Rauchgasreinigung Flue Gas Cleaning - Hitachi Power Europe ...

Hitachi Power Europe Service GmbHRauchgasreinigungFlue Gas CleaningHitachi Power Europe Service ist eineigen ständiges Unternehmen der HitachiGruppe und bündelt die Service aktivitätender Hitachi Power Europe GmbH.Hitachi Power Europe Service is anindependent subsidiary of Hitachi Groupand bundles the service activities ofHitachi Power Europe GmbH.

Über Hitachi Power Europe ServiceDie Hitachi Power Europe Service GmbH (HPES) ist mit ca. 300 Mitarbeitern ein inter nationaltätiges Unternehmen auf dem Gebiet der Energieerzeugung, des Dampf erzeugerbaussowie der Feuerungs- und Umwelttechnik. Hauptsitz des Unter nehmens ist Duisburg mitden Fach bereichen Engineering, Kessel- und Feuerungstechnik, Mühlen und Komponenten,Montage und Inbetriebnahme und Rauchgasreinigung. Weiterhin betreibt die Hitachi PowerEurope Service GmbH mit einem Kooperationspartner ein Kompetenzzentrum für Oberflächentechnik (Cladding).Mit deutschlandweiten Service-Stützpunkten und Niederlassungen in Europa, dem Nahenund Mittleren Osten sowie Asien ist die Hitachi Power Europe Service GmbH mit ihrenProdukten und Fach kompetenzen in unmittelbarer Kundennähe.Inhalt /ContentsVom Kessel bis zum KaminFrom Boiler to Chimney4Abscheidungsverfahren undihre EinsatzgebieteSeparation Methods andtheir Range of Application6RauchgasreinigungFlue Gas Cleaning8Zyklone und MultikloneCyclones and Multiclones16Gewebe- und SchlauchfilterFabric Filters and Tube Filters18StaubaustragssystemeDust Removal Systems222 Rauchgasreinigung

About Hitachi Power Europe ServiceHitachi Power Europe Service GmbH (HPES), with about 300 employees, is an inter nationallyactive company in the field of power generation, steam generator construction, as well asfor environmental technologies and firing equipment. The company’s head office is locatedin Duisburg (Germany), with the departments of engineering, boiler and firing technology,mills and components, erection and commissioning and flue gas cleaning. In addition,Hitachi Power Europe Service GmbH operates a centre of excellence for surface engineering(cladding) with a cooperation partner.With service centres throughout Germany and branches in Europe, Middle East and Asia,Hitachi Power Europe Service GmbH operates as closely to its customers as possible, providingits products and specialist skills.Hitachi Power Europe Service GmbH• Hauptsitz in Duisburg, DeutschlandHead office in Duisburg, Germany Nationale StandorteGerman locations Internationale StandorteInternational locationsFlue Gas Cleaning 3

Vom Kessel bis zum KaminVon der Emission zur ImmissionUnser Leistungsspektrum:■■Inspektion, Schadensanalyse und Beratung■■Anlagen- und Betriebsmitteloptimierung■■Rauchgas-, Staub- und Ascheanalyse■■Emissions-, Strömungsmessungund Untersuchung■■Revision, Modernisierung, Reparatur,Wartung■■Engineering, Lieferung, Montageund InbetriebnahmeEntsprechend unserem Motto „Vom Kessel bis zum Kamin – alles aus einer Hand“ giltunsere Aufmerksamkeit sowohl der Minimierung von Luftschadstoffen aus der Verbrennungals auch der Rauchgasreinigung.Mit der Verordnung zur Einhaltung der Bundes-Immissionsschutzgesetze werden mit der13. BImSchV für Großfeuerungs- und Gasturbinenanlagen und der 17. BImSchV für dieVerbrennung von Abfällen hohe Anforderungen an die Rauchgasreinigungsanlagen gestellt.Diesen Anforderungen stellen wir uns seit Jahren erfolgreich mit ausgereiften und bewährtenReinigungssystemen.Unser Einsatzgebiet umfasst Kraftwerke, Müll-, Sondermüll- und Klärschlammverbrennungsanlagenebenso wie Glashütten, Zement- und Hüttenwerke.So vielseitig die Verbrennungsprozesse sind, so unterschiedlich sind auch die verfahrenstechnischenEntstaubungsprinzipien, die einzeln oder in Kombination zur Anwendung kommen.Man unterscheidet zwischen trockene und nasse Reinigungsverfahren, Gewebefilter, Zyklone,Wäscher und Sprühabscheider, aber auch elektrische Gasreinigungen mit ihren elektrostatischenPartikelabscheidungen.1 ZyklonCyclone2 ElektrofilterElectrostatic dust filter3 GewebefilterFabric filterSchema des ReinigungssystemsSchematic of the cleaning system 2 34 Rauchgasreinigung

