Titelaufnahme

Titel
Aufbau eines Filtermittelprüfstandes für die Charakterisierung von Schüttungen hinsichtlich ihres Abscheideverhaltens von Nanopartikeln / von Sebastian Kolmanz
Weitere Titel
Filter test rig for measuring the dust separation behaviour of different bulk solids in deep bed filters
VerfasserKolmanz, Sebastian
Begutachter / BegutachterinMauschitz, Gerd ; Laminger, Thomas
ErschienenWien 2016
UmfangV, 78 Blätter, Blatt VI - X : Illustrationen, Diagramme
HochschulschriftTechnische Universität Wien, Univ., Diplomarbeit, 2016
Anmerkung
Zusammenfassung in englischer Sprache
Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Tiefenfiltration / Schüttschichtfilter / Filtermittelteststand
Schlagwörter (EN)deep bed filtration / granular material / filter test rig
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-6180 Persistent Identifier (URN)
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Aufbau eines Filtermittelprüfstandes für die Charakterisierung von Schüttungen hinsichtlich ihres Abscheideverhaltens von Nanopartikeln [3.05 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Luftverschmutzung im Allgemeinen und Feinstaubemission im Besonderen sind in den letzten Jahren stärker in den Fokus der Wissenschaft gerückt, da darin eine Ursache für ein erhöhtes Risiko, an bestimmten Krebsarten zu erkranken, gesehen wird. Davon sind vor allem städtische Gebiete mit einer großen Besiedelungs- und Verkehrsdichte sowie Regionen, die durch ihre topographischen Gegebenheiten eine Ansammlung von Partikeln in der Atmosphäre begünstigen, betroffen. Daher sah sich die Republik Österreich 2012 veranlasst, die Staubemissionsgrenzwerte zu senken. Unter anderem sind neue Grenzwerte bezüglich der Staubemission bei neu installierten Kleinfeuerungsanlagen verabschiedet worden. Diese Grenzwerte sind mit dem 1. Jänner 2015 noch einmal verschärft worden. Eine Möglichkeit, die Staubemissionen bei Kleinfeuerungsanlagen zu reduzieren, ist die Installation von nachgeschalteten Entstaubungsanlagen, wie sie aus der Industrie bekannt sind. Am Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften Arbeitsbereich Mechanische Verfahrenstechnik und Luftreinhaltetechnik, wurde ein neuartiges Filterkonzept, basierend auf einem Schüttschichtfilter, speziell für den Einsatz bei Kleinfeuerungsanlagen konzipiert. Bei einem Schüttschichtfilter erfolgt die Staubpartikelabtrennung mittels Tiefenfiltration in der Schüttung. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Konstruktion und dem Bau eines Filtermittelprüfstandes für die Findung einer geeigneten Schüttung. Als Ausgangspunkt für den Filtermittelprüfstand diente die Vornorm DIN SPEC 33999, in welcher der Aufbau und die Prüfung von Staubminderungseinrichtungen beschrieben wird. Um ein möglichst umweltfreundliches und nachhaltiges Filtersystem zu gewährleisten, wurden nur Schüttgüter untersucht, die diesen Anforderungen auch genügen. In den Versuchen wurden fünf Schüttgutmaterialien auf ihre Eignung als Tiefenfiltermedium untersucht: stabförmige Holzpellets, Olivenpellets, Tongranulat, halbkugelförmige Holzpellets und Viskosefaserflocken- Holzspänemischung. Um ein Schüttgut als geeignet zu identifizieren, wurden die filtrationsspezifischen Kenndaten Druckverlust über die Schüttung, Abscheidegrad und Quality Factor*) bestimmt. Dabei wurden die Untersuchungen durch bildoptische Aufklärung der Staubbeladungsvorgänge im Schüttungsinneren ergänzt. *) Der Quality Factor ( - Q-_((x) )= - ln--(1-T_((x)))-/-p ) wird zum einen durch den Fraktionsabscheidegrad T(x) und zum anderen durch den Druckverlust -p über die Schüttung gebildet. Damit ist es möglich, unterschiedliche Filtermedien zu vergleichen. Um den Quality Factor zu ermitteln, wurde die Schüttungshöhe von 10 cm bis 80 cm variiert. Damit können Aussagen über die Einlagerungsmechanismen der Staubpartikeln am Schüttgut getroffen werden. Es zeigt sich, dass die Viskosefaserflocken-Holzspänemischung bereits ab einer Schüttungshöhe von 30 cm einen Fraktionsabscheidegrad für Partikeldurchmesser bis in den Nanometerbereich von über 90% besitzt und damit deutlich besser abschneidet als die anderen untersuchten Materialien. Obwohl die anderen Materialien einen niedrigeren Druckverlust über dem Schüttgut aufweisen, besitzt die Viskosefaserflocken-Holzspänemischung dennoch über alle Schüttungshöhen den höchsten Quality Factor und damit gutes Partikelabscheidevermögen.

Zusammenfassung (Englisch)

The particulate emissions of wood combustions are one of the actual new strict emission limits in Austria and Germany which has to be fulfilled by newly installed ovens or in the near future by periodic inspections. An efficient low particle emission of an oven is often only possible by additional dust separator. A dust separator with minimal installation and operating costs, flexible installation options and with high separation efficiency of dust and possibly other air pollutants (e.g. carbon monoxide) would be desirable. A dust collector comprising a regenerable filter layer would have compared to other dust reduction systems significant advantages with respect to a permanently reliable functioning, low maintenance requirements and not least in terms of lower life cycle costs. The used filter medium is a layer of loose or compacted pourable bulk solid. This filter layer can be seen as a depth filter with comparable high separation efficiency and low pressure drop. The separation of the fine and ultrafine dust from wood fired oven requires a higher technical outlay. An additional dust separator must be comply with the legal limits during operation at any time, having thereby a high separation efficiency and should cause only a low pressure drop. The installation and operation costs should be low and the maintenance interval as long as possible. The aim of this work is to construct a laboratory test rig for testing the concept and for the first attempts to find a suitable bulk material. To determine the suitability of a bulk material for wood fired combustions, the test rig should be in accordance with applicable standards (e.g. the DIN SPEC 33999 [13]). The filtration specific parameters such as pressure drop and separation efficiency are to be determined for the evaluation and comparison of bulk materials.