Bereich Industrielle Gemeinschaftsforschung

Projektliste mit Publikationen

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Untersuchungen zur Abscheidung und Bildung von Aerosolen zur Optimierung der nassen Abgaswäsche

AiF-FV Nummer: 11756

Laufzeit:

01.10.1998 - 31.07.2001

Forschungsstellen:

  • Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V.
    Bliersheimer Str. 60, 47229 Duisburg
    www.iuta.de

  • Universität Duisburg-Essen Duisburg Fak 5, Abt. Maschinenbau Institut für Verfahrenstechnik/ Umwelttechnik
    Bismarckstr. 90, 47048 Duisburg
    www.uni-duisburg.de/FB7/FG15/

  • Universität Duisburg-Essen Prozeß- und Aerosolmesstechnik
    Bismarckstr. 81, 47048 Duisburg
    www.uni-duisburg.de/FB9/AMT/

Zusammenfassung:

Aufgabe des Projektes war es, eine ganzheitliche Betrachtung von Nasswäschern durch theoretische und praktische Untersuchungen zu erreichen. Damit sollten den Industriepartnern, besonders den kmU, geeignete Werkzeuge zur Verfügung gestellt werden, die die Bewertung von Nasswäschern ermöglichen. Daraus können gegebenenfalls gezielte Maßnahmen abgeleitet werden, die zu unter ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten optimierten Anlagen und Prozessen führen. Die theoretischen Untersuchungen sollten dabei zu der Entwicklung eines Modells führen, das das Bildungs- und Wachstumsverhalten des Aerosolsystems in Wechselwirkung mit den Bedingungen im Wäscher beschreibt. Innerhalb des Bearbeitungszeitraums wurden unterschiedlich detaillierte Modelle in Rechenprogramme umgesetzt, geprüft und optimiert. Als ein Ergebnis steht den kmU ein über VisualBasic benutzerfreundlich zu bedienendes Programm zur Verfügung, mit dem für unterschiedliche Geometrien und Betriebsbedingungen sowohl der Absorptionsprozess bilanziert, als auch kritische Betriebsbedingungen bezüglich des Aerosolwachstums detektiert werden können. Die Weiterentwicklung der Wäschermodellierung führte zu einem rigorosen Programm hohen Detaillierungsgrades, das stabile und physikalisch, chemisch sowie thermodynamisch korrekte Ergebnisse liefert. Dabei werden alle beteiligten Phasen simultan und gleichwertig mit hoher Diskretisierung berechnet. Darüber hinaus bietet das Programm die Möglichkeit über allgemein formulierte Schnittstellen das Stoffsystem zu erweitern. Das erstellte Programm wurde für die Anwendung auf PC entwickelt und liefert die Ergebnisse innerhalb weniger Minuten. Für die vollständige Validierung sind weitere Untersuchungen und die Aufnahme weiterer Datensätze sowie Testläufe bezüglich der gekoppelten Partikelkondensation bzw. -verdampfung erforderlich. Das Ziel der experimentellen Untersuchungen war es, das Bildungs- und Wachstumsverhalten des Aerosolsystems durch Versuche sichtbar zu machen, die Datenbasis für die Validierung der Modellrechnungen zu liefern sowie Maßnahmen zur gezielten Beeinflussung der Aerosole zu testen. Die dazu erforderlichen umfangreichen Parameterstudien konnten im Bearbeitungszeitraum nicht vollständig durchgeführt werden. Der Aufbau der Technikumsanlage und der Leit- und Messtechnik sowie die Inbetriebnahme der Gesamtanlage nahm deutlich mehr Zeit in Anspruch als erwartet. Darüber hinaus wurden umfangreiche Untersuchungen zur Optimierung der Anlage erforderlich, da sich ein Teil der Anlagenausrüstung als ungeeignet für die Umsetzung des Forschungsziels erwies. Die Messtechnik musste in wesentlichen Teilen ergänzt werden. Als Ergebnis ist es gelungen, mit der zur Verfügung stehenden Ausrüstung die Anlage so zu optimieren, das stabile Messfahrten mit reproduzierbaren Ergebnissen möglich sind. Der grundsätzliche Nachweis der Aerosolbildung konnte erbracht werden. Durch die Modifikation des Partikeldispergierers BEG1000 konnte eine kontinuierliche nahezu konstante (Standardabweichung << 10%) Partikelanzahl mit konstanter Verteilung bereitgestellt werden. Durch die Entwicklung des Tandem-PCS-Systems wurden die messtechnischen Voraussetzungen geschaffen, das Partikelwachstum unabhängig von der Eingangsverteilung nachweisen zu können. Die eingesetzten Messgeräte erlauben derzeitig einen Nachweis von Partikel > 0,8µm. Hohe Empfindlichkeiten und geringere Nachweisgrenzen sind Gegenstand weiterer Entwicklungsphasen. Hierzu ist allerdings die Umrüstung der Partikelmessgeräte erforderlich. Die während der Anlageninbetriebnahme aufgetretenen Probleme führten zur Weiterentwicklung der bestehenden Anlagen- und Messtechnik. Über die Rückkopplung der Erkenntnisse an die Mitglieder des Projektbegleitenden Ausschusses wurden somit gemäß der Zielsetzung der AiF Entwicklungstätigkeiten für kleine und mittelständische Unternehmen geleistet. Die sehr umfangreichen und insgesamt als erfolgreich zu bewertenden Arbeiten der kooperierenden Forschungsstellen werden durch den vorliegenden Bericht dokumentiert. Als nächster Schritt wird die Finanzierung der weiterführenden Bearbeitung durch die Einreichung des Folgeantrags bei der AiF angestrebt. In der Übergangsphase werden im Rahmen eines eigenfinanzierten IGF-Vorhabens konstruktive Optimierungen an der Anlage vorgenommen und Modelle weiterentwickelt. Der Wissenschaftliche Beirat des VEU (AiF-Mitgliedervereinigung Umwelttechnik) und der Projektbegleitende Ausschuss sind weiterhin eingebunden. Trotz der in vielen Teilzielen des Vorhabens erfolgreichen Ergebnisse kommen wir zu der konservativen Abschätzung, dass das Ziel des Vorhabens zum Teil erreicht wurde.

Förderhinweis:

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Abschlussbericht:

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