Probleme der Staubentfernung bei der Gasifizierung

Tornadosieb............................

Ein Fluidisierbett kann mit einem Wirbel verwendet werden. In der Regel wird es mit Wasser gewaschen, es gibt aber auch Varianten mit keramischem Filter

Können Sie die jeweiligen Vor- und Nachteile teilen?

Im Kühlvorgang: Tornadosieb, Venturi – danach in Kombination mit einer Waschturm. Im Nicht-Kühlvorgang: Keramikfilter. BGL: Verwendung eines elektrischen Tarntrenners.

Dieser Beitrag wurde zuletzt von luoli519 am 25.02.2016 um 11:28 bearbeitet. Es handelt sich um ein sehr interessantes Thema. Ich habe gesehen, dass bei einigen Eigentümerprojekten die Anbieter sowie Entwerfer der Prozesstechnikpakete für die Vergasungs-, Umwandlungs-, Reinigungs- und Syntheseeinheiten unterschiedlich sind; daher ist es sehr wichtig, eine geeignete Gesamtplanungsfirma auszuwählen. Ich habe das Gefühl, dass einige der übergeordneten Institutsleitungen (sogar die Eigentümer) nicht über ausreichende Fähigkeiten verfügen, um das Gesamtbild zu steuern und die verschiedenen technischen Entwicklungsabteilungen koordiniert zu leiten. Die Gesamtkompetenz und -fähigkeiten dieser übergeordneten Institutsleitungen sowie ihre Erfahrung in der Projektplanung und -umsetzung sind beispielsweise nicht auf dem Niveau der technischen Entwicklungsabteilungen. Das Institut für Einheiten-Technikdesign stellt aus Gründen der Verantwortung für die Risiken im Zusammenhang mit dem Betrieb der jeweiligen Einheit in der Regel relativ strenge Anforderungen an die Eingabedaten dieser Einheit – also an die Ausgabeergebnisse der vorhergehenden Einheit. Ich habe auch die technischen Dokumentationen zu einigen Vergasungs- und Umwandlungsanlagen gelesen. Darin steht, dass von der Umwandlungsanlage gefordert wird, dass der Staubgehalt des einströmenden Gases – also des Gases, das aus der Vergasungsanlage austritt – unter 3 mg/Nm³ liegen muss. Zudem darf die Menge an Flüssigkeitströpfchen nicht mehr als 1 mg/Nm³ betragen. Der Grund ist, zu verhindern, dass das gereinigte Gas, das in der Verdampfungsanlage erzeugt wird, Staub mit sich führt und dieser sich im Eingangsbereich des Vorwandlungsreaktors ansammelt – was den reibungslosen Betrieb dieser Anlage behindern würde. Wenn ich an die vergangenen Jahre und die Projekte zur Herstellung von Ammoniak und Methanol aus Kohle zurückdenke (300.000 Tonnen/Jahr, 500.000 Tonnen/Jahr, 800.000 Tonnen/Jahr, 1,2 Millionen Tonnen/Jahr), scheint es, als wären damals keine so strengen Anforderungen gestellt worden. Die Umwandlungsanlage kann weder in Bezug auf die Herstellungskosten noch auf die Betriebskosten mit der Vergasungsanlage mithalten. Warum also versuchen, die Vergasungsanlage unter Druck zu setzen? Die hohen Anforderungen an diese Anlage führen letztendlich zu höheren Betriebskosten für das gesamte Projekt Außerdem gibt es im Einlassbereich des Gases der Vorwandlungsturm doch auch Inertieabschnitte aus Keramikkugeln in verschiedenen Größen und Höhen, oder? Im katalytischen Reaktionsbereich sind wiederum verschiedene Kombinationen aktiver Abschnitte vorgesehen. Können der Vorwandlungsturm und der Hauptwandlungsturm nicht auch im Verbundbetrieb betrieben werden? Aus Sicht der langfristigen wirtschaftlichen Effizienz der gesamten Anlage des Betreibers halte ich persönlich fest, dass durch wettbewerbsbasierte Optimierungen sowie innovative Ansätze bei der Gestaltung der Prozesskombinationen die hohen Anforderungen an die Gasversorgung durch die vorangestellten Vergasungsanlagen gemildert werden können. Selbst wenn man das extrem betrachtet: Ich