Langzeitstabile Feinstaubfiltration mit keramischen Filterkerzen bei fortgeschrittenen Kohleverstromungsverfahren

Für die effiziente Heißgasreinigung bei fortgeschrittenen Kohleverstromungsverfahren eignen sich in erster Linie keramische Filterkerzen. Mit Blick auf das Langzeitverhalten wurden Beladungs- und Abreinigungsverhalten der keramischen Membran sowie der Filterkerzen untersucht. Einen Schwerpunkt bildete die Erzeugung abreinigungswirksamer Kräfte durch eine schnelle rohgasseitige Druckabsenkung und deren technische Umsetzung. Weiterhin wurden zur Vorbereitung experimenteller Untersuchungen hinsichtlich der Schadgaswirkung bei hohem Druck und hoher Temperatur die aktuell verfügbaren Kenntnisse zur Langzeitbeständigkeit von SiC-Filterkeramik gegen Korrosion bewertet. Diese Arbeiten wurden ergänzt durch Struktur- und Festigkeitsuntersuchungen an kornkeramischen Filterkeramiken sowie zur Optimierung der Filtergeometrie.

Ein für die Abreinigung vorteilhaftes Beladungsverhalten läßt sich selbst für Submikronstäube durch elektrophoretisch aufgebrachte, hochporöse und homogene keramische Membranen erzielen. Zur Abreinigung erweist sich die neuartige Methode der rohgasseitigen Druckabsenkung als besonders vorteilhaft. Über die gesamte Kerzenlänge können gleichförmig hohe Abreinigungsintensitäten erreicht werden. Die Höhe der Staubbeladung ist wegen der extrem schnellen Druckabsenkung von untergeordneter Bedeutung. Die anlagentechnische Realisierung wird durch ein neuentwickeltes Verfahren über die spontaner Verdampfung feinverteilten Wassers möglich. Das leistungsfähige Abreinigungsverfahren erlaubt darüberhinaus auch ein Abgehen von der herkömmlichen Kerzenform, deren spezifische Filterfläche selbst mit hohem fertigungstechnischen Aufwand nur geringfügig vergrößert werden kann.

Long-Term Particulate Filtration with Grain Ceramic Filter Candles for Advanced Coal-based Power Systems

Ceramic filter candles are best suitable for the high efficiency hot gas cleaning in advanced coal-based power production. Dealing with the long-term performance of ceramic filters the dust separation and the recleaning of the ceramic membrane and the full scale candle was investigated. Main emphasis formed the generation of recleaning forces by a fast pressure decrease on the raw gas side of the ceramic and the realisation of this new recleaning procedure. Furthermore the long-term corrosion of SiC ceramics induced by harmful gases in high-temperature-high-pressure atmosphere was analyzed based on the data actually available. Finally structural and bulk strength investigations as well as the options on the optimization of the candle design completed the work.

With respect to the efficient recleaning of critical submicron dusts the control of the loading procedure is obvious. The high porosity and the high microstructural homogeneity of membranes electrophoretically produced improve and fasten the dust cake formation. Due to the new recleaning procedure generating a fast pressure decrease on the raw gas side of the ceramic a high but uniform recleaning intensity may be achieved along the total length of a candle. The extremely fast pressure decrease reduces the importance of the cake thickness. The spontaneous evaporation of highly dispersed water enables the realisation of this advanced recleaning procedure. Moreover from this new recleaning concept filter designs become attractive offering much higher specific filtration area than the candle.