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Charakterisierung metallischer Mikrosiebe zur Gasreinigung am Beispiel der Feinentstaubung von Holzfeuerungsabgasen

 
: Stahl, Esther

Oberhausen: Laufen, 2011, 170 pp.
Zugl.: Bochum, Univ., Diss., 2011
UMSICHT-Schriftenreihe, 66
ISBN: 978-387468-271-8
German
Dissertation
Fraunhofer UMSICHT Oberhausen ()
Mikrosieb; Entstaubung; Filtration; Modellierung; biomass; Gasreinigung; Kinetik

Abstract
Metallische Mikrosiebe sind aufgrund der flexibel und präzise auf die Filteraufgabe einstellbaren Porengeometrie und ihrer Materialeigenschaften ein vielversprechendes Filtermedium zur Abscheidung von Partikeln aus Gasströmen. Aktuelles Anwendungsbeispiel ist die Feinentstaubung von Holzfeuerungsabgasen. Die emittierten Verbrennungsaerosole sind deutlich kleiner als 1 ?m und weisen dadurch ein signifikantes Gesundheitsrisiko auf. Zur Erschließung des Anwendungsgebiets der Gasreinigung für die Mikrosiebtechnologie wurden die filtertechnischen Eigenschaften von Mikrosieben in dieser Arbeit sowohl theoretisch als auch praktisch untersucht. Dazu wurde der für die Auslegung von Mikrosiebfiltern wesentliche Prozess der Filtrationskinetik, d.h. der zeitliche Verlauf von Abscheidegrad und Druckverlust in einem physikalisch begründeten, algebraisch lösbaren Berechnungsmodell abgebildet. Die Filtrationskinetik unterteilt sich dabei in drei Teilabschnitte: die Durchströmung und die Anlagerung von Partikeln an sauberen Mikrosieben (Zeitpunkt 0), das dynamische Zuwachsen der Poren aufgrund der abgeschiedenen Partikel (Phase 1) sowie den Aufbau eines Filterkuchens (Phase 2). Jeder Teilabschnitt wurde separat durch Formulierung eigener mathematischer Ansätze oder durch Weiterentwicklung bzw. Anpassung bereits bekannter Modelle modelltechnisch erfasst. Sowohl in den Teilmodellen als auch im Gesamtmodell konnte eine gute Übereinstimmung mit den ebenfalls durchgeführten experimentellen Ergebnissen erzielt werden. Das Modell sowie die experimentellen Ergebnisse wurden zur Interpretation der Einsatzmöglichkeiten von Mikrosieben zur Emissionsminderung von Holzfeuerungen herangezogen. Am Auslegungsbeispiel für eine Holzfeuerung mit einer Nennleistung von 100 kW wurden die erforderliche Filterfläche und die erzielbaren Abscheidegrade für verschiedene Porendurchmesser errechnet. Dabei lassen sich aufgrund der vorliegenden hohen Partikelkonzentrationen bereits mit grobporigen Mikrosieben mit Porendurchmessern zwischen 15 und 20 ?m signifikante Abscheidegrade von über 99 % nach kurzer Betriebszeit erreichen. Die erforderlichen Mikrosiebporositäten von mehr als 5 % sind verfügbar, so dass in Fortführung der Arbeit die technische Umsetzung der Mikrosiebtechnologie in eine Filtereinheit angestrebt wird. So könnten auch eine weitere Modellvalidierung an einer Praxisanlage durchgeführt werden.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-186386.html