Protection Plus mit dem innovativen Korrosionsschutz

Kapazitive RF Sonde mit Vollbeschichtung als sichere Lösung für die Rauchgasreinigung

 

Kosten verursachen Füllstandsensoren bei Ausfall nicht nur durch Prozessstillstände, sondern auch, wenn ihr Austausch und die Inbetriebnahme aufwendig werden.

In Kraftwerken ist der Anspruch an die Füllstandsensoren sehr hoch, da diese sehr oft aggressiven Medien wie z.B. Schwefeloxiden und Schwermetallen oder auch Säuren ausgesetzt sind. Werden bei der Rauchgasreinigung Grenzschalter für die Staubdetektion eingesetzt, müssen diese resistent gebaut sein, um eine ausreichende Laufzeit zu generieren. Nicht selten sind die Kosten für Wartung oder Austausch der Sensoren sehr hoch, da die Qualität der im Prozess verbauten Füllstandsensoren nicht den Anforderungen entspricht und nur kurze Laufzeiten erreichen. Dies betrifft besonders die Messaufgaben in der Rauchgasreinigung in Müllheizkraftwerken.

 

Rauchgasreinigung in Müllheizkraftwerken

Ein Müllheizkraftwerk in Deutschland hatte mit starker Korrosion bei seinen Grenzstandmeldern innerhalb der Rauchgasreinigungsprozesse zu kämpfen. Rauchgase enthalten unterschiedliche Schadstoffe, wie Kohlendioxid und Kohlenmonoxid, Schwefeldioxid, Stickoxide, Salzsäure, Schwermetalle, Dioxine sowie Flugasche oder Ruß. Es handelt sich überwiegend um staubförmige Partikel mit unterschiedlicher Korngröße. Aufgrund der aggressiven Medien, die in den Prozessbehältern entstehen, wurde die verbaute Sensorik stark angegriffen. Insbesondere die Ausleger, welche den Filterstäuben direkt ausgesetzt sind, wurden so stark korrodiert, dass sie nach 1-2 Jahren Fehlfunktionen zeigten.

Hauptaufgaben während der Rauchgasreinigung sind die Entstickung, Entstaubung sowie die Entschwefelung. Diese erfolgen je nach Anlage in mehreren Stufen. Innerhalb des Müllheizkraftwerks entstehen bei der Verbrennung Rauchgase, die als erste Reinigungsstufe den Elektrofilter durchlaufen. Hier erfolgt die Abscheidung von Schwermetallen, die an die Fein- und Feinststäube gebunden sind. Anschließend erfolgen zwei Waschstufen, wobei das Auswaschen von Chlor-Verbindungen, Flurverbindungen und Schwefelsäure vorgenommen wird. Hierbei fällt auch die hochaggressive Salzsäure als Reststoff an. Es geht mit dem katalytischen Reinigungsverfahren zur Abscheidung von Stickoxiden, Dioxinen und Furanen weiter und endet im Flugstromadsorber. Er ist die letzte Reinigungsstufe vor dem Kamin und dient der Restabscheidung von verbliebenen Mengen an Schwermetallen und Schadstoffen. Erst nachdem die Rauchgase die mehrstufige Rauchgasreinigung durchlaufen haben, steht der gereinigten Abluft der Weg durch den Kamin offen.

Der Leistungsbereich solcher Anlagen kann von wenigen tausend bis zu mehreren hunderttausend Kubikmetern Rauchgas pro Stunde reichen. Für die Abscheidung des Filterstaubes in der Rauchgasreinigung wird eine beständige Rückstaumeldung benötigt, um die Anlagensicherheit dort zu gewährleisten. Bei nicht ausreichender Resistenz versagen die Sonden meist schon nach einem kurzen Lebenszyklus. Selbst Sensoren mit Edelstahlausleger werden bei dieser aggressiven Prozessumgebung angegriffen oder beschädigt. Chemikalien wie Schwefel, Salzsäure und Chlor sind in diesen Anwendungen zu aggressiv für den Edelstahl. Ein Ausfallen der Messsensorik bedeutet immer Prozessunterbrechungen und hat ein aufwändiges und kostspieliges Auswechseln der Geräte zur Folge.

 

Verlängerte Laufzeit durch erhöhte Korrosionsbeständigkeit

Die UWT hat für diese Messaufgaben in der Entstaubung von Rauchgasen den kapazitiven Füllstandgrenzschalter RFnivo® 3100 weiterentwickelt, damit er den anspruchsvollen Bedingungen gerecht wird. Sämtliche prozessberührende Teile des Sensors sind dazu komplett korrosionsresistent designt worden. Zum einen wurde der RF Ausleger mit PFA beschichtet und zum anderen wurde ein Teil des Prozessanschlussgewindes komplett aus PTFE gefertigt, damit alle prozessberührenden Teile korrosionsgeschützt sind.

 

Sondenausleger mit PFA Vollbeschichtung

Der Ausleger des RFnivo® Grenzschalters ist komplett mit PFA beschichtet. Sie ist beständig gegen nahezu alle Chemikalien und zeigt eine Temperaturfestigkeit bis 240°C. Im Gegensatz zu einer Sprühbeschichtung ist die Beschichtung der RF Sonde mit bis zu 1,5 mm um einiges stärker und hat somit mehr Schutz bei abrasiven Anwendungen.