From Boiler to ChimneyFrom emission to immissionIn accordance with our motto "From boiler to chimney – everything from one source", wefocus our attention on the minimisation of airborne pollutants from combustion as well asflue gas cleaning.The ordinance on compliance with the Federal Pollution Abatement Laws places high requirementson flue gas cleaning plants, specifically the 13th German Federal Emission ControlOrdinance for industrial furnaces and gas turbines plants and the 17th German FederalEmission Control Ordinance for waste combustion. We have successfully faced theserequirements for years with fully developed and proven cleaning systems.Our range of services:■■Inspection, damage analysis andconsultation■■Plant and operating materials optimisation■■Flue gas, dust and ash analysis■■Emission & flow measurement andinvestigation■■Inspection, modernisation, repair,maintenance■■Engineering, delivery, assemblyand commissioningOur application areas comprise power plants, waste, hazardous waste and sewage-sludgeincineration plants as well as such equipment in glassworks, cement and iron and steel plants.As multi-dimensional as the combustion processes are, the process-engineering dustelimination principles vary accordingly and can be applied individually or in combination.One makes a distinction between dry and wet cleaning processes, fabric filters, cyclones, washers,spray separators as well as electrical gas cleaning with electrostatic particle separations.Entstaubung einer BiomasseverbrennungDust elimination in biomass combustionFlue Gas Cleaning 5

Abscheidungsverfahren und Ihre Einsatzgebiete1 SchlauchfilterTube filter2 Nass-ElektrofilterWet electrostatic dust filter3 Trocken-ElektrofilterDry electrostatic dust filter4 WäscherkondensatorWasher condenser5 ZyklonCycloneFraktionsabscheidegrade von StaubabscheidernFractional degrees of separation of dust separators10095908580757065605550452345400,1 1,010Partikelgröße x p(µm) Size of particles x p(µm)Die Wahl der Abscheidesysteme erfolgt nach den Anforderungen des Prozesses bzw. dererforderlichen Emissionen.Partikelabscheidung trockenVerfahrenPhysikalischesPrinzipEinsatzgebietEffizienzStaubabscheidungZyklon Trägheitskräfte Vorreinigung NiedrigEGR* Elektrostatisch Hauptreinigung HochGewebefilter Filternd Haupt- undFeinreinigungSehr hochPartikelabscheidung nassVerfahrenPhysikalischesPrinzipEinsatzgebietEffizienzStaubabscheidungNass-EGR* Elektrostatisch Feinreinigung Sehr hochWäscher Trägheitskräfte Feinreinigung(eventuell auchHauptreinigung)Mittelhoch* EGR = Elektrische Gasreinigung6 Rauchgasreinigung

Separation Methods and theirRange of ApplicationThe selection of the separator systems is made based on the requirements of the processand / or required emissions.Particle separation dryMethodPhysicalprincipleRangeof applicationEfficiency ofdust removalCyclone Forces of inertia Pre-cleaning LowEGC* Electrostatic Main cleaning HighFabric filter Filtering Main andfine cleaningVery highParticle separation wetMethodPhysicalprincipleRangeof applicationEfficiency ofdust removalWet EGC* Electrostatic Fine cleaning Very highWashers Forces of inertia Fine cleaning(possibly alsomain cleaning)Mid-high* EGC = electrical gas cleaningFlue Gas Cleaning 7

RauchgasreinigungMittels Elektro-StaubabscheiderElektrofilter / -gasreinigungen (EGRs) werden als Platten-, Segment-, Röhren- oder Wabenfilterfür nasse, trockene und nebelführende Rauchgase sowohl im Nieder- als auchHochtemperaturbereich eingesetzt. Das Prinzip der Staubabscheidung beruht sowohl beider trockenen als auch bei der nassen elektrischen Gasreinigung auf einer Separierungder Stäube durch elektrostatische Aufladungen.Die Rauchgase werden hierbei durch ein starkes elektrisches Feld geleitet, das zwischen denSprühelektroden (SE-Elektroden) und den Niederschlagelektroden (NE-Elektroden) durch dasAnlegen einer hohen Gleichspannung im Bereich der Durchbruchspannung erzeugt wird.Infolge der hohen Feldstärke kommt es im Bereich der negativ gepolten Sprühelektroden zuKorona-Entladungen und es werden Elektronen freigesetzt, die sich an die Staubteilchen oderNebeltröpfchen des vorbeiströmenden Rauchgases lagern.Unter Einfluss des starken elektrischen Feldes werden die so negativ aufgeladenen Staubpartikeloder Nebeltröpfchen zu den geerdeten Niederschlagselektroden transportiert und dortabgeschieden.In Abhängigkeit des Staubgehaltes der Rohgase werden mehrere Hochspannungs- bzw.Staubabscheidefelder hintereinander geschaltet, wodurch Staubabscheidungen von90 – 99 % bei Feinstäuben bis < 1 μm erreicht werden.Weitere Vorteile von Elektrofiltern sind der geringe Druckverlust, der geringe Bedienungsaufwandsowie die Unempfindlichkeit gegen Funkenflug.1 SprühelektrodeSpray electrode2 ElektronElectron3 Staubteilchen aufgeladenCharged dust particleAbscheideprinzipbeim ElektrofilterSeparator principleof electrostatic filters234 Staubteilchen abgeschiedenIntercepted dust particle5 NiederschlagselektrodeCollecting electrode46 SpannungsumsetzungsanlageVoltage converter system658 Rauchgasreinigung

