
3Staub
Dust
As rough or preliminary separators, they protect boiler heating surfaces, heat exchangers as
well as ventilators from wear and tear or the accretion of deposits, and relieve downstream
high-performance dust removers, such as for example electrostatic filters. Cyclones with a
3
lower limit of efficiently precipitable dust-dependent particle size of 5 to 10 μm are built with
diameters between 0.5 and 5 m, depending on the gas quantity.
The design and arrangement of the multiclone gas connections can be varied across a broad
range. They require less space for the same throughput and can therefore be more easily
upgraded in existing plants. The filtration system consists of a multitude of separation
pipes with diameters of about 230 mm, con-
1Reingas
Clean gas
Multiklonanlage
Multiclone system
2Rohgas
Raw gas
figured in parallel. Due to the small diameter
1
of the multiclone pipes, greater centrifugal
forces than in a large cyclone can be gener-
4Abscheideraum
Separator chamber
ated via the shovel nose fixtures, whereby
relatively fine dusts with a particle size as of 2
3Tauchrohr
Immersion pipe
3
2
to 5 μm can also be separated out.
The distribution of the gas volume to many
multiclone pipes leads to smaller specific
dust loads of the individual separation surfaces, whereby a long service life can be
achieved even in case of highly abrasive
dusts.
4
Flue Gas Cleaning
17
Gewebe- und Schlauchfilter
Reinigung trockener Rauchgase
Gewebe- sowie Schlauchfilter kommen zur Abreinigung staubbelasteter trockener
Rauchgase im Niedertemperaturbereich bis maximal 250 °C zum Einsatz. Sie erreichen
Abscheidegrade von > 99 % bei Druckverlusten zwischen 15 – 20 mbar und eignen sich
insbesondere auch zur Abreinigung von Feinstäuben < 1 µm.
Staubbelastete Rauchgase werden hierbei durch eine poröse Gewebe- oder Filzschicht
geleitet, wodurch das Trägergas von den Staubpartikeln getrennt wird. Der Staub, der sich
an der Filterschicht anlagert, wird in definierten Zeitintervallen durch das Gegenspülen des
Filters mit Luft entfernt und fällt in den Staubbunker.
Unter den Gewebefiltern sind insbesondere die Systeme mit Druckluftreinigungen weit
verbreitet. Die einzelnen Filterschläuche, die von außen nach innen durchströmt werden,
sind im Inneren mit Filterkörben versteift, die das Zusammenfallen der Gewebeschläuche
verhindern.
Die Abreinigung des außen abgelagerten Filterkuchens erfolgt während des laufenden Be­
triebes durch einen Druckluftstoß in das Schlauchinnere, wodurch der Rauchgasstrom in
dem jeweiligen Filterschlauch kurz unterbrochen wird. Durch das ruckartige Aufblähen des
Filterschlauches platzt der Filterkuchen ab. Die Spülluft, die druckstoßartig durch den Filter
gepresst wird, bewirkt darüber hinaus eine Tiefenreinigung des Filtergewebes.
Die Abreinigungsphasen werden wahlweise
1Rohgaseinlass
Raw gas intake
2Prallblech
Baffle plate
3Schlauchbündel
Tube bundle
in Abhängigkeit des Differenzdruckes über
Puls-Schlauchfilter
Pulse tube filters
4
8
das Filterelement oder aber in festen Zeit­
7
intervallen durch eine Steuerung ausgelöst.
6
Der kammerartige Aufbau ermöglicht während des Betriebes das Abkoppeln von Teil-
4Reingaskammer
Clean gas chamber
5
5Reingassammelkanal
Clean gas collection duct
6Membranventil
Diaphragm valve
7Druckluftspeicher
Compressed-air tank
1
3
8Düsenblasrohr
Nozzle blowpipe
9Staubsammelbunker
Dust collection bunker
2
9
18 Rauchgasreinigung
bereichen zu Wartungszwecken.
Fabric Filters and Tube Filters
Cleaning of dry flue gases
Fabric filters and tube filters are used for dedusting dustburdened dry flue gases in the
low temperature range of up to a maximum of 250 °C. You can attain degrees of separation
greater than 99 % at pressure losses between 15 – 20 mbar; this method is especially
suitable for dedusting fine dusts < 1 μm.
Here, the dustburdened flue gases are passed through a porous tissue or felt layer, which
separates the carrier gas from the dust particles. The dust which collects on the filter layer is
removed at defined time intervals by countercurrent flushing of the filter with air, and then
drops into the dust bunker.
Systems with compressed air cleaning mechanisms are particularly widespread among
fabric filters. The individual filter tubes, which are subject to flow from outside inwards,
are reinforced with filter baskets on the inside, which prevent the fabric tubes from
collapsing.
The externally deposited filter cake is removed during the ongoing operation by a rush of
compressed air injected into the tube’s interior, briefly interrupting the flow of flue gas in the
respective filter tube. The jerky inflation of the filter tube breaks off the filter cake. The purge
air, pressed through the filter in quick blasts, moreover effects a deep-cleaning of the filter
fabric.
The dedusting phases are optionally trig1Abreinigungsvorgang
Dedusting process
gered via the filter element or at fixed time
intervals by a control mechanism, depending
on the pressure differential. The chamberlike
Schlauchquerschnitt
Tube cross-section
2Filtrationsvorgang
Filtration process
construction allows decoupling subsections
3Stützkorb
Support
for maintenance purposes during operation.
