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Nasselektrofilteranlage Sulfitzellstofffabrik

Das Unternehmen Essity Operations Mannheim GmbH ist ein Tochterunternehmen der Essity AB mit Hauptsitz in Stockholm, Schweden. Essity betätigt sich im Hygiene- und Gesundheitsbereich und vertreibt  Produkte und Lösungen in rund 150 Länder. Am Standort in Mannheim betreibt es ein Sulfit-Zellstoffwerk und eine Papierfabrik zur integrierten Produktion von Sulfitzellstoff nach dem Magnesiumbisulfitverfahren und Hygienepapieren. Die bisherige Verfahrenstechnik zur Chemikalienrückgewinnung und Rauchgasreinigung einer Sulfitzellstofffabrik ist sehr komplex und erfolgt in mehreren Stufen. Der Prozess beginnt mit der Verbrennung der bei der Zellstofferzeugung anfallenden Ablauge. Diese enthält die an Schwefel gebundenen Lingninkomponenten (aus Fichten- und Buchenholz) und Magnesiumverbindungen aus dem Magnesiumbisulfit (Kochsäure), welches bei der Zellstoffkochung zum Einsatz kommt. Dabei entstehen neben der Abwärme Schwefeldioxid und Magnesiumoxid. Das entstehende Rauchgas wird über Zyklonabscheider geführt, um einen Großteil des Magnesiumoxids abzuscheiden. Da dies nicht vollständig gelingt, verbleibt nutzbares Magnesiumoxid im Rauchgas und wird in die Umwelt abgegeben. Das Rauchgas durchläuft nun eine 4-stufige Wäsche, bei der Schwefeldioxid aus dem Rauchgas ausgewaschen wird. Das nasse Rauchgas wird über einen 134 Meter hohen Kamin an die Umwelt abgegeben. Nachteile des herkömmlichen Verfahrens sind, dass schadstoffhaltige Aerosole und auch Staub, die nicht abgeschieden werden können, in die Umwelt gelangen. Zusätzlich können die genannten Prozesschemikalien nicht vollständig zurückgewonnen werden. Das Magnesiumoxid setzt sich im Kamin ab. Um diese Nachteile aufzufangen, ist geplant, einen Nasselektrofilter (NEF) zu installieren. Dadurch wird ermöglicht, dass das Rauchgas nach den vier Waschstufen in zwei verfahrenstechnisch voneinander getrennten Prozessschritten über einen Gegenstromwäscher mit darauffolgendem NEF geführt werden kann. Eine solche Prozesstrennung ist mit dem bisher in Sulfitzellstoffwerken üblichen Abgasreinigungsverfahren (Sulfitwäscher) nicht möglich, da hierbei beide Schritte unmittelbar miteinander verknüpft sind. Die Trennung hat den erheblichen Vorteil, dass sich einerseits der Waschprozess und andererseits die Entfernung der Aerosole getrennt auslegen, betreiben und optimieren lassen. Dies führt im Ergebnis zu einer effizienteren Abscheidung der Aerosole. Entsprechend können die Staub- und SO 2 -Emissionen kontrollierter und damit in unterschiedlichen Betriebszuständen reduziert werden. Darüber hinaus soll der Venturi-4-Wäscher um einen weiteren Wäscher bzw. eine zusätzliche Magnesiumoxid-Eindüsung erweitert werden. Dadurch sollen Staub und Schwefeldioxidemissionen weiter reduziert und Prozesschemikalien zurückgewonnen werden. Mit diesem Vorhaben soll der Stand der Technik zur Emissionsminderung für Chemikalienrückgewinnungskessel von Sulfitzellstoffwerken maßgeblich weiterentwickelt und die einschlägigen Emissionsgrenzwerte erheblich unterschritten werden. Es sollen bis zu 50 Tonnen Feinstaub und 50 Tonnen Schwefeldioxid pro Jahr eingespart werden. Dies entspricht jeweils mindestens einer Halbierung der Emissionsmengen in den Abgasen im Vergleich zum bisherigen Stand. Zusätzlich können durch eine erfolgreiche Umsetzung der innovativen Technik 45 Tonnen Magnesiumoxid und ca. 25 Tonnen Schwefel mehr gegenüber dem Stand der Technik zurückgewonnen werden. Daraus soll sich eine Einsparung von rund 104 Tonnen Kohlenstoffdioxid-Äquivalenten, bezogen auf die Primärherstellung von Magnesiumoxid und Schwefeldioxid, ergeben. Branche: Papier und Pappe Umweltbereich: Luft Fördernehmer: Essity Operations Mannheim GmbH Bundesland: Baden-Württemberg Laufzeit: seit 2024 Status: Laufend