Flue Gas CleaningUsing electrostatic dust separatorsElectrostatic precipitator systems (ESPs) are used as plate, segment, pipe, or honeycombfilters for wet, dry, and misty flue gases at low as well as high temperature ranges. Theprinciple of the dust separation process is based on separating the dusts by means ofelectrostatic charging, in both the wet and dry electrostatic gas cleaning process.The flue gases are passed through a powerful electrical field generated between the sprayelectrodes (SE electrodes) and the collecting electrodes (CE electrodes) by applying a highDC voltage in the breakdown voltage range.As a result of the high field intensity, corona discharges occur in the area around the negativelypoled spray electrodes, and electrons are released which then attach themselves to the dustparticles or mist drops of the flue gas flowing by.Under the influence of the powerful electrical field, the negatively charged dust particles ormist drops are transported to the grounded collecting electrodes and intercepted there.Depending on the dust content of the raw gases, several high-voltage or dust separator fieldsare cascaded to achieve dust removal of 90% to 99% for fine dusts up to < 1 μm.Other advantages of electrostatic dust filters are the only slight pressure loss, the smallamount of necessary operating input, and the insensitivity to flying sparks.Schema AbscheideprinzipSchematic of separation method11 Sprühelektrode–Spray electrode2 NiederschlagselektrodeCollecting electrode+2Flue Gas Cleaning 9

RauchgasreinigungTrockene RauchgaseBei der trockenen Rauchgasreinigung werden die Rauchgase vor Eintritt in die Filter überLeitbleche geführt. Die Leitbleche sowie eine abgestimmte Gestaltung des Filtereintrittsstutzenssorgen für ein optimales Strömungsprofil sowie eine gleichmäßige Verteilung derRauchgase auf die Filtergassen – eine wesentliche Voraussetzung zur Erzielung hoherAbscheidegrade.Die einzelnen Filtergassen bestehen jeweils aus zwei Niederschlagselektroden, zwischendenen die Sprühelektroden installiert sind. Die Niederschlagselektroden-Reihen eines jedenAbscheidefeldes sind mit Klopfvorrichtungen bestückt, bestehend aus frei fallenden Hämmern,die versetzt auf Hammerwellen installiert sind. Die Hämmer fallen durch die versetzteAnordnung nacheinander auf die Ambosse der Plattenkopfgestänge und versetzen die Niederschlagselektrodenin Schwingung, wodurch der anhaftende Staub abgereinigt wird.Durch eine frei schwingende Installation der Niederschlagselektroden ist auch bei Temperaturschwankungeneine freie Beweglichkeit und somit eine optimale Abreinigung sichergestellt.Ein wesentliches Kriterium für optimale Staubabscheidungen sind ferner die unterschiedlichenelektrischen Eigenschaften der Stäube, für die verschiedene Bauformen der Sprühelektrodenzum Einsatz kommen.So werden für Stäube mit geringen Staubwiderständen oder niedrigen StaubraumbeladungenBänder mit glatten Kanten verwendet, während für hochohmige Stäube oder hohe StaubraumladungenDorn-Elektroden eingesetzt werden.1 Sprühelektrode–Spray electrode2 NiederschlagselektrodeCollecting electrode+GassenaufbauLane construction210 Rauchgasreinigung

Flue Gas CleaningDry flue gasesIn dry ESP, the flue gases are passed over baffle plates before entering the filters. Thesebaffle plates as well as a corresponding design of the filter entry port ensure an optimalflow profile as well as a uniform distribution of the flue gases on the filter lanes, anessential prerequisite for obtaining high degrees of separation.The individual filter lanes each consist of two collecting electrodes between which the sprayelectrodes are installed. The row of collecting electrodes of each separation field are equippedwith rappers consisting of free-falling hammers which are installed at displaced intervals onhammer shafts. Due to their spacing arrangement, the hammers fall one after another on theanvils of the plate head linkage, setting the collecting electrodes in oscillatory motion, whichin turn cleans off the adhering dust.The freely swinging installation of the collecting electrodes, also at variations in temperature,ensures a free mobility and thus an optimal dedusting.An essential criterion for optimal electrostatic precipitation is the different electrical characteristicsof the dusts, which call for the use of different types of spray electrode designs.Bars with smooth edges are used for dusts with low levels of dust resistance or low dustburden of filter space, whereas spike electrodes are employed for high-impedance dusts orhigh dust burden of filter spaces.NiederschlagsplatteCollecting plateSprühelektrodeSpray electrodeFlue Gas Cleaning 11

