Das Verbundvorhaben Aerosolabscheider beschäftigt sich mit der Entwicklung eines neuartigen Konzepts zur Abscheidung von Ölaerosolen aus der Gasphase, mit dem Fokus auf einen Einsatz in der Druckluft- und Vakuumerzeugung. Hier werden bislang vornehmlich Filterelemente eingesetzt, welche aufgrund des hohen Druckverlusts und der geringen Standzeit sowohl ökonomische als auch ökologische Defizite aufweisen. Ziel des Vorhabens ist es, die klassischen Filterelemente durch ein hybrides Abscheidekonzept zu ersetzen. Das neuartige Konzept verspricht, den Druckverlust deutlich zu senken, bei gleichzeitiger Erhöhung der Standzeit. Hierfür gilt es zunächst, unter Einsatz numerischer und experimenteller Methoden, die Grundbausteine (Gegenstrom-) Impaktor, Drahtgewebe und Vlies im Hinblick auf Tropfenabscheidung und Strömungsführung zu erforschen. Zudem werden Auslegemethoden für Miniaturzyklone entwickelt Ölüberflutete Schraubenverdichter liefern Druckluft von 0,5 -50 m3/min. Zum Verdichten der angesaugten Luftmenge werden pro angesaugtem Normkubikmeter 5 kg Öl in die Verdichterschraube eingespritzt. Ziel der Neuentwicklung ist es, das bisherige Abscheidesystem mit einem sich verändernden Druckverlust über die Lebensdauer durch einen komplett neuen Lösungsansatz zu ersetzen. Mit dem neu zu entwickelnden Abscheidesystem soll ein Ölaerosolgrenzkorn d50 = 100 nm bei einem Trenngrat von 0,8 erreicht werden. Der entscheidende Vorteil neben dem geringen Restölgehalt ist der konstante Druckverlust über eine Lebensdauer von ca. 5.000 h. Geplant ist, ein Druckverlust von ca. 20 mbar zu erreichen. Daraus resultiert eine Energieeinsparung von 0,6 KW je m3. In Europa ergibt sich daraus ein Einsparpotential von bis zu 5,4 TW/a bei installierten Neukompressoren.
Ziel ist, ein neuartiges, simulationsgestütztes Gegenstromimpaktorkonzept zu Abscheidung von Ölaerosolen aus der Gasphase zu erarbeiten. Entwickelt wird ein hybrides Abscheidesystem für die Anwendung in der Druckluft- und Vakuumerzeugung mittels Schraubenkompressoren. Entwickelt und auf Funktionsfähigkeit optimiert und validiert wird ein nichtkonventionelles hybrides Abscheidesystem basierend auf dem Impaktorprinzip. Durchgeführt werden grundlegende theoretische Überlegungen aufbauend auf mathematisch-physikalischen Modellierungen, unterstützt durch strömungsmechanische Simulationsmethoden (CFD) sowie experimentelle Parameterstudien. Gefertigt werden Prototypen und getestet unter realen, industriellen Randbedingungen. Am IMVT sind Messungen an zwei unabhängigen Versuchsständen geplant: Die experimentellen Untersuchungen am Filterprüfstand bieten den Vorteil, Experimente unter genau definierten, reproduzierbaren Versuchsbedingungen durchführen zu können. Jedoch entspricht die Tropfengrößenverteilung und die Ölbeladung des Testaerosols nicht den realen Betriebsbedingungen. Da die im Abscheider verbauten Gewebe/Vliese eine hohe Sensitivität bezüglich der Ölbeladung aufweisen, sind darüber hinaus Messungen am realen Schraubenkompressor notwendig. Um die Übertragbarkeit der Erkenntnisse der (Grundlagen-) Untersuchungen am Filterprüfstand auf den realen Fall zu gewährleisten, werden parallel stichprobenartig Versuche am Schraubenkompressor durchgeführt. Nachteilig ist hierbei jedoch die begrenzte Variabilität der Versuchsbedingungen am Schraubenkompressor sowie mäßige Reproduzierbarkeit.
Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer automatisierten Prozesssteuerung zur Quantifizierung und Regulierung in der biologischen Stufe von Abluftreinigungsanlagen (ARA) zur Reduktion von Bioaerosolen aus Schweinemastanlagen. Dazu soll mittels Time-Domain-Reflekrometrie (TDR) auf der gesamten Fläche des Filters der Feuchtegehalt quantifiziert werden. Durch die Einbindung der Messdaten in einen automatisierten Regelkreis erfolgt eine Soll-Ist-Wert-Analyse, wodurch eine über dem Filter installierte Berieselungsanlage automatisch zur Feuchteregulierung gesteuert wird. In Abhängigkeit von verschiedenen Feuchtegehalten des Filters soll eine gezielte Detektion von Bioaerosolen vor Eintritt und nach dem Austritt aus der ARA erfolgen. Es soll die Frage beantwortet werden, in welchem Zusammenhang der Abscheidegrad von Bioaerosolen aus Nutztierställen mit der Befeuchtung der biologischen Stufe der ARA steht. Durch die Variation der Stärke der Befeuchtung sollen Rückschlüsse auf die Effektivität der Filterleistung bezüglich der Bioaerosolabscheidung gezogen sowie eventuelle sekundäre Emissionen vermindert werden. Die Projektkoordination erfolgt durch das ITTN. Die Grundlagen der Feuchtemessung werden an Filterwänden im Labormaßstab in enger Kooperation mit Big Dutchman erarbeitet. Eine bestehende ARA wird umgerüstet und die TDR-Anlage wird eingebaut. Es folgt die Entwicklung einer Steuerungssoftware zur optimalen Berieselung des Filters. Begleitend finden Bioaerosol-Analysen statt.
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Die bei spanabhebenden Metallbearbeitungsprozessen eingesetzten Kühlschmierstoffe führen aufgrund der sehr feinen Verdüsung und der Verdampfungseffekte bedingt durch die großen entstehenden Wärmemengen zu hohen gasförmigen Emissionen und Aerosolgehalten. Bei einem jährlichen Verbrauch von 78.000 t Kühlschmierstoffen in Deutschland bedeutet ein geschätzter 20-prozentiger Emissionsanteil die Freisetzung von jährlich 15.000 t. Das Projekt zielte auf die Abscheidung insbesondere feinteiliger Aerosole aus der abgesaugten Luft von Metallbearbeitungsmaschinen, da Aerosolpartikel mit einem Durchmesser kleiner 1,5 my m mit bisheriger Abscheidetechnik nur unzureichend abgeschieden werden konnten. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Mit Messungen in der Praxis und in Laborversuchen wurden die Aerosolemissionen von Werkzeugmaschinen mit nicht wassermischbaren Kühlschmierstoffen untersucht. Die Ergebnisse bildeten die Grundlage für die anschließende Optimierung von Aerosolabscheidern sowie eine komplette Neukonstruktion eines Aerosolabscheiders für nicht wassermischbare Kühlschmierstoffe. Um die Grundlagen für die Optimierung von Aerosolabscheidern zu erarbeiten, wurden Erfahrungswerte aus der Praxis zusammengetragen, wobei neben dem firmeninternen Know-how der Fa. Handte auch Erkenntnisse bei Anwendern und Betreibern einflossen. Es wurden theoretische Betrachtungen und Messungen aus der Praxis berücksichtigt und Untersuchungen bestehender Anlagen durchgeführt. In Zusammenarbeit mit Zulieferern wurden unterschiedliche Materialien auf ihre potenzielle Eignung als Ölnebel zurückhaltende Gewirke in Aerosolabscheidern untersucht. Die Materialien wurden bei verschiedenen Einbaubedingungen in ihrer Leistungsfähigkeit beurteilt. Hierzu wurde ein Versuchsstand aufgebaut, in dem unter definierten Bedingungen verschiedene Kühlschmierstoffe verdampft werden konnten. Somit war es möglich, reproduzierbar Aerosolbelastungen zu simulieren. Die Optimierungsergebnisse an den Aerosolabscheidern wurden in Praxisversuchen in der Automobilbranche überprüft. Fazit: Aus ökonomischer und ökologischer Sicht ist das Projekt als erfolgreich zu bewerten. Die Abscheideleistung von Aerosolabscheidern wurde im ganzen erhöht. Die Emissionen nicht wassermischbarer Kühlschmierstoffe, einem umweltrelevanten Luftschadstoff, können deutlich verringert werden. Es ist gelungen, die Abscheidetechnik für feinste Ölnebel so zu verbessern, dass die Partikelgrößengrenze bis zu der eine wirksame Aerosolabscheidung erreicht wird, deutlich von bisher 1,5 my m auf unter 0,6 my m reduziert werden konnte. Diese Feinstfraktion an Öl-Aerosolen spielt bei gravimetrischen Messungen zwar eher eine untergeordnete Rolle, ist aber aufgrund ihrer hohen Teilchenzahl und ihrer Lungengängigkeit als Luftschadstoff von großer Bedeutung. ...
