Projekt 18374/01

Rauchgasreinigung für Kleinbrand-Prüföfen

Projektträger

svt BRANDSCHUTZ Vertriebsgesellschaft mbH International
Glüsinger Str. 86
21217 Seevetal
Telefon: 04105/4090-0

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

svt BRANDSCHUTZ betreibt in Seevetal einen Kleinbrandprüfofen, der der Forschung und Weiterentwicklung von Produkten für den baulichen Brandschutz dient. Unter den normierten Versuchsbedingungen einer Brandprüfung entsteht ein stark rußendes, geruchsintensives Abgas. Es sollte eine Anlagentechnologie zur Rauchgasreinigung als Demonstrationsanlage konzipiert, gebaut und erprobt werden, die Ruß, S org. C (ggf. auch PCDD), CO, HCl und Geruch am Ort der Entstehung mindert. Dafür wurde eine verfahrenstechnische Kombination aus Nachverbrennung, gezielter Rußelimination und Sorption mit ggf. nachgeschalteter Partikelabscheidung vorgesehen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Detailplanungen wurden von svt und CUTEC ausgeführt. Die Festlegung der Auslegungsparameter erfolgte durch eine Messung zur Ist-Bestandsaufnahme. Die zunächst zur HCl-Eliminierung angedachte Sorbenseinbringung mittels Injektor und Flugstromreaktor wurde aufgrund der Ergebnisse zugunsten eines Schüttschichtfilters, der das Sorbens als Granulat enthält, aufgegeben. Bestellungen und Anfertigungen von Anlagenkomponenten wurden von CUTEC abgewickelt.
Nach einer Vormontage und Tests erfolgte der Transport zu svt nach Seevetal. Vor Ort wurden Feuerfestauskleidung und Außenisolierung montiert und schließlich die gesamte Anlage an dem Kleinbrandprüfofen installiert. Zur Rußfiltration wurde eine Kugelpackung auf Keramikbasis eingebaut.
Während der kalten Inbetriebnahme wurden kleinere Feinabstimmungen im SPS-Programm der Mess-Steuer-Regeltechnik vorgenommen, eine Datenarchivierung wurde implementiert.
Die heiße Inbetriebnahme ergab zunächst einen Modifizierungsbedarf bei den Versorgungsmedien Erdgas, Druckluft und Kühlwasser. In Vorversuchen wurden anschließend sowohl Betriebsparameter zur Optimierung der Betriebsbedingungen für die Nachbrennkammer (Abgasvolumenstrom, -temperatur) als auch apparative und regelungstechnische Parameter untersucht und optimiert.
Im letzten Teilschritt erfolgte die vollständige Inbetriebnahme der Rauchgasreinigungsanlage mit Funktionsnachweis in Form von Emissionsmessungen. Die svt-Mitarbeiter wurden in die Bedienung der Rauchgasreinigungsanlage mittels Brandversuchen an verschiedensten Prüfkörpern eingewiesen.