RauchgasreinigungGesättigte oder feuchte RauchgaseNasselektroreinigungen kommen als Horizontal- oder als Röhrenfilter zur Anwendung. IhrEinsatzgebiet ist z. B. die Reinigung von feuchten / gesättigten Prozessabgasen aus derChemie und Hüttenindustrie, SO 2 -haltigen Gasen z. B. für die Produktion von Schwefelsäure,TiO 2 -haltigen Gasen aus der Kalzinierung oder auch Abgasen aus Sondermüllverbrennungsanlagen.Das physikalische Prinzip entspricht dem der Trockenelektrofilter, jedoch entfallen die Klopfsystemezur Abreinigung, da die Staubteilchen als Suspension ausgetragen werden. UnterEinwirkung des elektrischen Feldes bildet sich auf den Niederschlagselektroden ein mitStaubpartikeln durchsetzter Flüssigkeitsfilm, der kontinuierlich abläuft.Um insbesondere bei Abgasen mit höheren Feststoffgehalten Schlammablagerungen an denNiederschlagselektroden zu vermeiden, wird zur Verstärkung der Gassättigung häufig einzusätzliches System mit kontinuierlich arbeitenden Nebeldüsen eingesetzt. Diese Nebeldüsenverstärken den Flüssigkeitsfilm an den Elektroden und setzen die Feststoffkonzentrationherab, wodurch die Abreinigung durch die in Intervallen arbeitenden Spüldüsen verbessertwird.Röhrenfilter, wie nachstehend abgebildet, werden bevorzugt als korrosionsfeste Filter eingesetzt.Sie bestehen aus parallelen senkrecht angeordneten Rohren mit kreis- oder wabenförmigemQuerschnitt, in deren Mitte die Sprühelektroden aufgehängt sind.1 GehäuseEnclosure2 IsolatorenInsulators3 RöhreTube4 ElektrodeElectrodeElektrogasanlageElectrical gas system2Die Rohre bestehen aus nichtleitendenMaterialien und haben mit ihrer Oberflächelediglich die Trägerfunktion für den Flüssigkeitsfilm,in dem der Stromtransport unddamit der Staubniederschlag erfolgt.43212 Rauchgasreinigung

Flue Gas CleaningSaturated or moist flue gasesWet ESP systems are employed as horizontal or tube filters, for instance for cleaningdamp / saturated process exhaust gases from the chemical and steel industries, gasescontaining SO 2 e.g. for the production of sulphuric acid, TiO 2 -containing gases from calcinationor also waste gases from hazardous waste incineration plants.The physical principle corresponds to that of the dry electrostatic filter, however without therapper systems for dedusting, since the dust particles are discharged as a suspension. Underthe influence of the electrical field, a fluid film permeated with dust particles forms on the collectingelectrodes, which continuously flows off.In order to avoid sludge deposits on the collecting electrodes, especially from exhaust gaseswith higher solids content, an additional system using continuously operating mist nozzles isfrequently employed to reinforce the gas saturation. These mist nozzles strengthen the fluidfilm on the electrodes and reduce the solid concentration, which improves the dedusting effectby the flushing nozzles which operate in intervals.Tube filters, as depicted here, are preferred for use as corrosion-proof filters. They consist ofvertical tubes arranged in parallel with a circular or honeycomb-shaped cross-section, withthe spray electrodes each hanging in the middle.The tubes consist of non-conducting materials whose surfaces solely provide the carrier functionfor the fluid film, where the flow transport and thus the dust precipitation takes place.RöhrenfilteranlageTube filter system1 ElektrodeElectrode2 RöhreTube2Flue Gas Cleaning 13

