Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer neuen Technologie zur thermischen Nachverbrennung von Abgasen bzw. Abluftstr\u00f6men mit siliziumorganischen Inhaltsstoffen. Um den Zusatz-Brennstoffbedarf auch f\u00fcr kleine Abluftbeladungen mit organischen Stoffen so gering wie m\u00f6glich zu halten, werden zur Gew\u00e4hrleistung einer hohen Abluftvorw\u00e4rmung Regeneratoren (W\u00e4rmespeicherbetten) eingesetzt (sog, regenerative Nachverbrennung). Der neue Technologieansatz beruht auf Regeneratormassen in Form von Keramikkugeln, auf denen sich Anhaftungen innerhalb der Oxidationszone aufgrund von SiO2-Verbindungen bilden. Im Rahmen der Pilotphase A ist eine mobile Technikumsanlage erstellt und zun\u00e4chst bei der CUTEC und schlie\u00dflich bei der Firma ALBIS Plastic GmbH am Standort Hamburg erfolgreich eingesetzt worden. Prim\u00e4res Ziel war dabei, das Oxidationsverhalten der siliziumorganischen Verbindungen zu untersuchen sowie das Systemverhalten mit Blick auf die Projektierung einer Hauptausf\u00fchrung zu ergr\u00fcnden. Die hier beschriebene Demonstrationsphase B beinhaltet einerseits die Konzeption und das Engineering einer Hauptausf\u00fchrung und andererseits – um eine m\u00f6glichst schnelle Verbreitung der neuen Technologie zu gew\u00e4hrleisten – weitere Testl\u00e4ufe der Pilotanlage an zwei unterschiedlichen Produktionsprozessen (Firma Miele und Firma Currenta). Bei ALBIS wurde zu Vergleichszwecken noch ein Versuch mit konventionellen Wabenk\u00f6rpern durchgef\u00fchrt, damit alte und neue Technologie gegen\u00fcbergestellt werden k\u00f6nnen. Hieraus resultierte eine Hauptausf\u00fchrung in konventioneller Bauart bei ALBIS, das Angebot einer Hauptausf\u00fchrung mit neuer Technologie ist Fa. Miele unterbreitet worden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIn Phase B soll in 5 Arbeitsschritten parallel zu Versuchen bei zwei weiteren Anwendern mit dem Scale-up und der Entwicklung der Hauptausf\u00fchrung f\u00fcr die Fa. ALBIS begonnen werden.
\n1. Scale-up und Entwicklung der Hauptausf\u00fchrung: Aufgrund der geringen Konzentrationen an Silizium-organischen Verbindungen im Rohgas sowie der Ergebnisse aus den Versuchen mit einer herk\u00f6mmlichen Versuchsanlage wurde bei ALBIS eine Hauptausf\u00fchrung in konventioneller Bauart geplant.
\n2. Versuche bei ALBIS und weiteren Anwendern: Bei ALBIS wurde eine Versuchsanlage mit Wabenk\u00f6rpern installiert. Parallel hierzu und zu Schritt 1 wurden bei Fa. Miele, Oelde (Antihaftbeschichtung) und Fa. Currenta, Leverkusen (Abwasserreinigung) Versuche mit der Pilotanlage gefahren. Aufgrund der h\u00f6heren Eingangskonzentrationen als bei ALBIS und sich ver\u00e4ndernder Zusammensetzungen an Kohlenwasserstoffen soll eine Hauptausf\u00fchrung mit neuer Technologie bei Miele zum Einsatz kommen.
\n3. Fertigung und Montage der Hauptausf\u00fchrung in konventioneller Bauart bei ALBIS.
\n4. Inbetriebnahme und Validierung der Hauptausf\u00fchrung in konventioneller Bauart bei ALBIS.
\n5. Auswertung, Berichterstellung und Ergebnisverbreitung: Die Ergebnisse der Versuche mit der Pilotanlage sowie der Inbetriebnahme der konventionellen Hauptausf\u00fchrung bei ALBIS werden vorgestellt, eine \u00f6konomisch\/\u00f6kologische Bewertung findet statt. Die Forschungsergebnisse werden durch Vortr\u00e4ge, Ver\u00f6ffentlichungen, im Internet und im Rahmen der Lehre an der TU Clausthal verbreitet.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Erg\u00e4nzende Versuche bei ALBIS (Hamburg):
\nIm Laufe der Phase 1 des Vorhabens hat sich herausgestellt, dass bei der Firma ALBIS relativ geringe Konzentrationen an siliziumorganischen Verbindungen im Abgas festzustellen waren. Da auch in Zukunft mit kleinen Konzentrationen zu rechnen ist, wurde der Arbeitsplan f\u00fcr die zweite Phase des Vorhabens um den Test einer konventionellen regenerativen Oxidationsanlage erweitert. Dabei stellte sich heraus, dass nur die obersten Lagen der Regeneratoren (Wabenk\u00f6rper) mit Siliziumdioxid belegt waren, so dass eine periodische Absaugung f\u00fcr ausreichende Standzeiten sorgen kann. Auf dieser Basis entschied sich ALBIS, eine konventionelle Anlage zu beschaffen, die zwischenzeitlich installiert und in Betrieb genommen wurde. Sie arbeitet seither zielf\u00fchrend.
