Zielparameter für abreinigbare Filtermedien

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1 1.November 18 Sitzung Projektbegleitender Ausschuss Untersuchung der chemischen und thermischen Degradation von abreinigbaren Filtermedien und Verbesserung deren Beständigkeit durch Oberflächenmodifikation (IGF-Projekt 1837 N) Universität Duisburg-Essen NPPT, Duisburg (FS1, UniDUE) Deutsches Textilforschungszentrum Nord-West ggmbh, Krefeld An-Institut (FS, DTNW) der Institut für Energie- und Umwelttechnik e.v., Duisburg (FS 3, IUTA) An-Institut der Zielparameter für abreinigbare Filtermedien DIN ISO 1157 [1-5] EN ISO [16-1] Verlauf von Restdruckverlust und Beanspruchung gegenüber Zykluszeit bei wiederholter Schadgasen in Flusszelle oder Staubbeaufschlagung und Batchbetrieb Abreinigung Untersuchung der relativen Abscheideverhalten und Eigenschaftsänderung bei der Partikeldruchtritt über 3 Zyklen vor chem.therm. Alterung abreinigbarer und nach Alterungsphase Filtermedien Veränderung von Zugfestigkeit und Bruchdehnung längs/quer Duisburg, Achim Hugo

2 Inhalte 1. Ergebnisse zu mechanischen Alterungsuntersuchungen. Ausstehende Arbeiten Duisburg, Achim Hugo Mechanische Alterungsuntersuchungen Mechanische Alterung vor und nach chemischer/oxidativer Behandlung Temperatureinwirkung im Verlaufe beider Behandlungsschritte (größere Einwirkdauer) Zeitbedarf beschränkte Medienauswahl: APA (Aramid A, Aramid B), PPS ohne / mit Beschichtung(en) Wasserdampfbeaufschlagung Duisburg, Achim Hugo 5

3 Versuchsanlage, VDI 396 B1 u. ISO 1157 Duisburg, Achim Hugo 6 Peripherie Versuchsstand MFC Schadgase Differenzdruck - messung Feuchte - und Temperatur - messung MFC MFC MFC Misch- kammer Dispergier - strecke stfilter Tes MFC MFC Druck - minderer Partikel - dispergierer Partikel Kondensat - ablass Staubbunker Druckluft - behälter Blasensäule Wärmetauscher Volumenstrom - messung Absolut - filter Adsorptions - filter Differenzdruck - messung Pumpe Druck - minderer Filter Druckluftnetz Pumpe Kondensat - behälter Kühlwasser Luft (Partikelfrei) Aerosol Aerosol + Wasser Wasser Kondensat Partikel Abluft Kondensatablass Duisburg, Achim Hugo 7

4 Feuchtedosierung (beheizte Blasensäule) Duisburg, Achim Hugo 8 Filterprüfung nach DIN ISO Phasen Bezeichnung Bedingungen (1) Bedingungen () Filterwägung 1. Phase Konditionierung 3 Beladezyklen differenzdruckgesteuert, Abreinigungsdruckpunkt 1 Pa Absolutfilter. Phase Künstliche Alterung.5 Abreinigungszyklen zeitgetaktet alle sec. nein 3. Phase Stabilisierung 1 Beladungszyklen 3 Beladezyklen, mindestens h. Phase Messung Beladedauer differenzdruckgesteuert, Abreinigungsdruckpunkt 1 Pa nein differenzdruckgesteuert, Abreinigungsdruckpunkt 1 Pa ja, Absolutfilter Duisburg, Achim Hugo 9

5 Ergebnisdarstellung Prüfbericht VDI 396 Prüfbericht Nr.: 1 Kunde: Prüflabor: Projekt: Prüfer: Todt Prüfreferenz Nr.: Datum: Prüfparameter Prüfstaub: Pural NF Zykluszeit während Alterung: [s] Prüfstaubkonzentration: 5 [g/m³] Luftdruck bei Abreinigung:,5 [MPa] Filteranströmgeschwindigkeit: 118,8 [m/h] Ventilöffnungszeit: 6 [ms] Abreinigungsdruck: 1 [Pa] Feuchte Start / Ende Prüfung: 3 / 3 [%] Prüffilterfläche:,16 [m²] Lufttemperatur Start / Ende Prüfung: 7,1 / 31,8 [ C] Durchströmte Filterfläche:,177 [m²] Luftdruck Start / Ende Prüfung: 15 / 17 [hpa] Prüfphasen: 3 Zyklen + Alterung x 15 Zyklen + 1 Zyklen zur Stabilisierung + h 1 Pa Filtermedium Hesteller: Aramid B Ausrüstung: Typ: Aramid Chargen Nr.: Filterbeschreibung: Bedingung: Faserbeschreibung: Luftdurchlässigkeit bei Pa: [l/dm²*min] Flächenmasse: 5 [g/m²] Dicke:,5 [mm] Filtermasse: 11, [g] Prüfergebnisse Nach 3. Start Alterung Messung Zyklus Masse von Prüffilter [g]: 11, 17 1,7 1,97 Massenzuwachs beim Filter [g]:,35 1,75 Abreinigung bei: 1 Pa Alle s 1 Pa Prüfstadium / Zyklen: 3 3 (Rest) Druckverlust [Pa]: Staubeinlagerungsmasse [g/m²]: 19,8 98,9 Zykluszeit [s]: Alterung: 5 Abreinigungsstöße Prüfphase: Erste Zyklen h 3,8 Prüfstaubdurchschlag [mg]: 7, Messzeit [s]: 1365 Reingaskonzentration [mg/m³]:,93 Duisburg, Achim Hugo 1 Aramid A, Messung vor/nach Alterung Teststaub Pural, Konz. 5 g/m³, Filterflächenbelastung 118,8 m³/(m²h) 3 Abreinigungszyklen bei Δp = 1 mbar zdruck Testfilter / mb bar Differen Vor Alterung Restdruckverlust vor Alterung Nach Alterung Restdruckverlust nach Alterung t / s

6 Aramid A, Zeitlicher Verlauf Filterprüfung nach DIN ISO 1157 vor/nach Alterung Teststaub Pural, Konz. 5 g/m³, Filterflächenbelastung 118,8 m³/(m²h), jeweils 3 Abreinigungszyklen bei Enddruck 1 Pa 16 Restdruckv verlust Testfilter / mb bar 3,5 1,5 Alterung (5 Zyklen) Restdruckverlust Zkl Zyklusdauer Zy yklusdauer / s 3,6 h h t Aramid A, Druckverlust über den Alterungsverlauf 5 Abreinigungszyklen a sec., Teststaub Pural, Konz. 5 g/m³, Filterflächenbelastung 118,8 m³/(m²h) 6 5 kverlust / mbar Druc 3 * * 1 * *: Unstetigkeit Staubdosierung Zykluszahl

7 Aramid B, Zeitlicher Verlauf Filterprüfung nach DIN ISO 1157 vor/nach Alterung Teststaub Pural, Konz. 5 g/m³, Filterflächenbelastung 118,8 m³/(m²h), jeweils 3 Abreinigungszyklen bei Enddruck 1 Pa 16 Restdruck kverlust Testfilter / mbar 3,5 1,5 Alterung (5 Zyklen) Restdruckverlust Zyklusdauer Zyklusdauer / s t, h, h PPS, Zeitlicher Verlauf Filterprüfung nach DIN ISO 1157 vor/nach Alterung Teststaub Pural, Konz. 5 g/m³, Filterflächenbelastung 118,8 m³/(m²h), jeweils 3 Abreinigungszyklen bei Enddruck 1 Pa 16 mbar Restdruc ckverlust Testfilter / 3,5 1,5 Restdruckverlust Zyklusdauer Alterung (5 Zyklen) Zyklusdauer / s t, h (ca s), h

8 Aramid B, T = Tu 1 1 Vor Alterung Restdruckverlust vor Alterung Nach Alterung Restdruckverlust nach Alterung bar Differenzdruck Testfilter / m t / s Duisburg, Achim Hugo Aramid B, T = 19 C, 1 Vol.% H O 1 1 Vor Alterung Restdruckverlust vor Alterung Nach Alterung Restdruckverlust nach Alterung Differenzdruck Testfilter / mba ar t / s Duisburg, Achim Hugo 1

9 Aramid B, T = Tu Druckverlust Δp [mbar] 3,,5, 1,,5 Zeitlicher Verlauf von Restdruckverlust und Zyklusdauer Druckverlust vor Alterung Druckverlust nach Alterung Zyklusdauer vor Alterung Zyklusdauer nach Alterung Zyklusdauer z [s], Zeit t [s] Duisburg, Achim Hugo Aramid B, T = 19 C, 1 Vol.% H O Druckverlust Δp [mbar] 3,,5, 1,,5 Zeitlicher Verlauf von Restdruckverlust und Zyklusdauer Druckverlust vor Alterung Druckverlust nach Alterung Zyklusdauer vor Alterung Zyklusdauer nach Alterung Zyklusdauer z [s], Zeit t [s] Duisburg, Achim Hugo 3

10 PPS, T = 19 C, 1 Vol.% H O 1 1 vor Alterung Restdruckverlust vor Alterung nach Alterung Restdruckverlust nach Alterung Differenzdruck Testfilter / mba ar t / s Duisburg, Achim Hugo PPS, T = Tu 1 1 Vor Alterung Restdruckverlust vor Alterung Nach Alterung Restdruckverlust nach Alterung bar Differenzdruck Testfilter / m t / s Duisburg, Achim Hugo 5

11 PPS, T = 19 C, 1 Vol.% H O Druckverlust Δp [mbar] 3,,5, 1,,5 Zeitlicher Verlauf von Restdruckverlust und Zyklusdauer Druckverlust vor Alterung Druckverlust nach Alterung Zyklusdauer vor Abreinigung Zyklusdauer nach Alterung Zyklusdauer z [s], Zeit t [s] Duisburg, Achim Hugo 6 PPS, Zeitlicher Verlauf Filterprüfung nach DIN ISO 1157 vor/nach Alterung Teststaub Pural, Konz. 5 g/m³, Filterflächenbelastung 118,8 m³/(m²h), jeweils 3 Abreinigungszyklen bei Enddruck 1 Pa 16 Restdruc ckverlust Testfilter / mbar 3,5 1,5 Restdruckverlust Zyklusdauer Alterung (5 Zyklen) Zy yklusdauer / s t, h (ca s), h

12 Aramid A, SO-Alterung Druckverlust Δp [mbar] 8,5 8, 7,5 7, 65 6,5 6, 5,5 5,,5, 3,,5, 1,,5, Zeitlicher Verlauf von Restdruckverlust und Zyklusdauer Druckverlust vor Alterung Druckverlust nach Alterung Druckverlust vor Alterung Zyklusdauer nach Alterung Zeit t [s] Zyklusdauer z [s] Duisburg, Achim Hugo 8 Aramid B, SO -Alterung (Schnellalterung) Zeitlicher Verlauf von Restdruckverlust und Zyklusdauer 1 3, 1 Druckverlust Δp [mbar],5, 1, Druckverlust vor Alterung Druckverlust nach Alterung Zyklusdauer vor Alterung Zyklusdauer nach Alterung Zyklusdauer z [s],5, Zeit t [s] Duisburg, Achim Hugo 9

13 Aramid B, NO X -Alterung (Schnellalterung) Druckverlust Δp [mbar] 3,,5, 1, Zeitlicher Verlauf von Restdruckverlust und Zyklusdauer Druckverlust vor Alterung Druckverlust nach Alterung Zyklusdauer vor Alterung Zyklusdauer nach Alterung Zyklusdauer z [s],5, Zeit t [s] Duisburg, Achim Hugo 31 Aramid B, SO -Alterung (Schnellalterung) 1 1 Vor Alterung Restdruckverlust vor Alterung Nach Alterung Restdruckverlust nach Alterung Differenzdruck Testfilter / mba ar t / s Duisburg, Achim Hugo 3

14 Aramid B, NO X -Alterung (Schnellalterung) 1 1 Vor Alterung Restdruckverlust vor Alterung Nach Alterung Restdruckverlust nach Alterung Differenzdruck Testfilter / mba ar t / s Duisburg, Achim Hugo 33 Zusammenfassung mech. Alterung Filtertests nach ISO 1157 für vorgeschädigte Materialien Mat. Alterung / Testbed. Restdruckverlust (Pa) Zyklusdauer (s) AramidA SO (n) / S Aramid B SO (b) / S Aramid B HCl(b) / S Aramid B NOx(b) / S Aramid B H O(b) / S Aramid B -- / T,rH PPS H O(b) /S Staubeinlagerung Phase 1 / Phase : Faktor 1,75 bis Belastbare Aussagen nach Wiederholungsmessungen möglich Duisburg, Achim Hugo 36

15 Temperatureinfluss auf die Alterung (HZK) PET, Wasserdampf-Beaufschlagung (1 ml) Duisburg, Achim Hugo Beschichtungseinfluss auf die Alterung (HZK) M Aramid B, C, jeweils 1 ml H O und,1 mol NaNO /HCl HO NOx Duisburg, Achim Hugo 1

16 Beschichtungseinfluss auf die Alterung (PET) PET, 15 C, jeweils 1 ml HCl, H O, H SO 3,,1 mol NaNO /HCl Duisburg, Achim Hugo Inhalte 1. Ergebnisse zu mechanischen Alterungsuntersuchungen. Chemische Alterung in der Literatur 3. Ausstehende Arbeiten Duisburg, Achim Hugo 3

17 Ausstehende Arbeiten Mechanisch-thermische Alterung unter Wasserdampfzusatz Wechselbelastung Fraktionsabscheidegrad (AP15) Duisburg, Achim Hugo Danksagung Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Das IGF-Projekt 1837 N wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Duisburg, Achim Hugo 63