RauchgasreinigungElektrofilter und ihre elektrischen KomponentenDie zur Erzeugung der hohen Feldstärken benötigte Hochspannung wird pro Filterzone durcheine 2- oder 3-phasige Spannungsumsetzanlage erzeugt. Jede dieser Hochspannungsanlagenbesteht aus einem Hochspannungstransformator mit Gleichrichter sowie einer Phasenanschnittsteuerungzur Spannungsversorgung der einzelnen Felder des Elektrofilters.Um eine höchstmögliche Abscheidung zu erzielen muss die Betriebsspannung dabei knappunter der Durchbruchspannung ausgeregelt werden, die prozessbedingt beständig variiert.Zu diesem Zweck tastet die Steuerung die Überschlagsgrenze kontinuierlich ab und führt dieSpannungsversorgung feinfühlig nach.Bei der Abreinigung von z. B. hochohmigen Stäuben tritt unter bestimmten Betriebsbedingungenein „Rücksprühverhalten“ ein, was den Wirkungsgrad der Filteranlage erheblich herabsetzt.Durch den Einsatz des Pulsbetriebes kann bei zum Rücksprühen neigenden Stäubendie Abscheidung wesentlich verbessert werden. Der Wirkungsgrad des Elektrofilters wirdhierdurch nicht nur gesteigert, sondern in vielen Fällen kann sogar eine deutliche Energieeinsparungerreicht werden.Ein übergeordneter Prozessrechner kontrolliert über die Rauchgasdichte den gesamtenEntstaubungsprozess und passt die Spannung der einzelnen Filterzonen der erforderlichenAbscheideleistung an. Hierdurch werden Sättigungsströme, die keine Mehrleistungen erbringen,vermieden und eine maximale Abscheidung bei geringstem Energieverbrauch erreicht.1 ElektrofilterElectrostatic precipitator2 SpannungsumsetzungsanlageVoltage converter system3 HochspannungssteuerungHigh voltage control4 ProzessrechnerProcess controllerCoromatic-FilteranlageCoromatic filter system47Das Visualisierungsprogramm ermöglichtdem Betriebspersonal eine zentrale Beobachtungund Bedienung der kompletten Filteranlage,einzelner Filterebenen bis hinunterzu den einzelnen Kraftfeldern. Gleichzeitigkönnen von jeder Spannungsumsetzanlage5 KlopfsteuerungRapping control6 RauchgasdichtemessungFlue gas density measurement7 MonitorScreen536alle erfassten Messwerte archiviert werden.Zusätzlich wird durch die Koordinierung derKlopfintervalle der Niederschlagselektrodenklopfungeine effektive Reinigung der2Inneneinrichtung in Verbindung mit einemoptimalen Staubabscheidegrad erreicht.Zur Vermeidung erhöhter Staubauswürfedurch Kumulierung erfolgt zu bestimmtenZeitpunkten die Klopfung jeweils nur einerFilterzone.14 Rauchgasreinigung

Flue Gas CleaningESP filters and their electrical componentsThe high voltage required to generate the high field intensities is created by one 2- or 3-phasevoltage converter system per filter zone. Every one of these high voltage systems consistsof a high-voltage transformer with power rectifier as well as a phase control for the powersupply of the individual fields of the electrostatic filter.To attain the highest possible filtering effect, the operating voltage must be adjusted to justbarely below the breakdown voltage, which constantly varies depending on the process.For this purpose the control system continually samples the breakdown limit and sensitivelyadjusts the power supply.When dedusting high-impedance dusts, for instance, sometimes a respray behaviour sets inunder certain operating conditions, which considerably lowers the efficiency of the filtrationsystem. Using pulse control operation considerably improves the separation in case of dustparticles that tend to respraying. The efficiency of the electrostatic filter is thus not only improved,but in many cases it is possible to attain significant energy savings as well.A higher-level process control computer monitors the flue gas density throughout the entirededusting process and adjusts the voltage of the individual filter zones to the required separationcapacity. This way, saturation voltages that do not provide any increased performanceare avoided, achieving a maximum separation at the lowest possible energy consumption.The visualization system allows the operating personnel to centrally monitor and operate thecomplete filtration system and individual filter levels, right down to the individual fields of force. Atthe same time, every measured value recorded can be archived by every voltage converter unit.Additionally, by coordinating the rapping intervals of the collecting electrode rapping, aneffective cleaning of the internal components is achieved in combination with an optimumdegree of dust separation. To prevent increased dust emission due to accumulation, onefilter zone at a time undergoes the rapping process at certain times.Flue Gas Cleaning 15