\nVersuche bei Miele (Oelde):
\nBei der Firma Miele stammen die siliziumorganischen Verbindungen aus dem Abgas einer Anlage zur Herstellung von Antihaftbeschichtungen. Da hohe Konzentrationen an siliziumorganischen Verbindungen vorlagen, konnte der neue Technologieansatz sehr intensiv untersucht werden. Dabei stellte sich heraus, dass die Anlage betriebssicher arbeitete. Durch die kontinuierliche \u00dcberwachung der Anlage von Clausthal aus (Internetverbindung), war es m\u00f6glich, st\u00e4ndig den Anlagenzustand zu validieren und die Steuerung zu optimieren. In verschiedenen Versuchen konnte nachgewiesen werden, dass die Reingaskonzentrationen weit unterhalb der geforderten Emissionsbegrenzungen lagen. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass kein Pufferbeh\u00e4lter zur Realisierung des Sp\u00fclzyklus installiert war, so dass sich im realen Betrieb einer sp\u00e4teren Hauptausf\u00fchrung die Werte noch einmal verbessern k\u00f6nnen. Miele hat sich entschlossen, eine Hauptausf\u00fchrung vom neuen Technologieansatz zu beschaffen. Derzeit laufen technisch\/kaufm\u00e4nnische Verhandlungen zwischen dem Anlagenbauer LTB und Miele.
\nVersuche bei Currenta (Leverkusen):
\nDer Anwendungsfall bei Currenta ist deshalb f\u00fcr die Erprobung des neuen Technologieansatzes besonders wertvoll, weil sehr vielschichtige organische Verbindungen aus unterschiedlichen Herstellungsbetrieben verarbeitet werden m\u00fcssen. Dabei ist die Konzentration an siliziumorganischen Verbindungen nicht ganz so hoch, wie im Fall Miele. Auch hier stellte sich der Betrieb der Versuchsanlage als sehr betriebssicher heraus und es wurden insbesondere die sicherheitstechnischen Anforderungen in der chemischen Industrie vor Aufstellung der Anlage ber\u00fccksichtigt. Die Anlage l\u00e4uft zum Zeitpunkt der Berichtserstellung im zweiten Turnus, wobei die Versuche \u00fcber den Zeitraum des Forschungs- und Entwicklungsvorhabens hinausgehen. Aus energetischer Sicht ist der Anwendungsfall Currenta deshalb besonders bedeutsam, weil der Vergleich zu einer konventionellen thermischen Abgasreinigungsanlage mit rekuperativer Abluftvorw\u00e4rmung angestellt werden kann. Es ist jetzt schon abzusehen, dass mit dem neuen Konzept der Brennstoffverbrauch um ca. 75 % abgesenkt werden kann. Es deutet sich an, dass die Ablagerungen durch die siliziumorganischen Stoffe offenbar leichter zu handhaben sind, als in einer konventionellen thermischen Nachverbrennung, weil die Oxidationsreaktion in einer reinen Gasphase (flameless) stattfindet und Temperaturspitzen, wie sie durch eine Brennerflamme hervorgerufen werden k\u00f6nnen, nicht auftreten. Currenta ist an der Umsetzung des neuen Technologieansatzes sehr interessiert.<\/p>\n
Insgesamt wird festgestellt, dass sich bei den bisherigen Anwendungen der neue Technologieansatz im Pilotma\u00dfstab bew\u00e4hrt hat. Dabei ist zu vermerken, dass die Kugelsch\u00fcttung offensichtlich gro\u00dfe Mengen an Siliziumdioxid aufnehmen kann, so dass sich lange Betriebszyklen ergeben, was zu einem geringen Betriebs- und Wartungsaufwand f\u00fchrt. Anfragen f\u00fcr weitere Einsatzf\u00e4lle der Versuchsanlage liegen bereits vor. Der neue Technologieansatz soll daher noch weiter erprobt werden, wobei Ziel die Einrichtung einer Produktgruppe ist. Daher arbeitet LTB weiter intensiv an der Automatisierung des Kugelumlaufs und des Scale-up der Gesamtanlage.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Vortr\u00e4ge und Ver\u00f6ffentlichungen im Rahmen der Berliner Energiekonferenz (2006), des VDI-Kollo-quiums Emissionsminderung 2008 in N\u00fcrnberg und 10th Conference on Energy For A Clean Environment im Juli 2009 in Lissabon. Vortrag beim Jahrestreffen der Fachaussch\u00fcsse Energieverfahrenstechnik und Hochtemperaturtechnik in Hamburg (2009). Kontakte zu potentiellen Anwendern der neuen Reinigungstechnologie sind vorhanden, so dass gezielt Informationsmaterial verbreitet werden kann.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Im Rahmen der 2. Phase des Vorhabens wurden erfolgreiche Versuche bei zwei zus\u00e4tzlichen Anwendern gefahren. Es ist geplant, die Pilotanlage auch noch bei weiteren Anwendern zu erproben. Aus den bisherigen positiven Ergebnissen resultierte eine Hauptausf\u00fchrung in konventioneller Bauart bei Fa. ALBIS (in Betrieb), w\u00e4hrend Fa. Miele beabsichtigt, eine Anlage gem\u00e4\u00df des neuen Technologieansatzes zu errichten (zurzeit Phase der technisch\/kaufm\u00e4nnischen Kl\u00e4rung).<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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