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Wie man die Kosten der elektrostatischen Abscheider verringert

elektrostatischer Filter

Staatliche Regelungen zur Verringerung der Umweltverschmutzung werden von der Industrie nicht immer gut aufgenommen, hauptsächlich weil zusätzliche Investitionen häufig erforderlich sind, um neue Vorschriften einzuhalten. Gleichzeitig kann jedoch Unterstützung bei der Entwicklung neuer und bestehender Technologien geleistet werden, die Kosten senken und die Leistung von Umweltschutzeinrichtungen verbessern können.

Lionel Macey, Technischer Direktor bei ThermTech, geht auf eine Lösung ein, die die Kosten von Elektrofiltern und die damit verbundenen Vorteile für industrielle Prozesse mit Kunststoffen und PVC deutlich reduzieren wird.

Die Umweltgesetzgebung ist im Laufe der Jahre immer strenger geworden, und dies hat die Notwendigkeit verbesserter Umweltschutzsysteme geschaffen. Um große industrielle Emittenten zu neuen Innovationen zu ermutigen, führte die Regierung das Konzept der besten verfügbaren Technologie ein, die keine übermäßigen Kosten mit sich bringt (BATNEEC).

Aufstellen der Probleme

Eine dieser Technologien ist der Elektrofilter (Electrostatic Precipitator, ESP), der die höchste Abscheideeffizienz aller Schadstoffkontrollsysteme für ölige Submikron-Rauchgase aufweist. Darüber hinaus hat es den geringsten Energieverbrauch pro Einheit des Gasdurchsatzes für jedes System auf dem Markt. Als solches scheint es ein starker Anwärter auf die Kunststoffindustrie zu sein.

Jedoch können sich an den Oberflächen des Wärmetauschers die kleinen Mengen an Feststoffen, Feuchtigkeit und thermischen Abbauprodukten, die unvermeidlich den öligen Rauch begleiten, aufbauen. Dies führt schließlich dazu, dass der Abscheider und die damit verbundene Gaskühlanlage blockiert werden und das ESP seine elektrostatischen Eigenschaften verliert.

Der elektrostatische Prozess entfernt den Staub, der in das System eindringt, genauso effizient wie die submikronen öligen Rauchpartikel. Der Nachteil davon ist, dass, während die gesammelten Öle von den Kollektorzellenplatten ablaufen, der Staub sich aufbauen kann und, wenn er mit Wasser gemischt wird, fettige Ablagerungen bildet, die schließlich die Platten überbrücken und einen Verlust der Sammlungseffizienz verursachen werden. In einer industriellen Umgebung ist es jedoch nicht möglich, Staub und Feuchtigkeit vor dem ESP zu beseitigen.

Ein zusätzliches Problem mit ESP-Systemen ist mit den Prozessen verbunden, in denen sie arbeiten. In einer PVC-Verarbeitungsanlage beispielsweise können die hohen Temperaturen den thermischen Abbau des PVC und die Entwicklung von Chlorwasserstoff (HCl) bewirken. Obwohl es nur in kleinen Mengen erscheint, kann sich dieses Gas an den Tröpfchen des flüssigen Weichmachers lösen oder anhaften und bewirken, dass sie elektrisch leitend werden und so ihre elektrostatischen Entfernungseigenschaften verlieren.

In einigen Fällen können die sauren Bedingungen zur Reaktion von HCl mit Weichmacher führen, um Phthalsäure und den entsprechenden Alkohol zu erzeugen. Phthalsäure lagert sich als amorpher Feststoff an, der im Basisweichmacher unlöslich ist und kühlende Wärmetauscheroberflächen oder ESP-Kollektorzellen blockiert. Die Entfernung der Phthalsäureablagerungen kann nur durch Waschen mit heißem Waschmittelwasser erreicht werden, was zu einer großen Ausfallzeit sowohl für die In-Situ- als auch die Off-Site-Reinigung führt, mit erheblichen Folgekosten für die Wartung und Abwasserbeseitigung.

Die beste Lösung finden

Mit beträchtlichem Know-how in Wärmetauschern und ESPs hat sich ThermTech der Herausforderung gestellt, die Wartungskosten zu minimieren und dieses Gerät als die beste verfügbare Technologie an den richtigen Platz zu bringen. Das Unternehmen hat ein patentiertes Reinigungs- und Produktrückgewinnungssystem entwickelt, das alle Nachteile des ESP praktisch eliminiert hat.