bin nicht der Eigentümer, sondern lediglich Lieferant des Prozesspaketes für die Umwandlungsanlage sowie des Entwurfsbüros. Daher müssen die Lieferanten der Prozesspakete für die Vergasungseinheiten sowie die Entwurfsbüros die strengen Anforderungen an die Gasversorgung ernst nehmen. Egal ob es sich um einen Kühlprozess, einen nicht-kühlenden Prozess oder den Abtransport der Flüssigabfälle handelt – in jedem Fall muss die Bedingung einer „sehr niedrigen Konzentration an gasförmigem Staub und Flüssigkeitsspritzern auf trockenbasierter Basis“ erfüllt werden. Waschtürme, Filter mit Hochtemperaturfilterelementen sowie elektrische Abscheider (zur Entfernung von Staub und Teer) stellen die letzte Sicherheitsstufe in den verschiedenen Prozessen zur Vergasung von Abfällen dar. Offensichtlich reicht es jedoch nicht aus, allein auf die jeweilige Endstufe zu setzen, um eine „uneinnehmbare“ Struktur zu erreichen. Denn Waschtürme, keramische Filter sowie Elektrofänger dienen dazu, feine Stäube aus der Luft zu entfernen – das sind also Methoden für eine präzise Reinigung von Luftströmen mit geringem Staubgehalt. Wenn man all diese Methoden einsetzt, um alle Aufgaben zu erledigen, wird der Betrieb des Systems äußerst unwirtschaftlich. Wie macht man dann die „schweren Arbeiten“? Das Prinzip ist: Wenn eine Lösung möglich ist, ohne etwas zu benetzen, dann wird das auf jeden Fall getan. Wenn eine Lösung in zwei Schritten möglich ist, dann wird auf eine Lösung in drei Schritten verzichtet. Denn die Entstaubung bei hohen Temperaturen und in feuchter Umgebung erfordert nicht nur große Mengen an Entsalzwasser, sondern auch zum Wärmerückgewinnung Entsalzwasser, zudem ist die Nachbehandlung aufwändig. Bei der trockenen Behandlung zur Beseitigung des größten Teils an Staub und Flüssigkeitsspritzern können keine Auffangvorrichtungen verwendet werden – schließlich kann die Oberfläche, über die die Flüssigkeit fließt, leicht verstopfen. Stattdessen müssen dynamische Wirbelverfahren eingesetzt werden, um große Mengen an Staub und Flüssigkeitsspritzern aus dem heißen Gasstrom zu trennen. Bei Geräten zur Trennung von Gas und Feststoffen (oder Flüssigkeiten) mittels Wirbelstromtechnologie weist der mehrfaktorielle Wirbelstrom-Trenner im Vergleich zu herkömmlichen Wirbeltrennern deutliche Vorteile hinsichtlich der Trenngenauigkeit, der Trenntiefe, der Betriebselastizität sowie der Gerätegröße auf. Aufgrund meiner jahrelangen Erfahrung im Bereich der Entwicklung von Anlagen zur Trennung von Gas- und Feststoffen (oder Flüssigkeiten) mittels Wirbelstromverfahren, sowohl im Inland als auch im Ausland, kann ich sagen, dass eine Trennung von Feststoffpartikeln mit einer Größe von 5 Mikrometern auf das Niveau 4N möglich ist – das bedeutet eine Entfernung von 99,99 % der Partikel mit einer Größe von 5 Mikrometern oder mehr. Bei Partikeln mit einer Größe von 3 Mikrometern oder weniger treten bereits deutliche Brown’sche Eigenschaften auf. Je kleiner der Durchmesser der Partikel ist, desto ausgeprägter sind diese Eigenschaften – dadurch wird die Trennung durch dynamische Methoden immer schwieriger. Partikel mit einer Größe von 3 Mikrometern oder weniger, insbesondere feine Stäube, deren scheinbare Dichte bereits sehr gering ist und die aufgrund der Oberflächenspannung nicht miteinander verschmelzen können. Welche sind die effektiven Methoden zur Trennung aus der Gasphase? Die erste Methode besteht darin, direkt Geräte mit Hochtemperaturfiltern zu verwenden – also einen ersten Vorfilter mit Ersatzgerät sowie einen zweiten, präzisen Kondensationsfilter mit Ersatzgerät. Das