Der RFnivo® 3100 mit PFA vollbeschichtetem Sondenausleger eignet sich somit optimal für die Grenzstandmessung in Prozessen der Rauchgasreinigung. Dabei fungiert er als Vollmelder und kann flexibel senkrecht, waagrecht oder schräg eingebaut werden. Er misst die Kapazität zwischen der Sonde und der Behälterwand. Wird der Ausleger mit Produkt bedeckt, ändert sich dadurch die Kapazität. Der Schaltpunkt wird in der Elektronik als Signal ausgegeben.

Für das Müllheizkraftwerk wurde der RFnivo® als Rückstaumelder im Abscheider der Elektrofilter installiert.

Alle RF Gerätetypen verfügen über eine aktive Ansatzkompensation, welche die Sonde unempfindlich gegen Materialablagerungen am Ausleger macht. Dies erhöht die Funktionssicherheit des kapazitiven Grenzschalters zusätzlich. Diese Active Shield Technologie wird durch die PFA Beschichtung nicht beeinträchtigt und Anbackungen, wie sie bei der Feinstaubmessung entstehen können, werden wirksam kompensiert. Zusätzlich wirkt die PFA Beschichtung der Adhäsion entgegen. Somit haben wir einen Schutz vor Korrosion, Adhäsion und Abrasion. Die Messergebnisse werden durch die Beschichtung nicht negativ beeinflusst. Gleichzeitig ist der Sensor sensibel genug, um die feinen Stäube in den Prozessen der Rauchgasreinigung zu erfassen. Die Detektion von Materialien ab einem DK-Wert > 1,5 ist problemlos möglich.

 

Prozessanschlussgewinde aus PTFE

Um einen umfassenden Schutz des prozessberührenden Sondenauslegers zu gewährleisten wurde der Teil des Prozessanschlussgewindes, welches an den Ausleger anschließt komplett aus PTFE gefertigt. Somit haben alle prozessberührenden Teile einen ausreichenden Schutz. So konnte die beschichtete RF Sonde ebenfalls in die Zwischenbehälter für die Lagerung von Filterstaub und Flugasche als Vollmelder eingesetzt werden. Dort ist auch das hochdosierte Salzsäurekondensat vorhanden, was die bisherige Messtechnik so stark angegriffen hat, dass die Ausleger teils abgefallen sind. Mithilfe der PFA Vollbeschichtung und des PTFE Anschlussgewindes sind solche Chemikalien kein Hindernis mehr. Der RFnivo® 3100 mit vollbeschichtetem Sondenausleger kann mit einer Auslegerlänge ab 200 mm bis zu 1500 mm gebaut werden und ist daher flexibel einsetzbar.

Aus der Familie der Kunststoffe ist PTFE das Material mit der Beständigkeit gegen die meisten Grundchemikalien. Außer gegen flüssiges Natrium und Fluorverbindungen ist PTFE gegen fast alle Medien auch bei höheren Temperaturen beständig. Die Korrosion am Gewinde selbst wird somit durch die spezielle Konstruktion mit Teflon® um ein vielfaches reduziert. Aufgrund der extrem niedrigen Oberflächenspannung von PTFE bleiben auch keine staubähnlichen Materialien aus den Rauchgasfiltern am Prozessanschlussgewinde haften. Außerdem bietet der kapazitive RF Grenzschalter bereits in der Standardausführung eine besonders hohe Belastbarkeit. Herrscht im Prozessbehälter Überdruck, kann dieser bis zu 25bar für den Einsatz der RF Sonde betragen.

Der kapazitive RFnivo® wurde speziell für die Grenzstanderfassung von Schüttgütern designet. Durch die individuelle Ausrichtung verfügt er daher über eine sehr gute Funktionalität in der Grenzstanderfassung der staubförmigen Partikel mit unterschiedlicher Korngröße.

 

Zukunftsweisende Technologien bei der Entstaubung von Rauchgasen

Die Inbetriebnahme war innerhalb weniger Minuten möglich ohne dass der Betreiber tief  in die physikalischen Zusammenhänge eines kapazitiven Messprinzips einsteigen musste. Die Elektronik des RFnivo® macht die Inbetriebnahme generell einfach und bedienerfreundlich. Nachdem die Sonde installiert und die Versorgungsspannung zugeschaltet wurde, kalibriert sie sich automatisch selbst und meldet durch eine Selbstüberwachung, die im Hintergrund abläuft, wenn eine Fehlfunktion der Sonde vorliegt. Das Display auf der Elektronik zeigt an, ob die Kalibrierung erfolgreich war und ob die Sonde den für die Anwendung passenden Schaltzustand hat. Zusätzlich wird die aktuell gemessene Kapazität (in pF picofarad) angezeigt. Damit kann der Betreiber Rückschlüsse auf die notwendige Sensibilität ziehen.

Um den immer strenger werdenden Umweltanforderungen gerecht zu werden sind MHKW permanent auf der Suche nach innovativen Technologien, um ihre Anlagen auf dem neuesten Stand zu halten.

Der kapazitive RF Sensor mit Vollbeschichtung ist eine neue sichere Lösung für sämtliche Anlagen, in denen es Applikationen mit einem besonders aggressiven Prozessumfeld gibt. Das ist z.B. überall dort wo eine Rauchgasreinigung stattfindet. Neben Müllheizkraftwerken sind das Biomasseanlagen, Peat- und Kohlekraftwerke. Auch für die Schlammverbrennung in Chemiewerken sowie für Sägereien mit integrierten Verbrennungsanlagen zur Energiegewinnung ist ein verbesserter Korrosionsschutz der Messsensorik in bestimmten Prozessen zur Rauchgasreinigung ein wichtiges Thema.