Partikelschichtablösung unter Beachtung transienter kinetischer Effekte

Das Betriebsverhalten der Oberflächenfilter ist im Wesentlichen durch den Druckverlust und die Regenerierbarkeit der Filtermedien gekennzeichnet. Voraussetzung für einen dauerhaft zuverlässigen Betrieb der Oberflächenfiltration ist die sichere Regenerierung der Filtermedien. Hierzu muss die sich an der Oberfläche der Filtermedien periodisch ausbildende Partikelschicht (der Filterkuchen) immer wieder in ausreichendem Maße abgeworfen werden, damit der Druckverlust-Zeit-Verlauf über eine längere Betriebszeit stabil gehalten wird. Der Regenerierungsvorgang – hauptsächlich der Ablösevorgang des Filterkuchens – ist ein dynamischer, extrem instationärer Prozess von sehr kurzer Dauer. Einen solchen Prozess gezielter beeinflussen zu können setzt voraus, dass die Kinetik und Dynamik hierin näher verstanden werden. Vor diesem Hintergrund leistet die vorliegende Arbeit einen Beitrag zur Beschreibung und Erklärung der sogenannten transienten kinetischen Effekte „bei der Filterkuchenablösung“. Ein neuer Modellansatz bzw. ein dazugehöriges Blockmodell zur Beschreibung der Filterkuchenablösung unter Beachtung von transienten kinetischen Effekten wird ausführlich beschrieben. Ausgewählte Simulationsergebnisse auf Basis eines vergleichsweise großen Partikelschichtareals (mit 40 · 40 Elementen) werden dargestellt, interpretiert und diskutiert. Hierbei ist erstmalig ein Einblick in die zeitliche Änderung der effektiven, die Ablösung fördernden inneren Wechselwirkungen der Partikelschicht gewonnen worden. Mit den hieraus resultierenden Ergebnissen können hilfreiche Hinweise für neue Überlegungen zur gezielten Beeinflussung des Regenerierungsverhaltens der Oberflächenfilter sowohl hinsichtlich der ablösenden Beanspruchungen als auch der Herstellung bzw. der Oberflächenveredelung der Filtermedien gewonnen werden. Die Idee eines innovativen Rohgaskonditionierungskonzeptes für die Oberflächenfiltration, die Post-Coat-Filtration (auch Post-Coating genannt), wird vorgestellt, diskutiert und konnte im Labormaßstab realisiert werden. Die Wirkung des Post-Coatings zur vermehrten Bildung von großen Kuchenbruchstücken im Vergleich zu vergleichbaren Filterkuchen ohne Post-Coating wurde bei ausgewählten Materialpaarungen und Betriebsbedingungen festgestellt. Bei einem ausgwählten Post-Coat wurden positive Wirkungen auf das Betriebsverhalten des Testfilters im jeweils direkten Vergleich mit der herkömmlichen Filtration festgestellt.