Elektrofilterumbau für Bagalkot Cement

Intensiv-Filter

Wenn ein Austausch von E-Filtern gegen Schauchfilter notwendig ist, bieten 10 m-Filterschläuche optimale Performance bei geringem Platzbedarf.

Luftverschmutzung ist ein länderübergreifendes Phänomen und macht an den Staatsgrenzen keinen Halt. In den Industrieländern sind die offenkundigsten Belastungen heute beseitigt. Jetzt betreffen die nötigen Maßnahmen die Industrien der Entwicklungs- und Schwellenländer. Das gilt auch für Indien. 6 % der weltweiten Zementproduktion (Bild 1) erbringt der Subkontinent und verbraucht nach China die weltweit zweitgrößte Menge an Zement (Verbrauch 2010: 212 Mt). Eine der betroffenen Regionen ist der Südindische Staat Karnataka. Dort liegen 22,56 % des landesweiten Kalksteinvorkommens und die...

Luftverschmutzung ist ein länderübergreifendes Phänomen und macht an den Staatsgrenzen keinen Halt. In den Industrieländern sind die offenkundigsten Belastungen heute beseitigt. Jetzt betreffen die nötigen Maßnahmen die Industrien der Entwicklungs- und Schwellenländer. Das gilt auch für Indien. 6 % der weltweiten Zementproduktion (Bild 1) erbringt der Subkontinent und verbraucht nach China die weltweit zweitgrößte Menge an Zement (Verbrauch 2010: 212 Mt). Eine der betroffenen Regionen ist der Südindische Staat Karnataka. Dort liegen 22,56 % des landesweiten Kalksteinvorkommens und die Zementproduktion beträgt 11 Mio. t/a. Das entspricht einem Anteil von 6,5 % der indischen Zementproduktion. Die indische Zementindustrie unternimmt daher viel zur Modernisierung der Technologien. Dabei wird auf die in entwickelten Ländern gewonnenen Erfahrungen gesetzt, z. B. den Einsatz von Sekundärbrennstoffen bei der Zementherstellung, Effektivitätssteigerungen beim Energieeinsatz und der Einsatz von Schlauchfilteranlagen für die Entstaubung.

 

Austausch E-Filter gegen Schlauchfilter

Meist werden in Ländern mit weniger weitreichenden Umweltauflagen, Elektrofilter eingesetzt. Mit den erhöhten Umweltauflagen in Indien kommen im Einsatz befindliche Elektrofilter immer mehr unter die Lupe (Tab. 1). Das erfolgt aufgrund des Einsatzes von sekundären Brennstoffen, der zu veränderten Betriebsbedingungen führt. Elektrofilter können jedoch oft nicht den Anforderungen der umweltfreundlichen Nutzung sekundärer Brennstoffe entsprechen. Dies erfordert zweifelsohne den unumgänglichen Umbau von Elektrofilter in Gewebefilter. Im Vergleich zu Elektrofiltern ermöglichen diese niedrigere Reststaubgehalte und sind praktisch unabhängig von Betriebszuständen der Anlage.

Einer der im Bundesstaat Karnataka ansässigen Zementhersteller ist Bagalkot Cement, der bereits seit 1948 Zement produziert. Investitionen in eine moderne Filtertechnologie werden von dem Zementhersteller als richtige Maßnahme für eine umweltverträgliche Zementproduktion gewertet. In dem Zementwerk erfolgt die Entstaubung des Drehrohrofens seit Jahrzehnten durch ein Elektrofilter, das jedoch nicht in der Lage ist, die niedrigen Emissionsgrenzwerte von 10 mg/m3 i. N. unter allen Bedingungen einzuhalten (Tab. 2). Aus diesem Grund und wegen zu hoher Staubemissionen sowohl während notwendiger An- und Abfahrvorgänge entschied sich daher Bagalkot Cement, das Elektrofilter (Bild 2) in ein Schlauchfilter (Bild 3) umzurüsten. Dazu kommt noch die unmittelbare Nähe des Zementwerks zur Stadtgrenze. Die negativen Umwelteinwirkungen auf das Wohl der Nachbarschaft werden von Bagalkot Cement durch die Umrüstung auf ein Schlauchfilter abgewehrt.

Jeder Filterumbau ist genauestens den Entstaubungsanforderungen und wirtschaftlichen Rahmendaten anzupassen. Bei der Suche nach einem adäquaten Entstaubungsspezialisten fiel die Wahl auf Intensiv-Filter India. Folgende Vorteile von Intensiv-Schlauchfiltern waren ausschlaggebend:

Konstanter und niedriger Reingasstaubgehalt insbesondere bei Einsatz von Sekundärbrennstoffen zur Einhaltung von Behördenauflagen.

Die Leistungsfähigkeit von Schlauchfiltern ist unabhängig von sich ändernden Betriebsparametern.

Die Staubabscheidung wird nicht durch Wassergehalt bzw. Gaseigenschaften bestimmt.

Keine CO-Abschaltung für Ofenentstaubung.

Online Wartungsmöglichkeiten.

Einfacher Zugang von der Reingasseite.

 

Neben den vorgenannten Vorteilen beim Umbau von Elektrofilter in Schlauchfilter haben Zementhersteller weitere Vorteile:

Die Investitionen eines Umbaus sind im Vergleich zu Neuinstallationen erheblich niedriger.