Ergebnisse und Diskussion

Anlagenbetrieb:
Die Inbetriebnahme der Rauchgasreinigungsanlage verlief erfolgreich. Am Steuerungsprogramm waren nur geringfügige Änderungen bzw. Ergänzungen erforderlich, um ein stabiles Laufverhalten zu erzielen. Beispielhaft sei die Abstimmung zwischen Frequenzumrichter und Rauchgasventilator genannt. Schwieriger gestaltete sich die Realisierung der unterschiedlichen Drucksollwerte im Kleinbrandprüfofen und der Reinigungsanlage. Die Prüfnorm fordert während der Brandprüfung innerhalb des Prüfofens ein bestimmter Überdruckbereich einzuhalten. Zwischen Ausgang Prüfofen und Eintritt in die Nachbrennkammer befindet sich eine Druckmessstelle, deren Unterdruck als Sollwert die Leistung des Gebläses regelt. Aufgrund einer Unterdruckregelung wurde das Rohgas aus dem Prüfofen gesaugt, so dass der vorgeschriebene Überdruck nicht gefahren werden konnte. Seit der Modifizierung des zwangsgesteuerten Klappenkombination Reinigungsanlage/Notkamin wird über den Notkamin eine geringe Menge Falschluft in die Anlage eingebracht. Damit wird eine Entkopplung der Prozesse Brandprüfung und Reinigungsprozess erzielt, so dass die Problematik der Drucksollwerte gelöst ist. Die Montage eines Verbrennungsluftkanals vor dem Gebläsebrenner erbrachte eine weitere Stabilisierung des Anlagenverhaltens. Mit der Eindrosselung der Verbrennungsluftmenge konnten Druckschwankungen im Bereich der Nachverbrennung geglättet werden. Weiterhin wurden mit dieser Maßnahme Stickoxidkonzentrationen gemindert; Schornsteinzugeffekte sind effektiver zu kompensieren.
Im Laufe der Inbetriebnahme wurden Erfahrungen gesammelt, um ein optimales Anfahrprogramm hinsichtlich Temperaturniveau und Haltepunkte zu entwickeln. Das Programm ermöglicht eine kurze Aufheizphase, so dass nur geringe Mengen an Kondensat (überdosiertes Quenchwasser) anfallen und eine rasche Verfügbarkeit der Anlage gegeben ist.
Emissionen:
Zur Rußfiltration und anschließender -Oxidation wurde im Anschluss an die Nachbrennkammer eine Packung aus Keramikkugeln eingebaut. Die Abtrennung der sauren Abgaskomponente HCl erfolgt in einem Schüttschichtfilter, der ein Granulat aus 90% Weißkalkhydrat und 10% Herdofenkoks enthält.
Aufgrund der hohen Unterdrücke an den saugseitigen Reingasmesspunkten wurden druckseitig zusätz-liche Messstellen eingerichtet. Zwischenzeitlich liegt für die Parameter ? org. C, HCl, Staub, PCDF/D, CO und NOx belastbares Datenmaterial für Roh- und Reingas vor. Die Ergebnisse der Emissionsmessungen im Januar 2004 und Juli 2004 haben gezeigt, dass mit den ausgewählten Reinigungsaggregaten die gewährleisteten Grenzwerte für alle Parameter eingehalten werden können. Ruß war hinter dem Ab-scheider nicht mehr nachweisbar. Die Konzentrationen der Staubmessungen ergaben, dass nach der Schüttschichtfiltration keine nachgeschaltete Partikelabscheidung erforderlich ist. Weiterhin stellt das gereinigte Abgas keine Geruchsbelästigung mehr dar.
Optimierungspotenziale:
Erdgas: Die Falschluftmenge soll über eine Klappensteuerung so gering wie möglich gehalten werden, so dass der aufzuheizende Volumenstrom zur Nachbrennkammer minimiert wird. Mit dieser Optimierungsmaßnahme wird der Erdgasverbrauch gesenkt und die Aufheizzeit bis zum Erreichen der Freigabetemperatur verkürzt.
Elektrische Energie: Zur Energieeinsparung soll auch die Abkühlphase so kurz wie möglich gehalten werden. Zurzeit werden aus Sicherheitsgründen und mangelnder Betriebserfahrung noch Abkühlungstemperaturen von 200°C gewählt. Während der nächsten Brandversuche sollen höhere Temperaturen untersucht werden. Dabei muss beobachtet werden, ob ggf. eine Temperaturwanderung in die hinteren Anlagenbereiche Ausgang Quenche, Schüttschichtfilter und Ventilator erfolgt und welches Temperaturniveau sich dort einstellt.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Nach bereits veröffentlichten Artikeln im svt-Brennpunkt, dem svt-Prospekt Zentrale Technik und im Handelsblatt (Ausgabe 05.07.2004) sind weitere Veröffentlichungen in brandschutzspezifischer Fachliteratur und in umweltorientierten Fachzeitschriften geplant. Ferner sind über demonstrative Brandversuche mit Abgasreinigung während Fortbildungen und Seminaren im eigenen Haus geplant.


Fazit

Die Anbindung der Rauchgasreinigung an den Kleinbrandprüfofen verlief erfolgreich. Die Funktionen der verschiedenen Anlagenkomponenten wurden geprüft, die Einhaltung der gewährleisteten Reingaskonzentrationen durch Emissionsmessungen bestätigt. Eine Abschlussdokumentation wurde erstellt.
Aus ökologischer Sicht bedeutet eine Ausrüstung neuer Prüföfen mit dieser Reinigungstechnologie eine sichere Eliminierung umweltrelevanter Komponenten aus diesen schadstoffbelasteten Abgasen.