Innovative Abgasreinigung Innovative Abgasreinigung

Die Essity Operations Mannheim GmbH plant, ihre Zellstofffabrik in Mannheim mit einem innovativen Filtersystem auszustatten. In der Fabrik wird Cellulose aus Holz gewonnen, ein Hauptbestandteil für die Produktion von Hygienepapieren wie Toilettenpapier, Küchenrollen und Taschentüchern. Die innovative Technologie, ein Nasselektrofilter, soll zur effizienteren Abgasreinigung und Chemikalien-Rückgewinnung beitragen. Der Filter führt das Rauchgas in zwei getrennten Prozessschritten, was eine verbesserte Abscheidung von Aerosolen ermöglicht, die mit herkömmlicher Technik nicht erreichbar ist. Durch das Projekt können die Emissionsgrenzwerte erheblich unterschritten werden, mit Einsparungen von bis zu 50 Tonnen Feinstaub und Schwefeldioxid (SO2) jährlich. Zudem werden 45 Tonnen Magnesiumoxid und 25 Tonnen Schwefel aus dem Produktionsprozess zurückgewonnen.Das Vorhaben gilt als wegweisend, da es die großtechnische Anwendung einer innovativen Technologie demonstriert, die über den aktuellen Stand der Technik hinausgeht.

Abluftfilterung an KKW nach schweren Stoerfaellen

Das Projekt "Abluftfilterung an KKW nach schweren Stoerfaellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH, Laboratorium für Aerosolphysik und Filtertechnik durchgeführt. Kernschmelzunfaelle in KKW fuehren durch die Schmelzen-Betonreaktion zu einem Druckanstieg im Sicherheitsbehaelter. Eine Moeglichkeit, das Bersten des Sicherheitsbehaelters zu vermeiden, ist eine Abluftfilterung ueber Filterkomponenten zur Abscheidung von Radiojod und Aerosolen mit einem Volumenstrom, der zur Konstanthaltung des Druckes im SB ausreicht. Hierbei werden Filterelemente benoetigt, die hohe Abscheidewirkung bei hohen Temperaturen, hohem Strahlenpegel und Feucht- und Dampfgehalt haben.

Verfahren zur kostenguenstigen Vermeidung und Verminderung von Aerosolen in Prozessen zur energetischen Nutzung von Biomassen und Abfaellen

Das Projekt "Verfahren zur kostenguenstigen Vermeidung und Verminderung von Aerosolen in Prozessen zur energetischen Nutzung von Biomassen und Abfaellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Fakultät für Energietechnik, Institut für Verfahrenstechnik und Dampfkesselwesen durchgeführt. Ziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung und Erprobung von Verfahrenskonzepten zur kostenguenstigen Vermeidung und Verminderung von Feinstpartikeln und Schadgasen in Prozessen zur energetischen Nutzung von Biomasse und Abfaellen. Das Vorhaben umfasst sowohl die Vermeidung der Aerosolbildung beim Verbrennungsprozess als auch die Verminderung von Schadstoffemissionen bei der Abgasreinigung. Im ersten Teil werden die Bildungs- und Umwandlungsmechanismen von Feinstpartikeln in Laborversuchen zur Verbrennung und Gasreinigung untersucht. Auf der Basis der experimentellen Daten werden bereits vorhandene Rechenmodelle weiterentwickelt. Diese Ergebnisse dienen zur Definition des optimalen Verfahrenskonzeptes, dessen wesentliche Schritte (Verbrennungsprozess und Aerosolabscheidung) im zweiten Teil des Vorhabens im Pilotmassstab an einer Holzfeuerungsanlage und einer Abfallverbrennungsanlage getestet werden. Unter Beruecksichtigung der Ergebnisse der anwendungsnahen Verfahrenstests werden die Rechenmodelle optimiert und die experimentellen Ergebnisse nachgerechnet. Die validierten Rechenmodelle dienen nach Abschluss des Vorhabens Anlagenbaufirmen zur Auslegung und zur Konstruktion der optimalen Verfahren zur Vermeidung und Verminderung von Aerosolen bei der energetischen Nutzung von Biomasse und Abfall.

