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Für den Betrieb verfahrenstechnischer Anlagen zur Verwertung von biogenen Gasen ist es notwendig, dass die Gaszusammensetzung, insbesondere bei Spurenbegleitstoffen, innerhalb bestimmter Konzentrationsbereiche bleibt. Dies betrifft insbesondere Schwefelwasserstoff (H2S), SILOXAne und andere organische und anorganische Verbindungen. Durch die Entschwefelung des Biogases sowie die Entfernung von SILOXAnen und ggf. die weitergehende Gasreinigung (Ammoniak und VOC‘s) mit Hilfe u.a. von Aktivkohlefiltern kann die Gaszusammensetzung an die Anforderungen angepasst werden. Dies ist eine wesentliche Voraussetzung für einen stabilen und wirtschaftlichen Betrieb verfahrenstechnischer Anlagen im Umfeld der Verwertung biogener Gase.
Jedes Biogas ist mit Schwefelwasserstoff (H2S) versetzt. In Klärgasen und Deponiegasen kommen zusätzlich noch SILOXAne wie auch organischen Siliziumverbindungen vor. Diese Schadstoffe aus dem Gas zu filtern, ist Aufgabe der stationären SILOXA Aktivkohleadsorber vom Typ FAKA sowie auch der mobilen Gasreinigungs-Systeme vom Typ MAKA 700 und 1100.
Nennvolumenstrom
500 Nm³/h bis 1.700 Nm³/h
Betriebstemperatur
max. 60 °C
zul. Betriebsdruck
> -100 mbar(ü) / < 500 mbar(ü)
Geeignet für
Biogas, Klärgas, Deponiegas
Zur Fein-Entschwefelung von Biogas bietet die SILOXA mit den FAKA Aktivkohleadsorbern eine große Filterfamilie mit insgesamt 12 Typen an.
Nennvolumenstrom
250 Nm³/h bis 460 Nm³/h
Betriebstemperatur
max. 60 °C
zul. Betriebsdruck
>-5 mbar(ü) bis < 100 mbar(ü) / max. < 250 mbar (auf Anfrage)
Geeignet für
Biogas, Klärgas, Deponiegas
Der MAKA Aktivkohlefilter ist in der Gasreinigung ein ganz besonderer Adsorber. Er ist technisch so aufgebaut, dass er sehr einfach als komplettes Filterelement ausgewechselt wird, wenn die Aktivkohle gesättigt ist.
Die Biogasentschwefelung ist ein fester Bestandteil von Anlagen, welche biogene Stoffe in Energie umsetzen. Sie dient dazu, insbesondere Schwefelwasserstoff aus dem Gasgemisch zu entfernen. Bei der regenerativen Stromerzeugung mit Hilfe von Blockheizkraftwerken (BHKWs) kann im Biogas vorhandener Schwefel zu unterschiedlichen Schäden und erhöhten Betriebskosten führen. Zunächst ist H2S hoch korrosiv und schädigt generell metallische Oberflächen (Rohrleitung und Aggregate aus Metall, wie z.B. Verdichter, BHKWs, etc.). Eine erhöhte Korrosion reduziert somit u.a. die Lebensdauer der in BHKWs eingesetzten Gasmotoren und führt so zu höheren Betriebs- und Wartungskosten der gesamten Biogasanlage. Außerdem werden Schwefelverbindungen, welche im Biogas vorhanden sind, im Brennraum der eingesetzten Motoren oxidiert. Das so entstandene Schwefeloxid (SOx) kann sich im Motorenöl lösen. Gelöst im Öl finden chemische Reaktionen statt, welche zu einer Versäuerung des Motorenöls führen und die Standzeiten der Öle zum Teil erheblich reduzieren. Des Weiteren wirkt Schwefel als Katalysatorengift und verringert damit die Lebensdauer und den Wirkungsgrad der Abgasnachbehandlung des BHKWs. Die Folge sind steigende Betriebskosten und erhöhte Ausfallzeiten des BHWKs. Eine Abreinigung von Schwefelwasserstoff, die sogenannte Feinentschwefelung, ist daher ein wichtiger Bestandteil fast aller Anlagen zur Verwertung regenerativer Gase.
