String – System for treatment and reuse of industrial exhaust gases

Verfahren zur Behandlung und stofflichen / thermischen Wiederverwertung industrieller Abluftströme

Projektträger: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie BMWi – „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ (ZIM), Fördermodul FuE-Kooperationsprojekte

Laufzeit: 01.10.2013 – 31.07.2016

Kooperationspartner:
Universität Stuttgart, Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft, Abt. Biologische Abluftreinigung

Kurzfassung:
Ein zunehmendes Umweltbewusstsein sowie ansteigende Preise für industrielle Grundstoffe, fossile Energieträger und Brauchwasser führten in den letzten Jahrzehnten in Industrie- und großen Gewerbebetrieben zur Etablierung einer Vielzahl an betriebsinternen Kreislaufsystemen, Recyclingsystemen sowie Aufbereitungstechniken. Die Etablierung bzw. Umsetzung dieser produktintegrierten und produktionsintegrierten Ansätze führt bzw. führte mittelfristig zu einer Amortisierung der Investitionskosten und hilft die Betriebskosten dauerhaft zu senken.
Während für die Wiederverwertung von Metallen, industriellen Grundstoffen, Wasser und Abfällen effiziente Verfahren verfügbar sind, fand im Bereich der Prozessluft nur in einzelnen Nischenanwendungen eine Umsetzung dieser Denkweise statt. Beispielsweise wird die Prozessluft in Reinraumanwendungen nahezu vollständig rezykliert, da die Aufreinigung der Frischluft auf die benötigte Qualität über diverse Grob- und Feinfilter sehr kostenintensiv ist. Eine stoffliche Wiederverwendung der Luft ist ansonsten wenig reizvoll, da Frischluft in nahezu unbegrenztem Umfang kostenlos zur Verfügung steht.
In den letzten Jahren ist jedoch der Trend zu einer verstärkten thermischen Wiederverwendung der Luft zu beobachten, d. h. bestehende Abwärmeverluste über den Austrag der Prozessabluft werden zunehmend durch den Einsatz von Wärmetauschern minimiert, indem der Wärmeinhalt über einen Rekuperator oder Regenerator auf die einströmende Frischluft übertragen wird. Dieses Vorgehen erlaubt eine signifikante Reduktion der Heizungskosten für die Produktionshalle. Entsprechende Konzepte sind aus der Klimatechnik bekannt. Diese sind jedoch aufgrund der in der Abluft enthaltenen Abluftkomponenten im Falle von Prozessablüften nur begrenzt einsetzbar (Korrosion, Polymerisation, Partikelabscheidung, Desorption von VOCs bei Rekuperatoren und Akkumulation in der Hallenluft u. ä.).
In diesem Forschungsprojekt wurde die Entwicklung eines zweistufigen Abluftreinigungsverfahrens, bestehend aus einem Biotricklingfilter und einer modifizierten Kaltplasmastufe, durchgeführt. Die Prozessabluft wurde dabei biologisch vorbehandelt und verbliebene VOCs, Gerüche sowie emittierte Keime durch eine Kaltplasmastufe weiterbehandelt. Entstehende Intermediate sowie Sekundäremissionen wurden durch einen sich regenerierenden, katalytisch aktiven Adsorber mineralisiert.

Schubladenmodell
Schematische Darstellung des SchubladenmodellsStack
Stack

Simulationsbeispiel
Beispiel für Strömungssimulation im Schubladenmodell – „Inline“

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