Filtersysteme
Luft-Luft-Wärmetauscher (air-to-air heat exchanger), der das Abgas des Elektrolichtbogenofens vor dem Gewebefilter auf eine sichere Temperatur kühlt. DNL fertigt den Gaskühler sowohl als natural draft cooler als auch als forced draft cooler.
In der Branche wird dieses Gerät auch als forced draft cooler, natural draft cooler, air-to-air heat exchanger, air-cooled heat exchanger oder flue gas cooler bezeichnet. Der natural-draft-Typ wird in der Branche auch kurz als natural cooler bezeichnet.
Das Abgas eines Elektrolichtbogenofens verlässt den Ofen mit rund 1.300 °C. Die Gewebe im Schlauchfilter halten dieser Temperatur nicht stand — selbst das widerstandsfähigste Gewebe arbeitet bei 260 °C. Die Kühlung des Gases ist deshalb zwingend.
Die Kühlung hat aber auch eine untere Grenze. Sinkt das Gas unter den sauren Taupunkt, beginnt Kondensation: Die Schläuche verblinden, Kanäle korrodieren. Die Aufgabe des Kühlers ist nicht, das Gas so stark wie möglich zu kühlen, sondern es zwischen diesen beiden Grenzen zu halten.
Es gibt eine dritte Einschränkung: Dioxine. Sie entstehen im Bereich 250–450 °C. Dieses Fenster schnell zu durchlaufen ist wichtiger als langsames Abkühlen. Ein Gaskühler arbeitet genau in dem schmalen Band, in dem sich diese drei Einschränkungen überschneiden.
| Kundenspezifische Konstruktion nach Wärmeübertragungsanforderungen |
| Hochtemperatur- und korrosionsbeständige Werkstoffoptionen |
| Garantiezeit: 12 Monate |
Filtergewebe haben eine begrenzte Dauereinsatztemperatur. Das Kostenhandbuch der US-amerikanischen Umweltschutzbehörde (EPA) nennt die vom Institute of Clean Air Companies empfohlenen maximalen Dauereinsatztemperaturen: Polypropylen 93 °C, Polyester (Dacron) 135 °C, Aramid (Nomex) 191 °C, PPS (Ryton) 191 °C, PTFE (Teflon) 232 °C, P84 246 °C, Glasfaser 260 °C. Das Gas verlässt den Ofen mit rund 1.300 °C — selbst das widerstandsfähigste Gewebe arbeitet bei einem Fünftel dieser Temperatur. Ohne Kühlung wird der Filter innerhalb weniger Minuten zerstört. Quelle: EPA Air Pollution Control Cost Manual, Abschnitt 6, Kapitel 1, Tabelle 1.6 (EPA/452/B-02-001); Werte dem Institute of Clean Air Companies zugeschrieben. In der Kette sitzt der Gaskühler vor dem Schlauchfilter, hinter derBrennkammer und dem wassergekühlten Kanal.
Nein. Die untere Grenze der Kühlung ist der saure Taupunkt. Schwefelverbindungen im Abgas kondensieren unterhalb einer bestimmten Temperatur als Schwefelsäure. Setzt die Kondensation ein, passieren zwei Dinge: Staub setzt sich im Gewebe statt auf der Oberfläche ab und die Schläuche verblinden; Kanäle und Gehäuse beginnen zu korrodieren. Die Kühlung wird deshalb kontrolliert gesteuert — das Ziel ist, unter die vom Gewebe tolerierte Temperatur zu fallen, aber über dem Taupunkt zu bleiben. Der Taupunkt hängt vom Schwefel- und Feuchtigkeitsgehalt des Gases ab und ist anlagenspezifisch. Quelle: Batliboi Environmental Engineering, technische Beschreibung des Forced-Draft-Kühlers.
Weil Dioxine in einem bestimmten Temperaturband entstehen. PCDD/F-Verbindungen bilden sich durch De-novo-Synthese im Bereich 250–450 °C, mit einem Bildungsmaximum bei rund 350 °C. Je länger das Gas in diesem Band verweilt, desto mehr Dioxin entsteht. In der Praxis wird das Gas innerhalb von 1–2 Sekunden von 1.300 °C auf 250 °C heruntergekühlt, um dieses Fenster zu durchqueren, bevor sich Dioxine bilden können. Aus demselben Grund kann die Abwärmerückgewinnung nicht unter 600 °C gehen — Wärme in diesem Band zu halten bedeutet, Dioxine zu erzeugen.
Beide Typen werden eingesetzt; die Wahl hängt von der Anlage ab. Ein Natural-Draft-Kühler hat keinen Ventilator — die Luft bewegt sich durch natürlichen Auftrieb, während sie sich um die Rohre erwärmt. Keine beweglichen Teile, kein Energieverbrauch, geringer Wartungsaufwand. Im Gegenzug hängt die Kühlleistung von der Umgebungstemperatur und der Kaminhöhe ab — im Sommer sinkt sie. Ein Forced-Draft-Kühler setzt Ventilatoren zwischen die Rohrreihen. Da die Luft durchgedrückt wird, ist der Wärmeübergang höher und regelbar; die Kühlleistung lässt sich über die Ventilatordrehzahl einstellen. Im Gegenzug verbraucht er Energie und erfordert Ventilatorwartung. DNL fertigt beide Typen; die Wahl richtet sich nach Anlagenlayout, verfügbarem Platz und gewünschter Austrittstemperatur. Quelle: Batliboi Environmental Engineering, für den Vergleich, dass Forced Draft einen höheren Wärmeübergang erzielt als Natural Draft.
Das Funktionsprinzip ist gleich, die Medien sind unterschiedlich. In der Prozessindustrie versteht man unter "Wärmetauscher" meist ein Flüssigkeit-Flüssigkeit- oder Öl-Wasser-Gerät — auf einer Seite das zu kühlende Medium, auf der anderen Wasser oder Öl. Beim Gaskühler sind beide Seiten Luft (ein air-to-air heat exchanger). Durch die Rohre strömt heißes Abgas, außen Umgebungsluft. Es gibt kein Kühlmedium, keinen Kreislauf, keine Pumpe. Das einzige bewegliche Teil — sofern vorhanden — ist der Ventilator. Dieser Unterschied ist wartungsseitig entscheidend: kein Kühlkreislauf, der undicht werden kann, kein Sekundärmedium, das verschmutzt, kein Frostrisiko.
Rohrdurchmesser und -anzahl werden aus dem zu kühlenden Gasdurchsatz und der gewünschten Austrittstemperatur berechnet. Es gibt kein Standardmaß; jede Anlage wird individuell dimensioniert. In von DNL gelieferten Projekten wurden Rohre mit Ø90 mm und Ø130 mm eingesetzt. Der Durchmesser wird projektbezogen nach Gasdurchsatz und verfügbarem Platz festgelegt.