Das Projekt begann mit einem staatlichen Entwicklungszuschuss, um eine Piloteinheit zu bauen, die nach der Bewährung der neuen Technologie vergrößert werden konnte. Mit Hilfe einer Firma, die an der Herstellung von Vinylböden beteiligt war, wurde das Prototypsystem an einen Strom verunreinigter Abgase angeschlossen.

Im Wesentlichen ist die neue Technologie ein direkter Kontaktgaskühler in Kombination mit einem In-situ-Waschprozess, der die ESP-Kollektorzellen mit konditioniertem Weichmacher reinigt.

Die heißen Rauchgase wandern durch eine vertikale Füllkörperkolonne nach oben, die von einem in entgegengesetzter Richtung laufenden flüssigen Weichmacher gekühlt wird. Die heiße Flüssigkeit sammelt sich am Fuß der Kolonne, wo sie gefiltert und abgekühlt wird, bevor sie wieder in die Kolonne zurückgeführt wird. Die kontinuierliche Zirkulation in der Kolonne sorgt dafür, dass Feststoffe entfernt werden und keine Ablagerungsprobleme im ESP verursachen.

Feintuning

Der Prozess wurde dahingehend optimiert, dass die in das ESP eintretende Weichmacherkonzentration die Aggregate nicht überlastet. Der recycelte Weichmacher wurde mit kleinen Mengen verschiedener mischbarer organischer Basen versetzt, um die HCl zu neutralisieren; Leitfähigkeitssensoren wurden verwendet, um die Neutralisierung in der Rückführleitung zu überprüfen.

Das saubere Kondensat aus dem zweiten und dritten Durchlauf wurde in einem separaten sauberen Tank gesammelt, der kontinuierlich sauber gehalten wurde, indem er durch einen speziellen Off-Line-Ölfilter geführt wurde. Der saubere Tank sammelte kleine Mengen an Submikron-Kohlenstoffpartikeln, die durch den Ölfilter entfernt wurden.

Das komplette ESP wurde so modifiziert, dass es auf jeder einzelnen Kollektorzelle Waschsprühleisten enthält. In regelmäßigen Abständen oder bei Bedarf wurde jede Bank mit warmem, sauberem, konditioniertem Kondensat gewaschen, nachdem die Stromversorgung für die niedrige Spannung deaktiviert worden war. Es wurde gefunden, dass die gewaschenen Zellen innerhalb von zwei Minuten nach Ende des Waschzyklus wieder online gebracht werden konnten.

Skalierung für die Industrie

Nachdem die Technologie in einem Pilotprojekt erprobt worden war, verlangte ThermTech von den Bedingungen des Regierungskredits, Patentschutz zu beantragen und das Projekt zu kommerzialisieren, um es kommerziell zu nutzen. Nach dem Erfolg des Forschungsprojekts war der Bodenbelagshersteller, der sich freiwillig gemeldet hatte, sehr daran interessiert, die neue Technologie zu nutzen.

Im Rahmen eines Ersatzprogramms für die bestehenden Umweltschutzeinrichtungen, die das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hatten, wurde ThermTech mit der Installation einer 20,000 CFM-Dreifachanlage beauftragt, in die alle Änderungen integriert waren.

Das neue System verwendet alle sechs Stunden einen vollständigen Waschzyklus und war in den letzten 24-Monaten 14-Stunden am Tag, fünf Tage pro Woche, betriebsbereit, ohne Leistungseinbußen. Das System umfasst eine Reihe von Sensoren, die kontinuierlich die Emissionen aus dem Schornstein überwachen und Echtzeitdaten für das Wartungsteam bereitstellen.

Es wurde herausgefunden, dass das Verfahren 99.5% von Verunreinigungen aus dem Rauchgasstrom entfernt und der neue Reinigungsprozess ermöglichte, dass dies als ein kontinuierlicher Prozess verbleibt. ThermTech hat die Stillstandszeiten für den Herstellungsprozess überflüssig gemacht und ESPs wieder als erstklassige Niedrigenergieminderungsanlage (LEAP) etabliert.

Letztendlich hat die Entwicklung dieser neuen Technologie wesentlich dazu beigetragen, die Kosten zu reduzieren, die mit der Kontrolle der Umweltverschmutzung für Industriezweige verbunden sind, die Kunststoffe und PVC in ihren Herstellungsprozessen verwenden. Darüber hinaus wird die Fähigkeit, diesen Prozess kontinuierlich zu betreiben, im Vergleich zu bestehenden Altgeräten sehr attraktiv.

Prozessindustrie Informer

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