In Klär- und Deponiegasen können organische und nichtorganische Siliziumverbindungen vorhanden sein. Unter der Einwirkung von Hitze reagieren diese und bilden „Quarzsand“. In den Verbrennungsräumen von Gasmotoren herrschen Temperaturen von vielen hundert Grad. Wenn siloxanbelastete Deponie- oder Klärgase in den Brennkammern verwertet werden, bildet sich Siliziumoxid (SiO2, Quarz), welcher sich an den Wänden gasführender Teile der Motoren absetzt. Diese Ablagerungen sind insbesondere in den Zylindern problematisch, da sie die Reibung zwischen Zylinderwand und Kolben erhöhen. Dies führt zu einer deutlichen Verkürzung der Standzeit von Gasmotoren und erhöht den Aufwand für Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten.
Ein nicht ganz so üblicher Fall der Gasreinigung ist die Entfernung von Gasinhaltsstoffen wie Ammoniak (NH3) und flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (oft bezeichnet als VOC = engl. „volatile organic carbon“).
Ammoniak ist häufig in Abfallanlagen und Biogasanlagen z.B. mit hohem Hühnertrockenkotanteil (HTK) zu finden. Bei der energetischen Nutzung eines so belasteten Gases entstehen z.T. erheblich Stickoxidmengen (NOx), die zu Überschreitungen der Stickoxidgrenzwerte für solche Anlagen führen können. Somit ist die Reduzierung von NH3 vor der Verwertung notwendig. Hierzu eignet sich insbesondere der Waschtrockner der Firma SILOXA.
Die Reduzierung der VOC’s in biogenen Gasen ist eine eher neue Aufgabe, da neue Techniken zur Biogasnutzung empfindlich auf VOC’s regieren können. Als Beispiel sei hier die Aufbereitung von Biogas zu Erdgasqualität genannt. Werden hierfür Membrananlagen genutzt so können diese Zugesetzt werden und den Druckverlust deutlich erhöhen. Um einen erhöhten Betriebsaufwand zu vermeiden, lohnt sich hier vorab eine VOC-Entfernung aus dem Rohgas durchzuführen. Eine VOC-Reduzierung kann darüber hinaus unter bestimmten Umständen auch die Leistungsfähigkeit einer Aktivkohleentschwefelung verbessern.
Die Reinigung von Gasen kann durch unterschiedliche Anlagen und Verfahren erfolgen. Die Biogasentschwefelung und die Entfernung von SILOXAnen wird häufig mit Hilfe von Aktivkohlefiltern erreicht. Hier ist die Auslegung der Filtergröße und die Auswahl der richtigen Aktivkohle ein wesentlicher Bestandteil der Beratungsleistung der SILOXA. Dabei kann das Team der SILOXA auf viele Jahre Betriebserfahrung und eine große Zahl von Aktivkohleprodukten zurückgreifen. Insbesondere die einzigartige Kombination aus Anlagenbau und Aktivkohlehandel unter der Marke Aktivkohle24 machen die Kompetenz der SILOXA Engineering AG aus. Für jedes Projekt und jede Anfrage sucht das Vertriebsteam der SILOXA die bestmögliche Anlagenkonfiguration aus. Wichtige Entscheidungskriterien sind dabei:
Der zentrale Teil oben beschriebenen Gasreinigung ist der Aktivkohlefilter. Mit ihm begann die Geschichte der SILOXA. Im Laufe dieser nun schon über 20-jährigen Geschichte der SILOXA Engineering AG wurden 2 Grundtypen von Aktivkohlefiltern entwickelt, den MAKA (mobiler Aktivkohle-Adsorber) und den FAKA (feststehender Aktivkohle-Adsorber). Konsequent hat die SILOXA auf Qualität gesetzt und von Anfang an nur (Edel-) Stahlfilter gebaut. Mit der seit Anfang 2019 geltenden TRAS120 geben uns die Behörden und der Gesetzgeber recht.
