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HVG-DGG Forschung

 
Publication Nr GFOR14791
Author Gitzhofer, Karlheinz; Müller-Simon, Hayo
 
Title
Minderung gasförmiger Borverbindungen von Glasschmelzöfen - AiF-Forschungsvorhaben 14791 N
 
Keywords
Borverdampfung; Emissionsminderung; Elektrofilter; Gewebefilteranlage; Hochtemperatursorptionsstufe
 
Journal
Publication Year 2009
Volume
ISS
Page 60
 
Abstract
Im Jahr 2005 wurde das AiF-Forschungsvorhabens Nr. 13419 N "Untersuchungen zur Borverdampfung und zur Emissionsminderung staub- und gasförmiger Borverbindungen" abgeschlossen. Untersuchungen an 18 verschiedenen Glashütten zeigten, dass die Abscheidung staubförmiger Borverbindungen sowohl bei Elektrofiltern als auch bei Gewebefilteranlagen sehr gut funktioniert. Das Problem besteht in der Existenz gasförmiger Borverbindungen, die trotz modernster Abgasreinigungsanlagen zu sichtbaren Abgasfahnen führen. Das aktuelle Vorhaben widmete sich der Weiterführung der Aktivitäten im Hinblick auf deutliche Verbesserung der Abscheidung gasförmiger Borverbindungen. Hierzu wurden intensive Untersuchungen an drei Glasschmelzwannen mit unterschiedlichen Gläsern sowie verschiedenen Schmelz-, Verbrennungs- bzw. Abgasreinigungstechnologien durchgeführt. Neben der Überprüfung der Leistungsfähigkeit vorhandener Sorptionsstufen und dem Einfluss durch Eindüsung alkalischer Lösungen stand insbesondere das Minderungspotential an gasförmigen Borverbindungen durch die Installation einer Hochtemperatursorptions-stufe im Vordergrund. Dabei wurden fein gemahlene Glasrohstoffe in den heißen Abgasstrom hinter dem Oberofen bei ca. 1400 °C eingeblasen.
Die messtechnischen Untersuchungen wurden mit thermischen Berechnungen begleitet. Anhand der Berechnungen wurden im Vorfeld der Hüttenuntersuchungen aber auch während der Messungen mögliche Reaktionsmechanismen unter den vorherrschenden Abgasrandbedingungen zwischen den vorhandenen Abgasbestandteilen und den in Frage kommenden Sorptionsmitteln betrachtet. Demnach sind die Konzentrationen gasförmiger Borverbindungen zwischen ca. 400°C und ca. 800°C minimal und die maximal erreichbaren Minderungen hängen von den entstehenden staubförmigen Borverbindungen ab, sie sind für Natrium höher als für Calcium. Beim Abkühlen können sich aus staubförmigen Borverbindungen im Abgas gasförmige Verbindungen bilden. SO2 und F2 führen zu einem höheren Bedarf an Sorptionsmitteln, Cl2 hat nur einen sehr geringen Einfluss. Natriumhaltige Sorptionsmittel zeigen bei kleineren Konzentrationen an SO2 und F2 nur einen geringen Anstieg der Konzentrationen gasförmiger Borverbindungen. Höhere CO2- und H2O-Konzentrationen erhöhen die Konzentrationen von gasförmigem H3BO3 bei Filtertemperatur. Im Bereich um 100°C ist die Konzentration gasförmiger Borverbindungen nur von der Temperatur abhängig, nicht von der Sorptionsmittelzugabe. Die Heißsorption zeigte sich in allen Fällen signifikant wirksamer als die Sorptionsmittelzugabe unmittelbar vor dem Filter. Verglichen mit den calciumhaltigen Sorptionsmitteln zeigen die natriumhaltigen Sorptionsmittel stets eine bessere Reaktivität. Entscheidend für die Konzentrationshöhe an gasförmigen Borverbindungen ist der Einfluss des SO2-Anteils im Abgas. Mit Minderungsraten an gasförmigen Borverbindungen von mehr als 80 % ist es gelungen, eine sichtbare Abgasfahne während der Versuchsphasen mit Heißsorption bzw. durch das Quenchen des Abgases mit Sodalösung, die bei Abgastemperaturen von etwa 700 °C zudosiert wurde, zu vermeiden. Untersuchungsergebnisse im Rohgas vor der Filteranlage mit Minderungsraten an gasförmigen Borverbindungen bis zu 98 % mittels Soda-Heißsorption, der gleichzeitige Anstieg der Konzentrationen im Reingas sowie Messergebnisse an einem filternden Abscheider lassen sich nur durch Langzeituntersuchungen näher beschreiben. In keinem Fall wurden aus Untersuchungsergebnissen der Praxis die berechneten Gleichgewichtskonzentrationen gasförmiger Borverbindungen erreicht. Das Ziel des Forschungsvorhabens wurde in weiten Teilen erreicht. Die gewonnenen Erkenntnisse sollten durch Fortführung intensiver Forschungsaktivitäten mit variablem Abgastemperaturregime bei stationären Betriebsbedingungen umgesetzt werden. Das Forschungsvorhaben wurde durchgeführt mit freundlicher Unterstützung der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF), Köln, den Betreibern der Glashütten, Rohstofflieferanten und der Hüttentechnischen Vereinigung der Deutschen Glasindustrie (HVG), Offenbach/Main. Wir danken allen genannten Institutionen.
Das Ziel des Forschungsvorhabens wurde erreicht.
Das Forschungsvorhaben (AiF-Nr 14791 N) dder Hüttentechnischen Vereinigung der Deutschen Glasindustrie (HVG) wurde im Programm zur Förderung der „Industriellen Gemeinschaftsforschung“ (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) finanziert.

Laufzeit: 01.03.2006 – 30.09.2008
Forschungsstellen: Institut der Hüttentechnischen Vereinigung der Deutschen Glasindustrie Offenbach
Veröffentlichungen:
Kurzveröff. in dgg Journal 8 (2009) Nr. 3 S. xx
 
Members 30 €
Non Members 30 €
Students 30 €
 
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