Gas, das den zweiten Präzisionskondensationsfilter durchläuft, muss nicht nur eine Konzentration an festen Stoffen von weniger als 3 mg/Nm³ aufweisen, sondern auch die Konzentration an Flüssigkeitstropfen darf 1 mg/Nm³ nicht überschreiten (Nachforderungen des Prozesses). Da die Filterelemente leicht durch Staub verstopft werden können, muss man in Erwägung ziehen, die Innenteile regelmäßig auszutauschen. Dadurch entstehen zusätzliche Investitionskosten für die Ausrüstung. Zudem sind regelmäßige Kosten für Ersatzteile sowie Wartungsarbeiten notwendig. Insbesondere sind die Preise für Kondensationsfilterelemente deutlich höher als die von herkömmlichen Filterelementen – dadurch sind die Betriebs- und Wartungskosten sehr hoch. Die zweite Methode besteht darin, direkt Elektrofanganlagen zu verwenden – also eine erste Stufe mit Ersatzgerät sowie eine zweite Stufe mit Ersatzgerät. Das Gas nach der zweiten Stufe des Elektrofangvorgangs muss nicht nur eine Konzentration an festen Stoffen von unter 3 mg/Nm³ aufweisen, sondern auch die Konzentration an Flüssigkeitstropfen darf 1 mg/Nm³ nicht überschreiten (Nachforderungen des Prozesses). Da bei der elektrischen Abscheidung berücksichtigt werden muss, dass Isoliermaterialien bei hohen Temperaturen geeignet sein müssen, Dichtungen ebenfalls bei hohen Temperaturen funktionieren müssen, außerdem eine Koronentwicklung bei hohen Temperaturen vermieden werden muss und die Elektroden leicht von Partikeln bedeckt werden können, ist die Anwendung dieser Methode relativ eingeschränkt. Zudem muss regelmäßig an den Innenteilen gewartet werden, was zu höheren Investitionskosten führt. Auch die Betriebs- und Wartungskosten sind sehr hoch. Die dritte Methode besteht darin, den Staub mithilfe von entsalztem Wasser auf feuchte Weise zu entfernen. In einigen Prozesspaketen werden die großen Staubpartikel bereits ab dem Zeitpunkt, in dem die Gase aus dem Vergasungsofen kommen, im Sprühreiniger mit Entsalzwasser gewaschen, um sie zu entfernen. Ich bin nicht der Ansicht. Die feuchte Hochtemperaturstaubentfernung erfordert selbst bereits große Mengen an Entsalzwasser. An Stellen, an denen eigentlich kein Entsalzwasser benötigt wird (dort können trockene Wirbelstaubentferner verwendet werden), wird dennoch kostspieliges Entsalzwasser eingesetzt – was aus wirtschaftlicher Sicht nicht sinnvoll ist. Nach der „gründlichen“ Reinigung durch die Vorreinigungsanlagen wird anschließend ein fest installierter Venturi-Reiniger in Kombination mit einem Trenngerät mit mehreren Faktoren eingesetzt. Im Venturi-Reiniger werden große Mengen an hochgeschwindigkeitsbewegtem Entsalzwasser verwendet, um die kleinen Staubpartikel zu zerstören und sie so zum Zusammenkleben und Wachsen zu bringen. Anschließend werden im Trenngerät das Reinigungswasser, die Flüssigkeitsspritzer sowie die zusammengeklumpten Staubpartikel aus der Gasphase entfernt ； In etwa 8%~10% des entweichenden Gasstroms befinden sich noch geringe Mengen an Trägerstoffen. Diese werden anschließend durch einen zweistufigen, einstellbaren Venturi-Reiniger sowie einen zweistufigen Trenner mit mehreren Faktoren entfernt. Im zweistufigen Venturi-Reiniger werden die kleinen Staubpartikel durch schnelles Entsalzen erneut zerstört, wodurch sie feucht werden und zusammenwachsen können. Anschließend werden im zweistufigen Trenner mit mehreren Faktoren das Reinigungswasser, die Flüssigkeitsblasen sowie die feucht gewordenen, zusammengewachsenen Staubpartikel aus der Gasphase entfernt. Nach der Behandlung mit einem zweistufigen, einstellbaren Venturi-Reiniger sowie einem