POWTECH 2019

••• 10••• Innovationen Innenansicht des Abscheiders Foto: IZES Günstige Abgasreinigung Forscher entwickeln neuen elektrostatischen Staubabscheider E ine kostengünstige, robuste Alterna- tive zu anderen Methoden der Ab- gasreinigung haben Forscher des Ins- tituts für ZukunftsEnergie- und Stoffstromsysteme (IZES) gemein- sam mit einem Industriepartner entwickelt. Neu ist, dass sich der elektrostatische Staubabscheider als intelligent arbeitendes System selbständig auf die Auslastung des vorgeschalteten Heizkessels einstellt. Anfang 2015 wurden die gesetz- lichen Grenzwerte für den Aus- stoß von Feinstaubemission in der Bundesimmissionsschutzverord- nung verschärft. Relevant ist das vor allem für kleine bis mittlere Biomassekessel mit einer thermi- schen Nennleistung von weniger als 1.000 kWth, beispielsweise Pel- letheizungen oder Stückholzfeu- erungen in Ein-, Zwei- und Mehr- familienhäuser sowie Quartieren. Eine Möglichkeit den emittierten Staub in sol- chen Feuerungen zu mindern, sind elek- trostatische Staubabscheider die nach- träglich eingebaut beziehungsweise je nach Feuerraumgeometrie des Heizkes- sels integriert werden können. Seit dem Inkrafttreten der zweiten Stufe der Bundesimmissionsschutz- verordnung werden elektrostatische Staubabscheider zunehmend in der Ab- gasreinigung im häuslichen Maßstab genutzt. Der Vorteil liegt im Gegensatz zu anderen Methoden vor allem in dem robusten, einfachen und relativ kosten- günstigen Aufbau. Zwei Lösungen, die die Systeme „Kessel“ und „Elektroab- scheider“ verfahrenstechnisch miteinan- der verschmelzen, konnten umgesetzt werden. So lässt sich der entwickelte Prototyp des Abscheidesystems in den Biomassekessel integrieren oder mittels einer speziell entwickelten Filterbox di- rekt an den Kesselkörper anflanschen. Im Falle der direkten Integration des Ab- scheiders können die Kosten gegenüber einer nachgeschalteten Lösung deutlich reduziert werden. Dies ist möglich, da ei- nige Komponenten des Abscheiders wie beispielsweise Aschelade oder Nieder- schlagselektrode bereits Bestandteile des Heizkessels sind. Der Elektroabscheider wurde in ver- schiedenen Größen aufgebaut und be- steht prinzipiell aus zwei Hauptkompo- nenten: Dem Abscheidesystem und der Hochspannungskontroll- und Regelungs- einheit. Das Abscheidesystem ist im Falle der Anbaulösung eine eigens entwickel- te Box, welche die Niederschlags- und die Sprühelektrode sowie die Hochspan- nungsisolatoren zum Vermeidung von Kurzschlüssen beinhaltet. Die Hochspan- nungskontroll- und Regelungseinheit übernimmt die Hochspannungsversor- gung sowie die selbstständige Regelung des Abscheidesystems. Die Einheit kann aus der Ferne gesteuert und ihre Daten ausgelesen werden. Die elektrophysikalischen Vor- gänge in einem elektrostatischen Abscheider können grundsätzlich in vier Teilprozesse untergliedert werden: Gasentladung bzw. Ko- ronabildung, Teilchenionisierung, Teilchentransport und Teilchen- abscheidung. Die Abreinigung der abgelagerten Teilchen erfolgt meist mechanisch. Ein elektrosta- tischer Abscheider arbeitet grund- legend nach dem physikalischen Prinzip der elektrostatischen Feld- aufladung bzw. dessen Wirkung auf Ladungsträger. Mit diesem Arbeitsprinzip können feste, flüs- sige und gasförmige Komponen- ten ionisiert und abgeschieden werden. Dabei können Abschei- deraten von bis zu 99,9 Prozent erreicht werden. Deshalb zählen elektrostatische Abscheider zu den effizient und hochef- fektiv arbeitenden Abscheidesystemen. Einsatzbereiche sind die Reinigung von Produkt- oder Abgasen aus verschie- densten technischen Prozessen, insbe- sondere Verbrennungsprozesse. Mit dem Ziel die Ansätze aus dem Vor- gängerprojekt (OPTIDUST) in die Pra- xis zu übertragen, startete 2015 das „Feldtest“-Projekt „IntEleKt – Integ- rierter Elektrofilter im Kleinserientest“. An insgesamt 16 Feldtestkesselanlagen führten die Forschungsinstitution IZES und ein Kesselhersteller gemeinsame umfangreiche Tests unter realen Bedin- gungen durch. „Wir wollten ein System entwickeln, welches Langzeit-, Massen- und Breitentauglich ist“, betont Projekt- leiter Dr. Bodo Groß vom IZES. Abscheidebox mit Saugzuggebläse Foto: IZES Efficient removal of carbon monoxide Researchers from Tokyo Metro- politan University have developed a way to mount gold nanoparti- cles on a molecular support known as a polyoxometalate (POM). They successfully applied this to realize nearly 100 per cent conversion of carbon monoxide (CO) over a wide temperature range, demonstrating stable per- formance over long periods of time. They showed how traces of water uniquely contribute to the catalyst’s function, promising in- sight into catalysis and potential application to exhaust gas and room air purification. The research group of Toru Murayama and Ma- satake Haruta have successfully combined gold nanoparticles with polyoxometalates (POMs), a prom- ising support material which has already attracted considerable at- tention in catalysis, medicine, sur- face and material sciences. POMs and their salts, molecular ion spe- cies of metallic oxides, are yet to see widespread use for the stabili- zation of gold particles. By mount- ing gold particles down to a size of 2 nm using a sol immobilization method, they successfully applied it to a low-temperature carbon monoxide (CO) gas purifier. Their new gold-POM catalyst not only showed efficient conversion at -50°C, top class performance even for a gold nanoparticle catalyst, but also demonstrated stable, 100 per cent removal of a 1 per cent vol concentration of CO over a span of 35 days at 0°C, with no degradation of the material. Impressum POWTECH 2019 Verlag: CONNEX Print & Multimedia AG Große Packhofstraße 27/28 30159 Hannover Telefon: +49 511 830936 Telefax: +49 511 56364608 E-Mail: connex@die-messe.de Internet: www.die-messe.de Auflage IVW-geprüft. Auflagengruppe: C Redaktion: Martin Braun Verantwortlich für den Anzeigenteil: Tina Wedekind Druck: Druckzentrum Neckar-Alb, 72764 Reutlingen MESSEJOURNAL DIE MESSE