Systementwicklung für die Entfernung von Silizium aus Biogasen
06.06.2010
Im Deponie- und Klärgas befinden sich u.a. unterschiedliche gasförmige Siliziumverbindungen. Flüchtige organische Siliziumverbindungen, bei denen die Siliziumatome durch Sauerstoffatome miteinander verbunden sind, werden als Siloxane bezeichnet.
Diese ketten- oder ringförmigen Strukturen gelangen durch Waschmittel, Kosmetika, Silikonöle und Imprägniermittel in die Deponien bzw. in die Kläranlagen. Mit den Deponie- und Klärgasen werden im Zuge der Nutzung von regenerativen Energien in Verbindung mit umweltbelastenden Prozessen i.d.R. Motoren von kleinen und großen Blockheizkraftwerken (BHKW) betrieben.
Diese Biogase können in verschiedenen Stufen gereinigt werden, wobei mit den derzeit eingesetzten Systemen im wesentlichen Schwefelwasserstoffe und FCKW-Anteile adsorbiert werden. Eine Entfernung der Siloxane aus dem Biogas mit Aktivkohle erzeugt relativ hohe Betriebskosten.
Diese Siloxane werden nun im Verbrennungsraum des Motors unter den dort herrschenden Temperaturen von ca. 1000° C in Siliziumdioxid (Sand) umgewandelt, welches sich dann im Motor hauptsächlich in den Ventilen, dem Kolbenboden und den Laufbuchsen ablagern. Diese Ablagerungen führen zum Verschleiß oder sogar zum Totalausfall des Motors. Da Siliziumdioxid einen hohen Härtegrad aufweist, führen bereits geringe Konzentrationen zu erhöhtem Verschleiß, welche die Ursache für häufige und kostspielige Wartungs- und Reparaturarbeiten an den gasbetriebenen Motoren sind. Ein weiterer negativer Effekt besteht darin, dass die Lebensdauer der Abgaskatalysatoren erheblich verkürzt wird.
Zusammengefasst kann man sagen, dass bei mit Deponie- und Klärgas betriebenen Motoren die heutigen hohen Wartungs- und Reparaturkosten sowie die damit verbundene geringe Anlagenverfügbarkeit die Folgen der Umwandlung von Siloxanen in die Bildung von Siliziumdioxid im Verbrennungsraum der Motoren sind. Die Wirtschaftlichkeit und Verfügbarkeit von mit diesen Gasen betriebenen Motoren der BHKW-Anlagen werden dadurch erheblich reduziert.
Die Projektziele
Der einzig wirksame Schutz gegen die folgenschweren Ablagerungen des Siliziumdioxids in den mit Deponie- und Klärgas betriebenen Motoren liegt in der Entfernung der Siloxane aus diesen Gasen, bevor sie in den Verbrennungsraum des Motors gelangen und dort unter den hohen Temperaturen im Verbrennungsraum in Siliziumdioxid umgewandelt werden.
Keines der bisher angewendeten Verfahren zur Gasreinigung und somit zur Entfernung der Siloxane aus dem Biogas stellt eine zufrieden stellende Lösung des Problems dar.
Die Umwelttechnik Bojahr hat sich deshalb zum Ziel gesetzt, ein Verfahren zu entwickeln, welches die heutigen unzuverlässigen, komplexen Gasreinigungen von Deponie- und Klärgasen durch eine vergleichsweise einfache und kostengünstige Gasreinigung ersetzt, welche ausschließlich das Verhindern vom Eintritt der Siloxane in den Motor als oberste Priorität hat.
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Diese ketten- oder ringförmigen Strukturen gelangen durch Waschmittel, Kosmetika, Silikonöle und Imprägniermittel in die Deponien bzw. in die Kläranlagen. Mit den Deponie- und Klärgasen werden im Zuge der Nutzung von regenerativen Energien in Verbindung mit umweltbelastenden Prozessen i.d.R. Motoren von kleinen und großen Blockheizkraftwerken (BHKW) betrieben.
Diese Biogase können in verschiedenen Stufen gereinigt werden, wobei mit den derzeit eingesetzten Systemen im wesentlichen Schwefelwasserstoffe und FCKW-Anteile adsorbiert werden. Eine Entfernung der Siloxane aus dem Biogas mit Aktivkohle erzeugt relativ hohe Betriebskosten.
Diese Siloxane werden nun im Verbrennungsraum des Motors unter den dort herrschenden Temperaturen von ca. 1000° C in Siliziumdioxid (Sand) umgewandelt, welches sich dann im Motor hauptsächlich in den Ventilen, dem Kolbenboden und den Laufbuchsen ablagern. Diese Ablagerungen führen zum Verschleiß oder sogar zum Totalausfall des Motors. Da Siliziumdioxid einen hohen Härtegrad aufweist, führen bereits geringe Konzentrationen zu erhöhtem Verschleiß, welche die Ursache für häufige und kostspielige Wartungs- und Reparaturarbeiten an den gasbetriebenen Motoren sind. Ein weiterer negativer Effekt besteht darin, dass die Lebensdauer der Abgaskatalysatoren erheblich verkürzt wird.
Zusammengefasst kann man sagen, dass bei mit Deponie- und Klärgas betriebenen Motoren die heutigen hohen Wartungs- und Reparaturkosten sowie die damit verbundene geringe Anlagenverfügbarkeit die Folgen der Umwandlung von Siloxanen in die Bildung von Siliziumdioxid im Verbrennungsraum der Motoren sind. Die Wirtschaftlichkeit und Verfügbarkeit von mit diesen Gasen betriebenen Motoren der BHKW-Anlagen werden dadurch erheblich reduziert.
Die Projektziele
Der einzig wirksame Schutz gegen die folgenschweren Ablagerungen des Siliziumdioxids in den mit Deponie- und Klärgas betriebenen Motoren liegt in der Entfernung der Siloxane aus diesen Gasen, bevor sie in den Verbrennungsraum des Motors gelangen und dort unter den hohen Temperaturen im Verbrennungsraum in Siliziumdioxid umgewandelt werden.
Keines der bisher angewendeten Verfahren zur Gasreinigung und somit zur Entfernung der Siloxane aus dem Biogas stellt eine zufrieden stellende Lösung des Problems dar.
Die Umwelttechnik Bojahr hat sich deshalb zum Ziel gesetzt, ein Verfahren zu entwickeln, welches die heutigen unzuverlässigen, komplexen Gasreinigungen von Deponie- und Klärgasen durch eine vergleichsweise einfache und kostengünstige Gasreinigung ersetzt, welche ausschließlich das Verhindern vom Eintritt der Siloxane in den Motor als oberste Priorität hat.
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