Der MAKA ist unser Tauschfilter für Anwendungen mit kleinen bis mittleren Schadstofffrachten. Als einziger Hersteller bietet die SILOXA ihren Kunden mit einem umfangreichen Tauschpool aller verfügbarer Filtergrößen (200L, 700L, 1.100L) eine einfache und saubere Lösung für den Aktivkohlewechsel an. Die Filter werden nach Möglichkeit für eine Standzeit von etwa einem Jahr ausgelegt. Dabei kann bei allen Filtern der Verbrauch der Aktivkohle durch 3 Messstellen im Filterbett (50%, 80% und 100% der Aktivkohlefüllhöhe) überwacht werden. Ist die Aktivkohle (nahezu) verbraucht, kann die SILOXA Engineering AG einen runderneuerten Filter mit neuer Aktivkohle gefüllt liefern und nimmt den MAKA-Filter mit verbrauchter Kohle zurück. Damit wird die Stillstandszeit der Gasstrecke auf ein Minimum reduziert und das Handling der verbrauchten Aktivkohle (Absaugung, Verpackung in BigBags, Entsorgung der Kohle) wird in einer Spezialhalle der SILOXA durchgeführt. Das ist eine saubere Sache für unsere Kunden.
Der FAKA ist ein bis ins Detail durchdachter Aktivkohlefilter für mittlere bis hohe Schadgasfrachten. Die Filtergrößen variieren von 1.500L bis zu 20.000L und ist in der Twin-Variante bereits als integraler Doppelfilter ausgeführt. Als Werkstoffe kommen neben hochwertigem Edelstahl auch eine bewährte Materialkombination aus Schwarzstahl und eine innen angebrachte elektrisch leitfähige Beschichtung zum Einsatz. Diese Filter können sehr einfach und sauber entleert werden. Dafür steht der Filter auf Stützen unter die ein BigBag passt. So kann verbrauchte Aktivkohle einfach durch die Schwerkraft ohne hohen technischen Aufwand aus dem Filter entfernt werden. Zur Befüllung sind alle Filter mit Leiter und Podest versehen, so dass auch hier alle Belange des Arbeitsschutzes und des einfachen Handlings erfüllt sind. Die Vorgaben der TRAS120 (Technische Regel Anlagensicherheit) sind bei unseren Filtern erfüllt. Einzig die geforderte Bypass- oder Umgehungsmöglichkeit muss möglicherweise der Rohrleitungsbauer bauseits umsetzen. Unsere Filter kommen sowohl als Einzelfilter als auch in Reihenschaltung (Haupt-/Polizeifilter oder zur Abreinigung unterschiedlicher Schadgasanteile wie VOC und H2S) zum Einsatz. Mit unserem 2-Kammerdesign kann die Aufgabenstellung Haupt-/Sicherheitsfilter in einem Filter erreicht werden.
Optional stehen noch weitere Ausstattungen zur Verfügung. Mit Hilfe eines integrierten Krans ist bei unseren Edelstahl-FAKAs auch das Hebezeug zur Befüllung der Filter vorhanden. Eine Kreuzverrohrung schafft bei Doppelfilteranlagen die Möglichkeit eines betriebsstörungsfreien Aktivkohlewechsels. Außerdem bringt es bei der Ausführung zweier Filter mit der Funktion Hauptfilter und Polizeifilter nach einem Aktivkohlewechsel beim Hauptfilter die Möglichkeit, den voher nur schwach belasteten Polizeifilter zum Hauptfilter zu machen und den Filter mit frischer Kohle als Polizeifilter zu nutzen. Hinsichtlich der verschärften Vorschriften im Umgang mit Aktivkohlen bieten wir unseren Kunden auch weitere Optionen wie die Temperaturüberwachung an.
Die GRW ist eine Kombinationsanlage zur Gasreinigung und vorrausgehender Gaserwärmung. Die GRW bietet den Kunden eine kompakte Einheit aus Gaserwärmung, mit der die Gasfeuchte (hier: relative Feuchte) auf die Bedürfnisse der eingesetzten Aktivkohle angepasst werden kann, und je nach Größe mit einem (GRW50) bzw. zwei MAKA-Aktivkohlefiltern (GRW100, GRW200 und GRW400). Diese Kompakteinheit wird auf ein Rahmengestell gebaut, so dass Transport und Einbindung auf der Baustelle mit minimalem Aufwand möglich ist.
Der Gaskühlwäscher ist von der Funktion her eines unserer Gasentfeuchtungssysteme. Ist allerdings Ammoniak (NH3) als Begleitstoff im Gas vorhanden, so wird dieser Begleitstoff in erheblichem Maß aus dem Gas entfernt und sammelt sich in der Waschflüssigkeit der GKW. Auch wasserlösliche Kohlenwasserstoff (also Teile der sogenannten VOC’s) können zum Teil bereits im Waschtrockner GKW entfernt werden.