4Filtermedium
Filter medium
1
2
3
4
Flue Gas Cleaning
19
Gewebe- und Schlauchfilter
1Rohgaskanal
Raw gas duct
2Filterschläuche
Filter tubes
Schema Gegenstromspülung
Schematic of counterflow flushing
4
3Kammergehäuse
Chamber enclosure
6
4Reingaskanal
Clean gas duct
5Spülluftgebläse
Flush air blower
6Steuerventile
Control valves
5
2
7Staubsammelbunker
Dust collection bunker
3
8Zellenradschleusen
Rotary feeders
7
8
1
Reinigung durch Gegenstromspülung
Neben den Gewebefiltern, deren Reinigung durch Druckluft erfolgt, kommen auch Gewebefilter mit Reinigungen durch Gegenstromspülung zum Einsatz.
Derartige Filteranlagen bestehen aus mehreren getrennten Kammern, die parallel geschaltet
sind. Das Rohgas strömt bei dieser Bauform von innen nach außen durch die Schlauchfilter
und der Staubkuchen setzt sich im Inneren der Filterschläuche ab.
Zur Abreinigung der Filterschläuche wird die jeweilige Kammer vom Rohgasstrom abgekoppelt und damit kurzzeitig außer Betrieb genommen. Mit gereinigtem Rauchgas werden die
Filterelemente zur Beseitigung der Staubbeläge in einem Gegenstromverfahren durchspült.
Die Filterschläuche verformen sich nach innen, wodurch der Staubkuchen bricht und in den
Staubsammelbunker fällt. Das Spülgas tritt durch den Rohgaseintritt aus und strömt zusammen mit dem Rohgas durch die im Betrieb befindlichen Filterkammern.
In Abhängigkeit der Staubeigenschaften kommen mitunter zusätzliche Rütteleinrichtungen
zum Einsatz, die das Abreinigen der Filterschläuche unterstützen.
20 Rauchgasreinigung
Fabric Filters and Tube Filters
Cleaning by counterflow flushing
Apart from the fabric filters which are cleaned by compressed air, fabric filters can also be
cleaned by counterflow flushing.
These kinds of filter systems consist of several separate chambers configured in parallel.
Here, the raw gas flows from the inside to the outside through the tube filter, and the dust
cake is deposited on the inside of the filter tubes.
To dedust the filter tubes, the respective chamber is decoupled from the raw gas flow and
hence put briefly out of operation. The filter elements are flushed with cleaned flue gas to
remove the dust deposits in a counterflow procedure. The filter tubes are deformed inwards,
causing the dust cake to break up and drop into the dust collection bunker. The flushing
gas escapes through the raw gas intake and flows together with the raw gas through the
operating filter chambers.
Depending on the dust characteristics, occasionally additional vibration devices are employed
to support the dedusting process of the filter tubes.
Flue Gas Cleaning
21
Staubaustragssysteme
Ein Beitrag für die Umwelt
Ob über Rohr-, Trogschnecken oder Kratzbandförderer, wir kümmern uns neben der Ab­
reinigung der Rauchgase von ihrer Staubbeladung auch um den Austrag der Stäube aus
den Staubbunkern, deren Rauchgasabschluss die Zellenradschleusen sind.
In Abhängigkeit von den Anlagenerfordernissen sowie den Staubeigenschaften kommen
Förderbänder oder pneumatische Druckförderer zum Einsatz, die den Staub bis zum Entsorgungspfad transportieren. Bei nicht kontinuierlich arbeitenden Förderorganen übernehmen
Füllstandssonden in den Staubbunkern die Vorgabe der Transporttaktzeiten.
Welches der Konzepte auch zum Einsatz kommen mag, zugeschnitten auf die Anlagenbelange erarbeiten wir Konzepte für Rehabilitationen, Reparaturen, Optimierungen, Erweiterungen sowie Erneuerungen und setzen diese bis zur Übergabe an den Kunden um. Wir beraten
Sie in Bezug auf Fragen der Lebensdauer sowie Erhöhung der Verfügbarkeit der unterschiedlichen Staubaustrags- und Fördersysteme und unterstützen Sie bei den Genehmigungsverfahren.
Was wir mit der Feuerung beginnen, vollenden wir über die Rauchgasreinigung bis hin zum
Staubaustrag zu Ihrer Zufriedenheit und für eine saubere Umwelt.
Staubeinschmelzverfahren
Dust smelting process
22 Rauchgasreinigung
Dust Removal Systems
To protect the environment
Whether by employing tube, screw feeder or scraper conveyor systems, apart from the
dedusting of flue gases of their dust burden, we also take care of the removal of dusts from
the dust bunkers, whose flue gas termination consists of the rotary feeders.
Depending on the plant requirements as well as the dust characteristics, conveyor belts or
pneumatic pressure conveyors are employed to transport the dust all the way to its disposal
path. For non-continually operating conveyor systems, filling level probes in the dust bunkers
control the transport cycle times.
Whichever principle is used, we develop efficient concepts for rehabilitation, repairs, optimisation, expansions as well as new constructions tailored to the precise system needs of the
customer, and implement them until hand-over to the customer. We will gladly advise you
regarding questions of service life and increasing the availability of the different dust removal
and conveyor systems, and support you during the approval process.
What begins with the firing is completed with the flue gas cleaning, up to and including the
dust removal, to your complete satisfaction and for a clean environment.
Flue Gas Cleaning
23
Friedrich-Ebert-Straße 134
47229 Duisburg, Germany
Phone+49.2065.4221-0
Fax+49.2065.4221-677
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