Zyklone und MultikloneFilterung trockener RauchgaseSkizze ZyklonSchematic of cycloneDas Abscheideprinzip ist die Fliehkraftabscheidung. In zylindrischen Abscheidebehälternwerden die Rauchgase in Kreisbewegungen versetzt, deren rotierende Strömungen hoheFliehkräfte hervorrufen, die die Staubpartikel zur Außenwand schleudern.Während das gereinigte Gas durch einen zentral angeordneten Kanal nach oben abgesaugt21 ReingaseintrittClean gas inlet2 RohgasaustrittRaw gas outlet3 TauchrohrProbe tube4 AbscheideraumSeparation chamber5 StaubsammelbehälterAsh collecting hopper6 ZellenradschleuseRotary feeder3456wird, sinken die Staubpartikel aufgrund ihrer trägen Masse an der Außenwand auf einerschraubenförmigen Bahn in den Staubbunker. Wenngleich Fliehkraftabscheider mit ihren geringenDruckverlusten für Rauchgastemperaturen bis zu 1000 °C eingesetzt werden, kommensie aufgrund der hohen heutigen Anforderungen an den Entstaubungsgrad vorwiegend nurnoch als Grob- und Vorabscheider sowie für Staubrückführungssysteme zum Einsatz. Fliehkraftentstauberreagieren empfindlich auf Änderungen der Abgasgeschwindigkeit und erreichenin Abhängigkeit der Staubart Abscheidegrade von lediglich 50 – 90 %.Als Grob- bzw. Vorabscheider schützen sie Kesselheizflächen, Wärmetauscher sowie Gebläsevor Verschleiß oder Belagsbildung und entlasten nachgeschaltete leistungsfähigeStaubabscheider wie beispielsweise Elektrofilter. Zyklonen mit einer unteren Grenze der wirkungsvollabscheidbaren staubabhängigen Körnung von 5 – 10 μm werden je nach Gasmengemit Durchmessern zwischen 0,5 und 5 m gebaut.Die Bauform und Anordnung der Gasanschlüsse von Multiklonen können in weiten Grenzenvariiert werden. Sie beanspruchen bei gleichem Gasdurchsatz einen geringeren Platzbedarf1 RohgaskanalRaw gas duct2 ReingaskanalClean gas duct3 ReingasrohrClean gas pipe4 TrennzelleSeparator cell5 StaubbunkerDust bunkerSkizze MultiklonSchematic of multiclone1 23und können so einfacher in bestehenden Anlagennachgerüstet werden. Die Filteranlagebesteht aus einer Vielzahl parallel geschalteterAbscheiderohre mit Durchmessern vonca. 230 mm. Aufgrund der kleinen Durchmesserder Multiklonrohre können über dieschaufel förmigen Einbauten höhere Fliehkräfteals in einem Großzyklon erzeugtwerden, wodurch auch relativ feine Stäubemit Körnungen ab 2 – 5 μm abgeschiedenwerden können.4Die Aufteilung des Gasvolumens auf vieleMultiklonrohre führt zu geringeren spezifi-5schen Staubbelastungen der einzelnen Abscheideflächen,wodurch auch bei starkschleißenden Stäuben hohe Standzeiten erreichtwerden.16 Rauchgasreinigung

Cyclones and MulticlonesFiltering of dry flue gasesThe separation principle is centrifugal force separation. The flue gases are set into circularmotion in cylindrical separation tanks, whereby the rotating flows produce high centrifugalforces which hurl the dust particles towards the exterior wall.Skizze MultiklonSchematic of multiclone1While the cleaned gas is sucked upwards by a centrally installed duct, the dust particlesdescend to the outer wall on a helical course into the dust bunker, owing to their inert mass.Although centrifugal force separation units with their low level of pressure loss are employedfor flue gas temperatures of up to 1000 °C, due to the current high level of dedusting requirementsthey are now primarily only used as rough and preliminary separators as well as fordust recycling systems. Centrifugal force dedusters react sensitively to changes of the exhaustgas velocity and achieve degrees of separation of merely 50 % – 90 %, depending onthe type of dust.1 ReingasClean gas2 RohgasRaw gas3 StaubDust2As rough or preliminary separators, they protect boiler heating surfaces, heat exchangers aswell as ventilators from wear and tear or the accretion of deposits, and relieve downstreamhigh-performance dust removers, such as for example electrostatic filters. Cyclones with alower limit of efficiently precipitable dust-dependent particle size of 5 to 10 μm are built withdiameters between 0.5 and 5 m, depending on the gas quantity.3The design and arrangement of the multiclone gas connections can be varied across a broadrange. They require less space for the same throughput and can therefore be more easilyupgraded in existing plants. The filtration systemconsists of a multitude of separationpipes with diameters of about 230 mm, configuredin parallel. Due to the small diameterof the multiclone pipes, greater centrifugalMultiklonanlageMulticlone system11 ReingasClean gas2 RohgasRaw gas3 TauchrohrImmersion pipeforces than in a large cyclone can be generatedvia the shovel nose fixtures, wherebyrelatively fine dusts with a particle size as of 22 34 AbscheideraumSeparator chamberto 5 μm can also be separated out.The distribution of the gas volume to manymulticlone pipes leads to smaller specificdust loads of the individual separation surfaces,whereby a long service life can beachieved even in case of highly abrasivedusts.4Flue Gas Cleaning 17

