Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Eine zunehmende Belastung von Kl\u00e4r-, Deponie- und Biogasen mit Siloxanen (Silikonen) ist in ganz Europa zu beobachten. Es muss davon ausgegangen werden, dass dieser Trend ungebrochen bleibt, da die Produktion von Silikonprodukten weltweit kontinuierlich zunimmt und diese Stoffe entsprechend vermehrt im Abfall- bzw. Abwasserpfad auftreten werden. Die Belastung mit Siloxanen f\u00fchrt bei der Verwertung der Gase in Gasmotoren zu erh\u00f6htem Verschlei\u00df, insbesondere bei Kolben, Zylindern, Ventilen und Turboladern. Eine wirtschaftliche Verwertung ist dann oftmals nicht mehr gegeben. Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer Kl\u00e4rgasreinigungsanlage bis zur Marktreife. In diesem industriellen Forschungsprojekt werden die wissenschaftlichen Grundlagen zur Entwicklung dieses Verfahrens erarbeitet.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Forschungsvorhaben wurde ein Energie sparendes K\u00e4lteverfahren zur Siloxanentfernung aus Faulgasen entwickelt und in der Praxis untersucht. Grundprinzip des Verfahrens ist die weitgehende Entfeuchtung des Gases und die Verminderung der unerw\u00fcnschten siliziumorganischen Verbindungen durch Kondensation. Hierzu wurde eine Anlage f\u00fcr die K\u00e4ltetrocknung des Gases gebaut und mit einer K\u00e4lter\u00fcckgewinnung sowie einem Aktivkohlefilter ausgestattet. Als Anlagenstandort wurde eine Kl\u00e4ranlage mit einer Faulgasproduktion von ca. 30 m\u00b3\/h und sehr hohen Siloxangehalten (\u00fcberwiegend > 100 mg bis teilweise \u00fcber 1.000 mg\/m\u00b3) ausgesucht. Im wissenschaftlich begleiteten Versuchsbetrieb wurden die technisch\/ wirtschaftlichen Parameter ermittelt und optimiert. Schwerpunkte des Forschungsvorhabens waren daher die Auslegung und Realisierung einer Anlage zur Abk\u00fchlung des Faulgases bis auf Tau-punkttemperaturen von unter -40\u00b0C. Zur Reduzierung der erforderlichen K\u00e4lteleistung wurde eine K\u00e4lter\u00fcckgewinnung integriert, die das austretende kalte Reingas zur Vork\u00fchlung des eintretenden warmen Rohgases nutzt. Zum Schutz des W\u00e4rmetauschers gegen Einfrieren wurde auf der Kaltgasseite eine Gasr\u00fcckf\u00fchrung vorgesehen. Leider gelang es nicht, auf dem Markt eine geeignete, mit nat\u00fcrlichen K\u00e4ltemitteln arbeitende K\u00e4ltemaschine zu beschaffen, weshalb ein Standardprozess mit einem konventionellen K\u00e4ltemittel eingesetzt werden musste. F\u00fcr die \u00dcberwachung der Betriebsdaten wurden die ma\u00dfge-benden Messwerte erfasst und ausgewertet. Die Reinigungsleistung des K\u00e4lteverfahrens (im Bereich um – 40\u00b0C) und der Aktivkohle wurden anhand von regelm\u00e4\u00dfigen Gasanalysen untersucht. Mit zwei zus\u00e4tzlich angefertigten Versuchsadsorbern wurde der Einfluss der Temperatur auf die Abscheideleistung der K\u00fchl- und der Aktivkohlestufe untersucht. Um relevante nat\u00fcrliche Schwankungen der Rohgaszusammensetzung (Schadstoffbelastung) auszugleichen wurden die vergleichenden Messungen parallel mit mehreren Versuchslinien vorgenommen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Ergebnisse des Versuchsbetriebs zeigten eine einwandfreie Wirkung der K\u00e4lter\u00fcckgewinnung, die etwa 50% der Entfeuchtungsleistung und 70% der K\u00e4lteleistung erbrachte. Der einfache, aus der Klimatechnik stammende Kreuzstrom-Plattenw\u00e4rmetauscher, erwies sich dabei als effektives und zuverl\u00e4ssiges Bauteil. Werkstoff- oder Verschmutzungsprobleme wurden nicht beobachtet. Als zuverl\u00e4ssiger Schutz gegen Einfrieren erwies sich die Gasr\u00fcckf\u00fchrung mittels eines Umw\u00e4lzgebl\u00e4ses, durch die die Wandtemperaturen des W\u00e4rmetauschers die meiste Zeit oberhalb von 0\u00b0C gehalten werden konnten. Lediglich bei geringen Rohgastemperaturen im Winterbetrieb musste die K\u00e4lter\u00fcckgewinnung planm\u00e4\u00dfig durch einen Bypass umfahren werden. F\u00fcr die K\u00e4ltestufe ergab sich eine Reduzierung der Siloxane mit einer Bandbreite von 30-90 %, je nach Siloxanverbindung. Die nachgeschalteten Aktivkohlefilter sorgten zu jeder Zeit f\u00fcr eine vollst\u00e4ndige Reinigung des Faulgases bis unter die Nachweisgrenze. Der mit dem gereinigten Gas betriebene Gasmotor zeigte keine Hinweise auf eine Belastung durch Siliziumverbindungen. Durch die parallelen Versuchsreihen konnte festgestellt werden, dass mit gek\u00fchltem Gas die Beladungskapazit\u00e4t der Aktivkohle verdoppelt werden kann. Eine Absch\u00e4tzung der \u00f6konomischen Parameter der K\u00e4lteverfahren f\u00fcr Siloxanbelastungen, wie sie h\u00e4ufig auf Kl\u00e4ranlagen anzutreffen sind, zeigt wirtschaftliche Vorteile f\u00fcr die weniger aufw\u00e4ndigen K\u00fchlverfahren mit Taupunkten >0\u00b0C mit nachgeschalteter Aktivkohleadsorption. Bei hohen Siloxangehalten jedoch zeigt das Tiefk\u00fchlverfahren (Taupunkt bis – 40\u00b0C) trotz h\u00f6herer Investitionskosten auf Grund des geringeren Betriebsmittelbedarfs (Aktivkohle) deutliche wirtschaftliche Vorteile.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Keine<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Mit der im Forschungsvorhaben entwickelten Gasreinigungstechnologie konnte nachgewiesen werden, dass Kl\u00e4rgas selbst bei extrem hohen Belastungen – mit bis zu 1.000 mg\/m\u00b3 Siloxane – vollst\u00e4ndig gereinigt werden kann. Die Verwertung des Gases im nachgeschalteten Gasmotor war ohne Nachteile m\u00f6g-lich. Die gewonnenen Erkenntnisse zeigen, dass bei hohen Siloxangehalten im Kl\u00e4rgas die entwickelte Tiefk\u00fchltechnik in Kombination mit einer Aktivkohleadsorption ein wirtschaftliches Verfahren zur Gasreinigung darstellt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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