Erstellung eines mechanistischen Transportmodells fuer Spaltprodukte

Das Projekt "Erstellung eines mechanistischen Transportmodells fuer Spaltprodukte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Fakultät XIII für Maschinenbau, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Nukleare und Neue Energiesysteme durchgeführt. Zur Vervollstaendigung von integralen Stoerfallanalysecodes, mit deren Hilfe die thermodynamischen, aerosolphysikalischen, radiologischen und chemischen Prozesse in einem Reaktor-Containment nach einem schweren Stoerfall simuliert werden, wird ein mechanistisches Transportmodell fuer Spaltprodukte erstellt. Zu Beginn des Projekts lag der Hauptschwerpunkt der Arbeiten in der qualitativen und quantitativen Beschreibung des Austrags von leichtfluechtigen Schadstoffen durch diffusive und konvektive Gasphasentransportprozesse. Darueber hinaus wurde der Austrag von suspendierten Feststoffpartikeln durch Tropfenabriss von Fluessigkeitsoberflaechen durch eine Gasstroemung analysiert. In den laufenden Arbeiten wird nunmehr die mechanische Freisetzung von Kuehlmittel und schwer fluechtigen Radionukliden insbesondere auch durch Zerplatzen von Blasen an Fluessigkeitsoberflaechen unter Beruecksichtigung physikalischer und chemischer Prozesse waehrend des Stoerfallablaufs untersucht.

Energieeffiziente Aerosolabscheidung mittels heterogener Kondensation (HetKond)

Das Projekt "Energieeffiziente Aerosolabscheidung mittels heterogener Kondensation (HetKond)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Gebäudeenergetik, Thermotechnik und Energiespeicherung durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Sprühwäscher finden in der Industrie und im Energiesektor Anwendung zur Gaswäsche. Die Erfahrung zeigt, dass hierbei aufgrund von Trägheitseffekten Partikel größer 1 µm Durchmesser abgeschieden werden können, kleinere jedoch nicht. Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist es, auch submikrone Partikel in Sprühwäschern abzuscheiden - durch Herbeiführung heterogener Kondensation, durch gezielte Gas- und Waschwasserführung im Sprühwäscher und mit der Erweiterung um Trayeinbauten. Das Anliegen des Projektkonsortiums ist es technische Lösungen zur Aerosolabscheidung in Biomasseverfeuerungen (halmgutartige Brennstoffe) zu erforschen, die zeitnah in die praktische Umsetzung gelangen können - dieses Potential ist beim Sprühwäscher gegeben. Weiterhin soll dieses Forschungsvorhaben auch die wissenschaftlichen Grundlagen für neuartige Verfahren zur Aerosolabscheidung mittels heterogener Kondensation schaffen. Zu den Grundlagen zählen insbesondere die Aktivierbarkeit von Aerosolen aus Biomassefeuerungen. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: In einem ersten Arbeitsschritt wurde an einem völlig neuartigen Prüfstand untersucht, inwieweit sich Aerosolpartikel aus der Verbrennung halmgutartiger Biomasse (insbesondere Stroh) prinzipiell aktivieren lassen bzw. ob an deren Oberfläche heterogene Kondensation auftreten kann und welche Übersättigungen hierfür erforderlich sind. Die Ergebnisse sollten daraufhin in die Randbedingungen und Parameter für Sprühwäscher überführt werden, um somit eine optimierte Betriebsweise zu finden (große Übersättigungen bei geringem Energieaufwand). Im Rahmen einer Parameterstudie sollten die Abscheideraten im Sprühwäscher identifiziert und die Sensitivität der Parameter untersucht werden. Abschließend sollten Messungen an einem hierfür speziell entwickelten elektrostatischen Abscheider durchgeführt werden, welcher als Referenzgerät zum Sprühwäscher diente. Dies erlaubte vergleichende Betrachtungen der Verfahren (Investitions-, Betriebskosten und Umweltwirkung).