Gewebe- und SchlauchfilterReinigung trockener RauchgaseGewebe- sowie Schlauchfilter kommen zur Abreinigung staubbelasteter trockenerRauchgase im Niedertemperaturbereich bis maximal 250 °C zum Einsatz. Sie erreichenAbscheidegrade von > 99 % bei Druckverlusten zwischen 15 – 20 mbar und eignen sichinsbesondere auch zur Abreinigung von Feinstäuben < 1 µm.Staubbelastete Rauchgase werden hierbei durch eine poröse Gewebe- oder Filzschichtgeleitet, wodurch das Trägergas von den Staubpartikeln getrennt wird. Der Staub, der sichan der Filterschicht anlagert, wird in definierten Zeitintervallen durch das Gegenspülen desFilters mit Luft entfernt und fällt in den Staubbunker.Unter den Gewebefiltern sind insbesondere die Systeme mit Druckluftreinigungen weitverbreitet. Die einzelnen Filterschläuche, die von außen nach innen durchströmt werden,sind im Inneren mit Filterkörben versteift, die das Zusammenfallen der Gewebeschläucheverhindern.Die Abreinigung des außen abgelagerten Filterkuchens erfolgt während des laufenden Betriebesdurch einen Druckluftstoß in das Schlauchinnere, wodurch der Rauchgasstrom indem jeweiligen Filterschlauch kurz unterbrochen wird. Durch das ruckartige Aufblähen desFilterschlauches platzt der Filterkuchen ab. Die Spülluft, die druckstoßartig durch den Filtergepresst wird, bewirkt darüber hinaus eine Tiefenreinigung des Filtergewebes.Die Abreinigungsphasen werden wahlweise1 RohgaseinlassRaw gas intake2 PrallblechBaffle plate3 SchlauchbündelTube bundle4 ReingaskammerClean gas chamber5 ReingassammelkanalClean gas collection ductPuls-SchlauchfilterPulse tube filters847 65in Abhängigkeit des Differenzdruckes überdas Filterelement oder aber in festen Zeitintervallendurch eine Steuerung ausgelöst.Der kammerartige Aufbau ermöglicht währenddes Betriebes das Abkoppeln von Teilbereichenzu Wartungszwecken.6 MembranventilDiaphragm valve17 DruckluftspeicherCompressed-air tank38 DüsenblasrohrNozzle blowpipe9 StaubsammelbunkerDust collection bunker2918 Rauchgasreinigung

Fabric Filters and Tube FiltersCleaning of dry flue gasesFabric filters and tube filters are used for dedusting dustburdened dry flue gases in thelow temperature range of up to a maximum of 250 °C. You can attain degrees of separationgreater than 99 % at pressure losses between 15 – 20 mbar; this method is especiallysuitable for dedusting fine dusts < 1 μm.Here, the dustburdened flue gases are passed through a porous tissue or felt layer, whichseparates the carrier gas from the dust particles. The dust which collects on the filter layer isremoved at defined time intervals by countercurrent flushing of the filter with air, and thendrops into the dust bunker.Systems with compressed air cleaning mechanisms are particularly widespread amongfabric filters. The individual filter tubes, which are subject to flow from outside inwards,are reinforced with filter baskets on the inside, which prevent the fabric tubes fromcollapsing.The externally deposited filter cake is removed during the ongoing operation by a rush ofcompressed air injected into the tube’s interior, briefly interrupting the flow of flue gas in therespective filter tube. The jerky inflation of the filter tube breaks off the filter cake. The purgeair, pressed through the filter in quick blasts, moreover effects a deep-cleaning of the filterfabric.The dedusting phases are optionally triggeredvia the filter element or at fixed timeintervals by a control mechanism, dependingon the pressure differential. The chamberlikeconstruction allows decoupling subsectionsfor maintenance purposes during operation.SchlauchquerschnittTube cross-section11 AbreinigungsvorgangDedusting process2 FiltrationsvorgangFiltration process3 StützkorbSupport4 FiltermediumFilter medium234Flue Gas Cleaning 19

