Für eine neue Produktlinie von Johnson Matthey Chemicals am Standort Emmerich hat Calida Cleantech eine optimierte Heißgasfilterlösung entwickelt.

Eine Herausforderung bestand darin, zwei Gasströme aus unterschiedlichen Prozessschritten zu entstauben. Die Auslegungstemperatur des ersten Gasstroms aus einer Kalzinierungsstufe war mit einer Temperatur deutlich über 250 °C, die des zweiten Stroms aus einer Trocknungsstufe mit unter 220 °C vorgegeben. Kalzinierungs- als auch Trocknergas sollten gemeinsam mit minimaler Reststaubfracht einer thermo-katalytischen Abgasbehandlung zugeführt werden. Um dem sehr variablen Betriebskonzept der Gesamtanlage Rechnung zu tragen, entschied man sich, die Gasströme zwei getrennten Filterlinien zuzuführen.

Überdimensionierung vermeiden
Die Vorteile lagen nicht nur auf der technischen Seite. Die Filter werden mit einer definierten, für die jeweilige Linie spezifischen Temperatur betrieben und konnten auch auf das jeweilige Volumenspektrum der vorgelagerten Prozessstufe optimiert werden. Eine Überdimensionierung und die Auslegung einer Filteranlage für beide Gasströme auf die Maximaltemperatur mit den entsprechend höheren Investitionskosten konnte so vermieden werden. Calida Cleantech plante den Heißgasfilter mit seinem CPP High Force Regenerationssystem (CPP = Coupled Pressure Pulse) in horizontaler Bauweise mit doppelt gelagerten Filterelementen.
Diese Heißgasfilter sind in einem extrem breiten Temperaturspektrum vom anlagenspezifischen Taupunkt bis zu 800 °C einsetzbar, nicht brennbar und resistent gegen Funkenflug. Die Filter können in herkömmlicher Bauart mit hängenden Filterelementen im Durchmesser von 60 mm bis 150 mm in unterschiedlichen Längen bis zu 4 m, oder horizontal mit doppelter Lagerung und mit speziellem Dichtungssystem gebaut werden. In den Bereichen Prozess- und Abgasfiltration finden überwiegend Filter aus faserkeramischen Materialien Anwendung. Für Filteraufgaben in bspw. der Lebensmittelindustrie oder bei sehr sensiblen Prozessen können Filterelemente aus  kornkeramischen oder Metallfaser-Verbundwerkstoffen verwendet werden. Mit diesen Kombinationsmöglichkeiten und den von Calida Cleantech entwickelten und optimierten online Rückpulseinrichtungen

• Jet Pulse für leicht rieselfähige Stäube und mittlere Volumenströme,
• C- HF für kompliziertere Stäube und größere Gasvolumina und
• CPP High Force für höchste Anforderungen an das Regenerationssystem

stehen Kombinationsmöglichkeiten bereit, um für unterschiedlichste Prozessbedingungen und örtlichen Gegebenheiten eine perfekt angepasste Lösung bereit zu stellen.
Werden die starren Hochtemperaturfiltermedien hängend, von oben in den Behälter eingebaut, muss ein Montageraum in Höhe der Filterelemente vorgesehen werden. Im hier beschriebenen Anwendungsfall war der Raum nach oben durch eine Betondecke begrenzt. Mit der gewählten horizontalen Bauweise konnte der vorhandene Bauraum in der vorgesehenen Bühnenkonstruktion auch in der Höhe optimal ausgenutzt werden. „Heißgasfilter bekommt man nicht von der Stange“, sagt Thomas Oehmen, verantwortlicher Projektingenieur bei Johnson Matthey, „mit Calida Cleantech fanden wir einen Partner, der eine Lösung erarbeitete, die alle verfahrenstechnischen sowie auch die baulichen Vorgaben ideal umsetze. Wir haben uns letztendlich auch für diesen Anbieter entschieden, weil wir hier ein Unternehmen sahen, das sich auf Heißgasfiltration spezialisiert hat.“

Maximal sichere Lösung
Starre Filtermedien stellen besonders das Regenerationssystem vor eine besondere Aufgabe. Da auf der beschriebenen Anlage unterschiedliche Produkte hergestellt werden, muss die Filteranlage allen Herstellungsparametern folgen. Mit dem Calida Cleantech CPP High Force Regenerationssystem konnte die maximal sichere Lösung angeboten werden. Bei dieser Bauweise wird das Spülgassystem direkt ohne Freistrahl an die Filterelemente gekoppelt. Das Reingas wird über einen bewegungsfreien, hydraulischen Schalter abgeführt, der während des Rückspülens nahezu vollständig schließt. Durch extrem kurze Regenerationsgasimpulse mit nur 0,5–1 bar über Prozessdruck werden die Filtermedien gleichmäßig gegen die Filtrationsrichtung durchströmt und abgereinigt. Das Rückspülgas steht komplett zur Regeneration zur Verfügung, wodurch in Kombination mit einem gezielten Impuls der Filterkuchen mit maximaler Kraft abgereinigt wird. Mit dem CPP High Force System können die Spülgasmenge und der -druck sehr genau an das Ablöseverhalten der Filterstäube angepasst werden. Mit der optimierten Spülgasmenge sinken die Betriebskosten und die Filterelemente werden vor unnötiger mechanischer Belastung geschützt.
Die Designtemperatur für den Filter hinter dem Trockner liegt unter 250 °C. Für diese Stufe wurde eine herkömmliche Schlauchfilteranlage eingeplant und technisch so angepasst, dass der vorgesehene Bauraum in der Bühnenkonstruktion einen komfortablen Betrieb ermöglicht. „Unser Schwerpunkt liegt klar im Bereich Heißgasfilter“, sagt Dr. Jürgen Sitzmann, technischer Manager von Calida Cleantech, „aber für ein Gesamtkonzept bieten wir auch in moderaten Temperaturbereichen Lösungen auf hohem technischen Niveau“. Der Schlauchfilter wurde mit PTFE Membranschläuchen ausgestattet und gasseitig komplett in Edelstahl gefertigt.

Zentrale Gasreinigung
In Prozessen der chemischen Industrie werden Heißgasfilter erfolgreich eingesetzt. „In nächster Zukunft sehen wir auch im Bereich der Abgasbehandlung von Verbrennungsanlagen einen starken Marktzuwachs für unsere Filter, besonders in Anlagen, die zusätzlich zur Entstaubung auch ein NOx oder VOC Treatment vorsehen müssen“, sagt Simon Detscher, Geschäftsführer des Heißgasfiltrationsspezialisten aus Schwabach. Ausgerüstet mit katalytisch beschichteten Filterelementen und in Kombination mit der Eindüsung von Trockensorbentien auf der Reingasseite zur Bindung von Schadgaskomponenten wie Chlor und Schwefel werden Heißgasfilter zur zentralen Gasreinigung in unterschiedlichsten thermischen Verfahren.