Die Umbauzeit wird durch Filterköpfe und variable Filterkopfgrößen wesentlich reduziert und ist während ohnehin geplanter Stillstände möglich.

Filterschläuche von 8 m Länge und mehr erlauben die Nutzung vorhandener E-Filtergehäuse ohne Vergrößerung der Grundfläche.

Bewährtes Konzept erleichtert Umbau

Das Konzept für den Umbau eines Elektrofilters ist nicht neu für Intensiv-Filter India. Zahlreiche Umbauten wurden in Indien bereits vorgenommen. Das Einmalige an einem Elektrofilterumbau in ein Schlauchfilter ist seine Einfachheit – entsprechend dem Zitat von Albert Einstein „mache Dinge so einfach wie möglich, aber nicht einfacher“. Wie bei den meisten Fällen von Elektrofilterumbauten, sind die Schritte dieses Auftrages wie folgt:

1. Das neue Schlauchfilter wird mit neuem Gehäuse inkl. Abteilen, Staubsammelrumpf, Zwischenrohren und notwendigen Absperrvorrichtungen sowie Einlass und Auslass der Abteile installiert.

2. Die Abteile werden dann auf der Reingasseite isoliert und mit pneumatischen Absperrvorrichtungsklappen ausgestattet, die automatisch betätigt werden sowie zu Wartungszwecken von außen zugänglich sind.

3. Die Reingasseite des neuen Schlauchfilters wird an jeder Seite mit dem vorhandenen Reingaskanal und dem Ventilator verbunden.

4. Das Schlauchfilter wird mit einem Penthouse ausgerüstet.

5. Installation der Revisionstüren, Laufbühnen und Leitern sowie Filterschläuche.

6. Das Staub-Ausstragssystem wird erhalten bleiben.

 

Reduzierung des Druckverlusts

Eines der vorrangigen Ziele innerhalb des Projektes ist die weitgehende Weiternutzung der bestehenden Betonsäulen (Bild 4). Das verursacht bis zu einem gewissen Grad räumliche Beschränkungen. Aufgrund dieser Tatsache wird das Schlauchfilter mit Filterschläuchen von 10 m Länge ausgerüstet, um der kleinen Grundfläche und der Forderung nach einer größeren Kapazität Rechnung zu tragen (Bild 5). Der Einsatz der “long bag technology” resultiert nicht nur in einer erhöhten Filterfläche sondern führt auch zu niedrigeren Betriebskosten. Das beruht auf der Tatsache, dass lange Filterschläuche mit einer sehr leistungsfähigen Abreinigung regeneriert werden müssen. Die Abreinigung muss in einer offline Betriebsweise ausgeführt werden, die die Filtermodule der Filteranlage während der Abreinigung in einen strömungsfreien Zustand versetzt. Dieser Zustand ist die wesentliche Voraussetzung für eine erfolgreiche Abreinigung langer Filterschläuche. Die offline Betriebsweise unterbindet wirksam die Wiederanlagerung von Staubschichten und parallel kann beim Offline-Betrieb die Abreinigung mit einem Impuls geringerer Intensität erfolgen. Neben einer signifikanten Reduzierung des Druckverlusts des Filterkuchens als Haupteffekt, werden damit auch die Druckluftverbräuche deutlich gesenkt. Die Zeit und der Aufwand für Wartungen werden daher ebenfalls reduziert und damit einhergehend die Betriebskosten.

Kontinuierliche Anpassung des Abreinigungsdrucks

Eine entscheidende Rolle bei der Wahl von 10 m-Filterschläuchen spielt auch die Abreinigungssteuerung. Neben der Steuerung der Membranventile werden die pneumatisch oder elektrisch betätigten Roh- und Reingasklappen angesteuert und Signale von Feldsensoren verarbeitet. Bei Taktung der Druckstöße wird zwischen einer festen Zeitsteuerung und der Differenzdrucksteuerung mit variablen Zykluszeiten unterschieden. Das Steuerungssystem beruht auf dem PLC Prinzip (programmable logic controller). Über die kontinuierliche Anpassung des Abreinigungsdrucks wird der Druckluftbedarf den jeweils vorherrschenden Betriebsbedingungen angepasst. Als Regelgröße dient hierbei der Filterdifferenzdruck. Die Abreinigung der Filterschläuche erfolgt bei Drücken von 0,1 bis 0,3 MPa.

 

Auch höhere Volumenströme möglich

In Bezug auf die Prozessdaten wird das Schlauchfilter einen Volumenstrom von 180 000 m3/h ermöglichen, kann aber für einen Volumenstrom von 300 000 m3/h und eine Rohgastemperatur von max. 240 °C verwendet werden. Das kann zukünftig durch zusätzliche Filterschläuche, Absperrvorrichtungen und Klappen erreicht werden. Für die 672 Filterschläuche wird ein Filterschlauchmaterial aus Glasfaser mit PTFE Membran verwendet. Diese werden mit einem Rohgasstaubgehalt von max. 150 g/m3 beaufschlagt. Um einen optimale Errichtung und Inbetriebnahme sicherzustellen, ist Intensiv-Filter India für die Überwachung von Montage und Inbetriebnahme verantwortlich, die für März 2012 geplant ist.

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