Gewebe- und Schlauchfilter1 RohgaskanalRaw gas duct2 FilterschläucheFilter tubes3 KammergehäuseChamber enclosure4 ReingaskanalClean gas duct5 SpülluftgebläseFlush air blower6 SteuerventileControl valves7 StaubsammelbunkerDust collection bunker8 ZellenradschleusenRotary feedersSchema GegenstromspülungSchematic of counterflow flushing45263781Reinigung durch GegenstromspülungNeben den Gewebefiltern, deren Reinigung durch Druckluft erfolgt, kommen auch Gewebefiltermit Reinigungen durch Gegenstromspülung zum Einsatz.Derartige Filteranlagen bestehen aus mehreren getrennten Kammern, die parallel geschaltetsind. Das Rohgas strömt bei dieser Bauform von innen nach außen durch die Schlauchfilterund der Staubkuchen setzt sich im Inneren der Filterschläuche ab.Zur Abreinigung der Filterschläuche wird die jeweilige Kammer vom Rohgasstrom abgekoppeltund damit kurzzeitig außer Betrieb genommen. Mit gereinigtem Rauchgas werden dieFilterelemente zur Beseitigung der Staubbeläge in einem Gegenstromverfahren durchspült.Die Filterschläuche verformen sich nach innen, wodurch der Staubkuchen bricht und in denStaubsammelbunker fällt. Das Spülgas tritt durch den Rohgaseintritt aus und strömt zusammenmit dem Rohgas durch die im Betrieb befindlichen Filterkammern.In Abhängigkeit der Staubeigenschaften kommen mitunter zusätzliche Rütteleinrichtungenzum Einsatz, die das Abreinigen der Filterschläuche unterstützen.20 Rauchgasreinigung

Fabric Filters and Tube FiltersCleaning by counterflow flushingApart from the fabric filters which are cleaned by compressed air, fabric filters can also becleaned by counterflow flushing.These kinds of filter systems consist of several separate chambers configured in parallel.Here, the raw gas flows from the inside to the outside through the tube filter, and the dustcake is deposited on the inside of the filter tubes.To dedust the filter tubes, the respective chamber is decoupled from the raw gas flow andhence put briefly out of operation. The filter elements are flushed with cleaned flue gas toremove the dust deposits in a counterflow procedure. The filter tubes are deformed inwards,causing the dust cake to break up and drop into the dust collection bunker. The flushinggas escapes through the raw gas intake and flows together with the raw gas through theoperating filter chambers.Depending on the dust characteristics, occasionally additional vibration devices are employedto support the dedusting process of the filter tubes.Flue Gas Cleaning 21

StaubaustragssystemeEin Beitrag für die UmweltOb über Rohr-, Trogschnecken oder Kratzbandförderer, wir kümmern uns neben der Abreinigungder Rauchgase von ihrer Staubbeladung auch um den Austrag der Stäube ausden Staubbunkern, deren Rauchgasabschluss die Zellenradschleusen sind.In Abhängigkeit von den Anlagenerfordernissen sowie den Staubeigenschaften kommenFörderbänder oder pneumatische Druckförderer zum Einsatz, die den Staub bis zum Entsorgungspfadtransportieren. Bei nicht kontinuierlich arbeitenden Förderorganen übernehmenFüllstandssonden in den Staubbunkern die Vorgabe der Transporttaktzeiten.Welches der Konzepte auch zum Einsatz kommen mag, zugeschnitten auf die Anlagenbelangeerarbeiten wir Konzepte für Rehabilitationen, Reparaturen, Optimierungen, Erweiterungensowie Erneuerungen und setzen diese bis zur Übergabe an den Kunden um. Wir beratenSie in Bezug auf Fragen der Lebensdauer sowie Erhöhung der Verfügbarkeit der unterschiedlichenStaubaustrags- und Fördersysteme und unterstützen Sie bei den Genehmigungsverfahren.Was wir mit der Feuerung beginnen, vollenden wir über die Rauchgasreinigung bis hin zumStaubaustrag zu Ihrer Zufriedenheit und für eine saubere Umwelt.StaubeinschmelzverfahrenDust smelting process22 Rauchgasreinigung

Dust Removal SystemsTo protect the environmentWhether by employing tube, screw feeder or scraper conveyor systems, apart from thededusting of flue gases of their dust burden, we also take care of the removal of dusts fromthe dust bunkers, whose flue gas termination consists of the rotary feeders.Depending on the plant requirements as well as the dust characteristics, conveyor belts orpneumatic pressure conveyors are employed to transport the dust all the way to its disposalpath. For non-continually operating conveyor systems, filling level probes in the dust bunkerscontrol the transport cycle times.Whichever principle is used, we develop efficient concepts for rehabilitation, repairs, optimisation,expansions as well as new constructions tailored to the precise system needs of thecustomer, and implement them until hand-over to the customer. We will gladly advise youregarding questions of service life and increasing the availability of the different dust removaland conveyor systems, and support you during the approval process.What begins with the firing is completed with the flue gas cleaning, up to and including thedust removal, to your complete satisfaction and for a clean environment.Flue Gas Cleaning 23

Hitachi Power Europe Service GmbHFriedrich-Ebert-Straße 13447229 Duisburg, GermanyPhone +49.2065.4221-0Fax +49.2065.4221-677info@hitachi-power-service.comwww.hitachi-power-service.com© Hitachi Power Europe Service GmbH / 05.2013 / Gedruckt auf chlorfrei gebleichtem Papier / Printed on chlorine-free bleached paper24h Hotline +49.172.2608481