Grundlegende Mechanismen der Penetration löslicher Filterkuchenbestandteile durch Filtermedien bei der Gasreinigung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Achim Dittler
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 406085079

Die Qualität der Staubabscheidung aus Gasen durch Oberflächenfiltern wird stark von sich auf der Filteroberfläche bildenden Partikelstrukturen, dem sogenannten Filterkuchen, beeinflusst. Während die Forschung rund um die Abscheidung von inerten unlöslichen Partikeln bereits zu erheblichen Senkungen von Emissionen und Energiebedarf beim Betrieb von Oberflächenfiltern geführt hat, sind viele grundlegenden Mechanismen bei der Staubabscheidung in Anwesenheit von löslichen Partikeln und flüssigem Aerosol bislang unbekannt. Im Rahmen dieses Projektes werden die grundlegenden Mechanismen der Penetration von löslichen Partikeln durch Oberflächenfilter bei der Gasreinigung untersucht. Dafür wurde in der ersten Projektphase bereits ein geeignetes Stoffsystem identifiziert, Methoden zur Analyse der Oberflächenfilter erprobt und Versuchsreihen zum Einfluss von kurzzeitiger Beaufschlagung mit geringen Mengen an Wassertropfen durchgeführt. Damit konnte der erste Schritt der Penetration, die Flüssigkeitsaufnahme und induzierte Mobilität der löslichen Partikeln im Filterkuchen, und dessen Einfluss auf die Betriebsparameter (Druckverlust) des Filters untersucht werden. Ziel des Folgeantrags ist es, aufbauend auf den vorliegenden Ergebnissen den Einfluss der Betriebsweise während der Beaufschlagung mit Wassertropfen und den Einfluss der Zusammensetzung des Filterkuchens aus löslichen und unlöslichen Partikeln auf die Penetration zu Untersuchen. Damit wird erstmals systematisch untersucht welchen Einfluss eine intermittierende Beaufschlagung mit Wassertropfen verglichen mit einer kontinuierlichen Beaufschlagung hat. Zudem wird die Penetration des Salzes in Abhängigkeit des Mischanteils aus löslichen und unlöslichen Partikeln im Filterkuchen analysiert. Für die Analyse der Filter wird erstmals eine simultane hochaufgelöste Beobachtung der Anström- und Abströmseite verwendet, um die Lösungs- und Umlagerungsvorgänge bzw. Filmbildungs- und Drainagevorgänge erfassten Betriebsparametern (Druckverlust, Drainage) zuordnen zu können. Ferner werden in dieser Projektphase die Grenzen der bisherigen Beobachtungen und Erkenntnisse überprüft. Dafür werden Untersuchungen mit Medien mit deutlich unterschiedlichem strukturellem Aufbau (Tiefenfilter) verwendet. Damit werden auch grundlegend die Grenzen der Anwendbarkeit von bisher bekannten Modellen, z.B. das Kanal-Film-Model aus der Ölnebelfiltration, geprüft. Abschließend wird klar sein, welche Mechanismen der Penetration löslicher Filterkuchenbestandteile durch Filtermedien zugrunde liegen und wie diese sich in Abhängigkeit der Betriebsweise, Filterkuchenzusammensetzung und Filteraufbau auf die Betriebsparameter (Druckverlustverlauf, Drainage und Abscheidegrad) von Filtern auswirken.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen