Ecopure® CCF sichert die hohe Produktionsverfügbarkeit in der Glasindustrie während des Smog-Alarms

Ein Level 1 Smog-Alarm, die höchste Warnstufe für stark belastete Luft, wurde im vergangenen Jahr mehrfach in der chinesischen Hauptstadt ausgerufen. Auch in anderen Provinzen wird die Luft immer dicker. Bei Smog-Alarm verhängen die Behörden Fahrverbote, und emissionsstarke Industrien müssen ihre Fertigung reduzieren oder ganz abschalten. Das betrifft auch den energieintensiven Prozess der Glasherstellung, bei dem große Mengen an Schadstoffen ausgestoßen werden. Durch die hohen Schmelztemperaturen, die erforderlich sind, um Glas aus verschiedenen Rohstoffen und Scherben zu produzieren, entstehen zudem Stickoxide (NO_x), Schwefeloxide (SO_x) und Staub.

365 Tage im Jahr produzieren

Für den Glashersteller Libbey ist die Abluftreinhaltung ein wichtiges Thema, auch aus ökonomischer Sicht. Das amerikanische Unternehmen, das weltweit zu den führenden Anbietern von Gebrauchsglas zählt, besitzt ein großes Werk in Langfang in der Nähe von Peking. Der Schmelzofen ist darauf ausgelegt, 365 Tage im Jahr durchzulaufen.

Muss die Fertigung wegen strikterer Emissionsgrenzwerte (Tabelle 1) gedrosselt werden, bedeutet das weniger Durchsatz und eine entsprechend geringere Produktionsmenge. Noch gravierender wirkt sich ein vollständiger Produktionsstopp aus, denn der Ofen muss ständig auf Betriebstemperatur sein und die Glasschmelze muss in Bewegung gehalten werden. Diesen negativen Auswirkungen wollte Libbey vorbeugen und beauftragte Dürr, eine effektive Abluftreinigungstechnologie (Bild 1) zu installieren, die die aktuellen Grenzwerte sicher einhält und das Potenzial hat, Verschärfungen von Emissionsgrenzwerten während eines Smog-Alarms oder auch im Dauerbetrieb ohne Produktionseinschränkungen zu kompensieren.

50 % unter den aktuellen Grenzwerten

Bei der Planung der Anlage haben die Experten von Dürr zunächst die klassische Technik analysiert. Sie besteht aus einem Elektrofilter und einer nachgeschalteten katalytischen Entstickung mittels SCR-Katalysator. Ein Elektrofilter genügt den aktuellen Grenzwerten, lässt aber keinen Spielraum mehr für künftig schärfere Grenzwerte beim gesundheitsschädlichen Feinstaub. Als Alternative prüfte Dürr den Einsatz eines Filters mit textilen Schläuchen, kombiniert mit einem nachgeschaltenem SCR Abluftreinigungssystem. Auch dieses Verfahren hätte die aktuellen Grenzwerte eingehalten, erwies sich aber aufgrund der niedrigeren optimalen Betriebstemperatur als unwirtschaftlich. Da die Entstickung mit einer SCR höhere Temperaturen als die Austrittstemperatur eines Schlauchfilters benötigt, wird eine kostenintensive Wiederaufheizung erforderlich. Aus diesem Grund wurde dieser Prozess als zu teuer abgelehnt.

Als beste Lösung für die Bedingungen in der Glasproduktion erwies sich die von Dürr neu entwickelte Ecopure^®CCF-Technologie. Sie erreicht Reingaswerte, die die aktuellen Grenzwerte um 50 % unterschreiten. Das lässt viel Raum für strengere Luftreinhaltewerte in der Zukunft und ermöglicht es heute, selbst bei einem Level 1 Smog-Alarm uneingeschränkt zu produzieren. Die drei Prozessvarianten sind in Abbildung 2 dargestellt.

„Seit wir die Ecopure^® CCF-Anlage vor etwa einem Jahr in Betrieb genommen haben, herrschte an 143 Tagen Smog-Alarm. Der größte Vorteil der CCF-Anlage für uns ist, dass wir an keinem dieser Tage unsere Produktion drosseln mussten, obwohl unser Standort in einem Gebiet liegt, für das hohe Umweltauflagen gelten. Alle Auslegungsvorgaben (NO_x, SO₂, Feinstaub, Amoniakschlupf) wurden zuverlässig erreicht und die Anlage kann sogar eine noch höhere NO_x- und SO₂-Entstickung erreichen. Die lokale Regierungsverwaltung ist bislang äußerst zufrieden mit den Ergebnissen dieses Projektes. Letztes Jahr haben wir mit der Ecopure^®CCF eine höhere Verfügbarkeit der Produktion in unserem Werk in Langfang im Vergleich zu einem Ofen ohne Ecopure^® CCF erreicht“, erklärt Weijen Chen, Batch and Furnace Engineer bei Libbey.

Simultan mehrere Schadstoffe filtern

Das 3-in-1-Kombiverfahren von Ecopure^®CCF beruht darauf, mit nur einer Anlage drei Schadstoffe – Staub, Schwefel und Stickoxide – aus der Abluft zu filtern. Möglich machen das katalytisch beschichtete Filterkerzen, deren keramische Fasern Temperaturen bis 900°C standhalten. Die Abscheideleistung eines Standard Ecopure^® CCF-Systems ist in Tabelle 2 zusammengefasst.

Im Vergleich zu Schlauchfiltern besitzen die Filterkerzen eine wesentlich dickere Filterwand, die sich trotz des Druckluftstoßes während der Abreinigung nicht verformt. Das minimiert den Verschleiß und erhöht die Lebensdauer. Durch die Formstabilität entsteht zudem ein permanenter Filterkuchen auf der Oberfläche, der die Filterleistung steigert und so auch im Feinstaubbereich (PM 2,5) niedrige Reingaswerte bewirkt. Die Filterkerzen sind mit demselben Katalysatormaterial beschichtet, das auch bei der selektiven katalytischen Reduktion (SCR) zum Einsatz kommt. Damit werden auch bei Stickoxiden höchste Abscheidegrade erreicht. Der Katalysator befindet sich im Inneren der Filterwand. An dieser Position ist er besonders gut vor Staub geschützt und altert wesentlich langsamer als herkömmliche keramische Wabenelemente, deren Poren durch den Staub schneller verstopfen.

Betriebswirtschaftlich vorteilhaft ist die Ecopure^® CCF-Technologie auch im Bereich der Entschwefelung. Die eingesetzte Trockenabscheidung, die mittels eines Sorbens – wie Kalkhydrat – die SO_x-Emission reduziert, zeichnet sich gegenüber dem Elektrofilter durch günstigere Betriebskosten über die gesamte Lebensdauer und einen geringen Verbrauch des Sorbens aus. Ein Vergleich zwischen den herkömmlichen Abluftreinigungstechnologien und dem Ecopure^® CCF-System ist in Tabelle 3 zu sehen.

Wartung im laufenden Betrieb

Die Ecopure^® CCF integriert drei Einzelverfahren der Abluftreinigung in einer Anlage. Dadurch kann sie kompakt gebaut werden, und der Serviceaufwand verringert sich. Durch den modularen Aufbau der Filter lassen sich Wartungsarbeiten sogar im laufenden Betrieb durchführen, denn jedes Filtermodul ist einzeln absperrbar, während die Abluft über die anderen Module umgeleitet wird. Anders als bei herkömmlichen Systemen bleibt der Betrieb des Schmelzofens von geplanten Systemzuständen des Ecopure^® CCF-Systems, z.B. Wartungsarbeiten, unberührt. Auch das wirkt sich aus betriebswirtschaftlicher Sicht positiv auf die Produktion aus.

Erwartung bei weitem übertroffen

„Wir haben uns für das Ecopure^® CCF-System von Dürr entschieden, weil die Anlage bei sehr geringen Wärmeverlusten zuverlässig, einfach zu bedienen und wartungsarm ist. Wir sind mit der Anlage rundum zufrieden. Dürr hat das Projekt sehr professionell innerhalb eines eng gesteckten Zeitrahmens abgewickelt und uns auch nach der Inbetriebnahme bei der Optimierung der Anlagenabstimmung auf den hochvariablen Betrieb unseres Glasschmelzofens unterstützt. Seit der Inbetriebnahme mussten wir die Anlage noch nie herunterfahren – weder wegen eines Smog-Alarms der lokalen Behörden noch aufgrund von Wartungsarbeiten“, so das Resümee von Weijen Chen, Batch and Furnace Engineer bei Libbey.

Auf der anderen Seite lobt Houver Chabo, Produktmanager bei Dürr die gute Zusammenarbeit mit dem lokalen Libbey Team: „Während dem Betrieb und der Optimierungsphase wurden wir von Libbey sehr gut unterstützt. Die hohe Kompetenz des Libbey Langfang Teams hat zum Erfolg des Projekts beigetragen.