Abscheide-Mechanismen für Kohlenstoff-Aerosole (AMEKA)

Das Projekt "Abscheide-Mechanismen für Kohlenstoff-Aerosole (AMEKA)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Luft- und Kältetechnik gemeinnützige Gesellschaft mbH durchgeführt. Das angestrebte Forschungsvorhaben befasst sich mit den Eigenschaften von Kohlenstoff-Aerosolen und erforscht Mechanismen zu deren Abscheidung. Kohlenstoff-Aerosole tragen nach neuesten Untersuchungen deutlich mehr zur Klimaveränderung als bisher angenommen bei. In diesem Projekt sollen insbesondere die Kohlenstoff-Emissionen der Industrie erfasst werden. Unter Nutzung der speziellen Eigenschaften der Kohlenstoff-Aerosole, sollen nachfolgend Mechanismen zu deren Abscheidung erforscht werden.

Aerosolverhalten bei schweren Störfällen in Kernkraftwerken (SAAB II)

Das Projekt "Aerosolverhalten bei schweren Störfällen in Kernkraftwerken (SAAB II)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen University, Werkzeugmaschinenlabor (WZL), Lehrstuhl für Produktionssystematik durchgeführt. Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollen das Abbauverhalten unter transienten Einspeisebedingungen, die Wechselwirkungen zwischen Brandaerosolen und Kernschmelzaerosolen und die Partikelrückhaltung in einer Wasservorlage (Pool Scrubbing) vertieft mit dem Ziel untersucht werden, die Prognosefähigkeit für das Aerosolverhalten im Containment insgesamt zu erhöhen und somit eine belastbarere Aussage über einen potentiellen radiologischen Quellterm zu ermöglichen. Daneben werden Fragestellungen bearbeitet, die eine hohe Relevanz von Brandaerosolen hinsichtlich ausgewählter Maßnahmen zur Schadenbegrenzung im Störfall vermuten lassen. Konkret betrifft dies den Einfluss von Brandaerosol auf das Startverhalten von katalytischen Rekombinatoren und auf die Entstehung volatiler Jodspezies.

KMU-innovativ: Einstiegsmodul REEKLI - Entwicklung eines katalytischen selbst abreinigenden Filtersystems unter Verwendung offenporiger Metallstrukturen zur Minderung der Staub-, Geruchs- und Ammoniakemissionen in IED-Anlagenmit der Funktion der Wärmerückgewinnung zur Minimierung der Wärmeverluste nach außen

Das Projekt "KMU-innovativ: Einstiegsmodul REEKLI - Entwicklung eines katalytischen selbst abreinigenden Filtersystems unter Verwendung offenporiger Metallstrukturen zur Minderung der Staub-, Geruchs- und Ammoniakemissionen in IED-Anlagenmit der Funktion der Wärmerückgewinnung zur Minimierung der Wärmeverluste nach außen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von NMT Heizsysteme GmbH durchgeführt. Entwicklung eines katalytischen selbst abreinigenden Filtersystems unter Verwendung offenporiger Metallstrukturen zur Minderung der Staub-, Geruchs- und Ammoniakemissionen in IED-Anlagen in Kombination mit bereits am Markt befindlicher Partikelfiltersystemen mit der Funktion der Wärmerückgewinnung zur Minimierung der Wärmeverluste nach außen zu konkreten Lösungsansätzen als Grundlage eines vorgesehenen FuE-Vorhabens. Demnach wird die Abluft der Viehställe abgezogen und durchläuft in Reihe geschaltete Reinigungsstufen. Zunächst werden mittels eines Partikelabscheiders Stäube abgeschieden. Anschließend erfolgt die Abscheidung der Geruchstoffe-enthaltenen Aerosole mittels eines elektrostatischen Abscheiders. Die vorgereinigte Abluft wird anschließend erhitzt oder alternativ das katalytisch aktive Substrat direkt erhitzt zur Oxidation des Ammoniaks. Abschließend wird die gereinigte Abluft zur Rückgewinnung der Wärme einem Wärmetauscher zugeführt. Die derartig rückgewonnene Wärme kann bedarfsweise als Heizungsunterstützung dem Stall rückgeführt werden oder gespeichert und anderweitig genutzt werden. Der Lösungsansatz besteht demnach in der Entwicklung eines Filtersystems aus elektrisch beheizbaren, katalytisch beschichteten, offenporigen, thermisch stabilen Metallstrukturen zur Beseitigung von störenden Gerüchen, Ammoniak-Emissionen und Staub aus Viehställen (IED-Anlagen) mit dem Ziel der Einhaltung der NEC-Richtlinie, Industrieemissionsrichtlinie 2010/75/EU, TA Luft mittels Senkung der Ammoniakemissionen.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Big Dutchman International GmbH durchgeführt. 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.

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