Ziel dieses Vorhabens ist die numerische Loesung der Euler- und Navier-Stokes Gleichungen mehrmodaler Partikelstroemungen in einem weiten Mach-Zahlenbereich. Die Loesungen beruhen auf den Erhaltungsgleichungen beider Phasen in einer Eulerschen Formulierung, wodurch zwar einerseits einfache Aussagen ueber gemittelte Groessen wie Dichte und Kollisionswahrscheinlichkeit getroffen werden koennen, andererseits aber auch ein erheblicher Speicheraufwand in Kauf genommen werden muss. Um diesen algorithmisch moeglichst gering zu halten, ist ein anisotropes, strukturiertes Adaptionsverfahren entwickelt worden, welches nun mit den aus dem bisherigen Verlauf des Projektes gewonnenen Wechselwirkungsansaetzen zur Simulation von Mehrphasenstroemungen in technisch relevanten Problemstellungen wie z.B. Impaktoren, herangezogen werden kann.
Untersuchung unterschiedlicher Abluftreinigungsverfahren bei der Abfallbehandlung im Hinblick auf die Abscheideleistung für Bioaerosole (Bakterien, Pilze, Actinomyceten).
Die geruchsintensive Abluft saemtlicher Quellen einer Fettschmelze von 70.000 m3/h wird abgesaugt und in einem Aerosolabscheider sowie einem Spruehwaescher vorbehandelt und anschliessend in einem Biofilter gereinigt. Durch die Vorbehandlung wird eine Versottung des Biofilters mit Fettaerosolen vermieden und gleichzeitig fuer die notwendige Feuchtigkeit im Biofilter gesorgt. Diese Verfahrensweise reduziert den Wartungsaufwand am Biofilter deutlich. Ein Abluftteilstrom wird in einem Gegenstromwaermetauscher durch Abkuehlung von ca. 80 Grad Celsius auf 30 Grad Celsius zur Vorwaermung des Kesselspeisewassers genutzt.
Die Charakterisierung von Filtereinheiten erfolgt mit Hilfe der Trennkurve, die aus den Partikelgroessenverteilungen und -konzentrationen des Aerosols (z.B. Staub) vor und hinter dem Abscheider ermittelt wird. Bekannte Filterpruefstaende sind nicht fuer den online- und in-situ-Betrieb geeignet, so dass Funktion und Standzeit von Filtern im Betrieb heute lediglich ueber den Druckverlust bestimmt werden. Diese Messgroesse gibt keinen Aufschluss ueber den Zustand des Aerosols, Zustand und Abscheideleistung des Filters und Emissionswerte. In dem Vorhaben wurde daher ein feldtaugliches Messverfahren entwickelt, das eine kontinuierliche Filterueberwachung ermoeglicht und somit zur Vermeidung gesundheitlicher Risiken (staubhaltige Luft) und zur Standzeitoptimierung (Kosteneinsparung, Abfallverminderung) beitraegt. Hauptbestandteile des Geraetes sind ein isokinetischer Probennehmer, ein Verduennungssystem zur Konzentrationsanpassung und ein optischer Partikelzaehler zur Ermittlung von Partikelkonzentration und -groessenverteilung. Das Geraet ist in der Lage, Partikelgroessen im Bereich von 0.3 bis 20 Mikrometer und Staubkonzentrationen zwischen unter einem mg/m3 bis ueber einem g/m3 zu erfassen.
Fuer Industriefilter mit Druckluftabreinigung und mechanischer Abreinigung sind die den maximalen Abscheidegrad ergebenden filtrationstechnischen Variablen zu bestimmen. Vor allem ist zu untersuchen, welchen Einfluss das Filtermedium sowie Art und Intensitaet der Abreinigung auf den Reingasstaubgehalt haben. Die Untersuchung wird mit Hilfe von Pilotanlagen in Industrieanlagen durchgefuehrt. Das Vorhaben dient der Bestimmung und Fortentwicklung des Standes der Technik der Feinstaubabscheidung als Voraussetzung fuer eine Minderung des Schwebestaub- und Aerosolgehaltes der Atmosphaere.
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| Bund | 18 |
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| Förderprogramm | 18 |
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