zweistufigen Mehrfaktor-Turbinaltrenner bleiben dennoch etwa 0,05 % noch sehr feiner Staubpartikel im Gasstrom zurück. Dafür sind folgende Methoden erforderlich: 1. Elektrische Staubabscheidung (keine zusätzlichen Geräte nötig) ； Oder 2: Präzise Kondensationsfilter (kein Ersatzgerät erforderlich) ； Oder 3: Die Tauchspülertürme dienen dazu, äußerst geringe Mengen an Feinststaub zu fangen. Am Ausgang der Gasphase im oberen Bereich des Spülerturms muss außerdem ein effizienter Schaumentferner installiert werden, um den in der Gasströmung enthaltenen Flüssigkeitsschaum zu entfernen. Dadurch soll sichergestellt werden, dass die Menge an festen Stoffen in der Gasströmung unter 3 mg/Nm³ liegt und die Menge an Flüssigkeitsschaum nicht mehr als 1 mg/Nm³ beträgt (Nach den Anforderungen des Prozesses). Demnach sollte gemäß dem oben beschriebenen Ansatz folgender Ablauf gelten: Erstens, trockene Methode: A1: Vergasungsöfen + Mehrfaktor-Spiraltrenner + Erstfilter (mit Ersatzgerät) + Zweitfilter zur Kondensation (mit Ersatzgerät). Vorteile: 1. Zuverlässige Produktqualität ； 2. Es wird weniger Entsalzwasser benötigt. Nachteile: Hohe Investitionskosten, hohe Betriebs- und Wartungskosten. A2: Vergasungsofen + Mehrfaktor-Schwerkrafttrenner + erste Stufe der Elektrofilterung (mit Ersatzgerät) + zweite Stufe der Elektrofilterung (mit Ersatzgerät). Vorteile: 1. Geringer Verbrauch an Entsalzwasser. Nachteile: Hohe Investitionskosten, hohe Betriebs- und Wartungskosten. II. Feuchtmethode: B1: Vergasungsofen + Sprühreiniger + erste Stufe fest installierter Venturi-Reiniger sowie erste Stufe Mehrfaktor-Spiraltrenner + zweite Stufe verstellbarer Venturi-Reiniger sowie zweite Stufe Mehrfaktor-Spiraltrenner + Reinigerturm. Vorteile: 1. Zuverlässige Produktqualität ； 2. Geringe Investitionen, keine Ersatzteile. Nachteile: 1. Der Verbrauch an Entsalzwasser ist sehr hoch. Drei, Mischmethode aus Trocken- und Feuchtreinigung: C1: Vergasungsofen + primärer Mehrfaktor-Spiral-Trenner + erster stationärer Venturi-Reiniger sowie weiterer Mehrfaktor-Spiral-Trenner + zweiter regulierbarer Venturi-Reiniger sowie weiterer Mehrfaktor-Spiral-Trenner + Reinigerturm. Vorteile: 1. Zuverlässige Produktqualität ； 2. Geringe Investitionen, keine Ersatzteile. Nachteile: 1. Hoher Verbrauch an Entsalzwasser. C2: Verdampfer + Primärer Mehrfaktor-Spiral-Trenner + Erster fest installierter Venturi-Reiniger sowie weiterer Mehrfaktor-Spiral-Trenner + Zweiter regulierbarer Venturi-Reiniger sowie weiterer Mehrfaktor-Spiral-Trenner + Elektrischer Abscheider (kein Ersatzgerät erforderlich). Vorteile: 1. Zuverlässige Produktqualität ； 2. Die Investitionskosten sowie die Kosten für Betrieb und Wartung sind moderat. Nachteile: 1. Es wird eine bestimmte Menge an Entsalzwasser benötigt. C3: Gasifizierer + Primär-Separator mit mehrfach wirksamen Wirbelströmungsmechanismen + Erster stationärer Venturi-Reiniger sowie weiterer Separator mit mehrfach wirksamen Wirbelströmungsmechanismen + Zweiter regulierbarer Venturi-Reiniger sowie weiterer Separator mit mehrfach wirksamen Wirbelströmungsmechanismen + Zweiter präziser Kondensationsfilter (kein Ersatzgerät erforderlich). Vorteile: 1. Zuverlässige Produktqualität ； 2. Die Investitionskosten sowie die Kosten für Betrieb und Wartung sind moderat. Nachteile: 1. Es wird eine bestimmte Menge an Entsalzwasser benötigt. Wir laden unsere Kollegen ein, sich eingehend auszutauschen, und bitten sie, unsere Website zu besuchen, um detaillierte Informationen über unsere professionellen Trennverfahren und -anlagen zu erhalten.

Klar strukturiert und erhellend. Danke!