Verbesserungen im Filterdesign
Die heute üblichen Heißgas-Reinigungssysteme sind mit keramischen Kerzenfiltern und gelegentlich auch mit kleineren, einteiligen Wabenfiltern bestückt. Doch diese Technologien gewährleisten nicht immer eine wirksame und kostengünstige Ausfilterung von Feststoffteilchen aus heißen Gasen und bringen Probleme mit sich, zu denen unter anderem das mechanische Versagen durch das Entstehen von Brücken aus Aschepartikeln gehört. Andere Probleme, die bei Anwendung dieser Technologien auftreten können, finden sich im Bereich der Materialverträglichkeit und der thermischen Stabilität. Obwohl einteilige Wabenfilter eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen, werden sie selten mit Durchmessern von mehr als 500mm hergestellt. Durch Bündelung vieler einzelner Filterelemente und Einbau in einen gemeinsamen Behälter - der damit eine einzige große Filtereinheit bildet - entstand eine gigantische Wabenstruktur. Wie sich zeigte, funktionierte diese Wabenstruktur wie ein einteiliger Wabenfilter, jedoch bei deutlich effizienterer Ausnutzung des verfügbaren Volumens. Das europäische Konsortium entwickelte ein kompaktes Heißgas-Filtersystem, indem drei hoch entwickelte und speziell für diese Anwendung ausgelegte Hochtemperatur-Keramikwerkstoffe in diese neuartige Filterausführung integriert wurden. Diese drei Materialien - Siliziumkarbid und die hochfesten Werkstoffe Cordierit und Aluminiumtitanat - wurden in einem Filtersystem eingesetzt, mit dem ganz spezielle Ziele erreicht werden sollten. Eines davon war die Lösung der mit der gegenwärtigen Kerzenfilter-Technologie verbundenen Probleme wie z.B. das mechanische Versagen durch die Entstehung von Aschebrücken, die letztlich zu einem Totalausfall des Filtersystems führen. Solche Ausfälle verursachen kostspielige Standzeiten und Reparaturen. Weitere Ziele bestanden in einer Verbesserung der thermischen Filterstabilität und Materialverträglichkeit sowie in der Schaffung einer möglichst kompakten Filtereinheit. Das letztere Ziel wurde erreicht, indem das Verhältnis von Filteroberfläche/Volumen erhöht und das Filter-Gesamtgewicht gesenkt wurden. Ebenfalls erreicht - und das bei geringeren Herstellungskosten - wurden eine hohe Filterleistung und ein geringer Druckabfall über dem Filtereinsatz. Wie das Konsortium herausfand, brachte die Bündelung von Rohren zu einer gigantischen Wabe einen deutlichen Effizienzgewinn und führte zu verschiedenen weiteren Vorteilen beim Filterdesign. So entstanden beispielsweise keinerlei Aschebrücken in den kalten Zonen zwischen den einzelnen Filterelements, und in der gesamten Struktur waren auch keine thermischen Risse zu beobachten. Außerdem kam es nicht mehr zu einer Übertragung von mechanischen Spannungen auf andere Elemente, und man stellte fest, dass sich das Konzept für eine Großserienfertigung eignet. Dabei könnte die Filtergröße dank der Flexibilität des Systems ganz auf die Bedürfnisse und Spezifikationen des Anwenders abgestimmt werden. Insgesamt erfüllte dieses kompakte Heißgas-Filtersystem die vom Konsortium vorgegebenen Ziele, wobei zugleich die drei Keramikwerkstoffe eingehend entwickelt, getestet, optimiert und beurteilt wurden. Angesichts seiner Vorzüge könnte sich dieses System vielfältige Märkte erschließen, etwa in Kraftwerken, Industrieanlagen und Müllverbrennungsanlage.
