AiF-FV-Nummer 275 ZN

Feinstpartikelabscheidung für Hochtemperaturprozesse unter Nutzung aktiver und passiver, thermisch induzierter Potenzialfelder


Status & Laufzeit

Abgeschlossen: 01.02.2008 bis 31.05.2011

Forschungsstellen

  • Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V.
    Bliersheimer Str. 60, 47229 Duisburg
    http://www.iuta.de

  • Universität Karlsruhe Institut für mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik Bereich Gas-Partikel-Systeme (GPS)
    Straße am Forum 8, 76131 Karlsruhe
    http://www.mvm.uni-karlsruhe.de

  • Forschungszentrum Jülich Institut für Werkstoffstruktur und -eigenschaften IEF-2
    Wilhelm-Johnen-Straße, 52425 Jülich
    http://www.fz-juelich.de/ief/ief-2/

Zusammenfassung

Ziel des Vorhabens war es, einen Feinstpartikelabscheider zu entwickeln, der eine nahezu isotherme Abscheidung von Feinstpartikeln bei Temperaturen oberhalb von 800°C unter Nutzung von aktiven und passiven Potenzialfeldern ermöglicht und dabei die aus der Thermoemission der Partikeln und keramischen Oberflächen resultierende Partikelladung zur Abscheidung in einem elektrischen Feld nutzt. Hier soll nun für dieses Verfahren der Begriff „thermoionisches Elektrofilter“ eingeführt werden. • Das entwickelte Verfahren ist in der Lage Feinstpartikeln mit moderaten elektrischen Potenzialfeldern, bis hin zur Nachweisgrenze der verwendeten Messgeräte, zuverlässig und reproduzierbar in einem Temperaturbereich von 900 bis 1300 °C abzuscheiden. • Die Partikelkonzentration sollte so niedrig wie möglich sein und Werte von 1e12 Partikeln/m3 nicht überschreiten. • Der Partikeldurchmesser sollte deutlich kleiner 500 nm liegen. • Es gibt signifikante Unterschiede im Abscheidegrad bei Verwendung unterschiedlicher Keramiken. • Die Verwendung von SiC als Wandmaterial führt zu der besten gemessenen Partikelabscheidung, so dass sich dieses Material für die technische Umsetzung eines thermoionischen Elektrofilters empfiehlt. • Es liegt ein Simulationsmodell vor, das in der Lage ist, experimentelle Daten nachzuvollziehen und damit im Rahmen des Vorhabens einen Einblick in die Vorgänge im Inneren des Reaktors geliefert hat und zu einem deutlich besseren Verständnis des Verfahrens geführt hat. Die Vorausberechnung von Ergebnissen ist jedoch z. Z. nur in qualitativer Hinsicht möglich. Eine Auslegung des Verfahrens hinsichtlich quantitativ zu erwartenden Abscheidegrade ist mit dem derzeitigen Stand der Modellbildung noch nicht möglich. Das neu entwickelte thermoionische Elektrofilter empfiehlt sich in idealer Weise für eine Feinstpartikelabscheidung mit vor geschalteter Grobabscheidung. Das Verfahren sollte relativ unempfindlich gegen Veränderungen in der Gasatmosphäre sein. Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht.

Förderhinweis

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Dokumente