Die PTFE-Verbundkompensatoren von Frenzelit kommen unter anderem in Entstaubungsanlagen für Gas- und Dampfturbinenkraftwerke zum Einsatz.

Bild: Pixabay, jplenio / Video: Frenzelit

PTFE-Verbundkompensatoren Im schwierigen Umfeld von Entstaubungsanlagen bestehen

20.03.2019

In Entstaubungsanlagen, die schadstoffhaltige Rauchgase aus Herstellungsprozessen der Stahlindustrie reinigen, können Kompensatoren extremen Belastungen ausgesetzt sein. Klassische Weichstoffkompensatoren halten hier oftmals nicht stand. Spezielle PTFE-Verbundkompensatoren konnten allerdings ihre Widerstandsfähigkeit beweisen.

Pulsationen des Abgasstroms sind bei Entstaubungsanlagen ein oft beobachtetes Phänomen. Sie hängen mit der Fahrweise der Anlage zusammen. Erst während des Betriebes zeigt sich in der Regel, inwieweit es zu atypischen Über- oder Unterdrucksituationen kommt, die sich in Einzelfällen zwischen +/- 100 mbar bewegen können. Pulsationen der Abgasströmung führen häufig auch zu Schwingungen, welche die Kompensatoren zusätzlich beanspruchen.

Durch die ständigen Wechseldruckbelastungen und die sich verändernde Strömung bläst sich der Kompensator auf, um sich im nächsten Augenblick aufgrund eines abermaligen Druckwechsels wieder zusammenzuziehen. Unabhängig vom Strömungsvolumen kommt es zu fortwährenden, unvorhersehbaren Kontraktionen und auch zu Schwingungen, die der Kompensator auszugleichen hat. Durch diese Überbelastung wird das Material porös und bricht schließlich.

Viele Weichstoffkompensatoren halten aus diesem Grund bei Druckwechselbelastungen an kritischen Stellen der geforderten Materialfestigkeit und 100-prozentigen Rauchgasdichtheit nicht stand. Darüber hinaus ist eine zusätzliche Belastung, hervorgerufen durch die kontinuierliche Bewegungsaufnahme des Kompensators im Betrieb, häufig ein weiteres Ausschlusskriterium für einen mit thermischer Isolation ausgeführten Weichstoffkompensator.

Pulsationen und aggressiven Medien trotzen

In vielen Entstaubungsanlagen, in denen nicht vorhersehbare Pulsationen auftraten, hat Frenzelit vorhandene Weichstoffkompensatoren durch PTFE-Verbundkompensatoren ersetzt. Bei dem eingesetzten PTFE-Verbundmaterial handelt es sich um einen widerstandsfähigen Werkstoff, der sich insbesondere durch seine mechanische Festigkeit sowie chemische Beständigkeit auszeichnet.

PTFE ist resistent gegen Schwefeldioxid (SO2), Schwefeltrioxid (SO3), Schwefelsäure (H2SO4) und viele andere aggressive Medien. Dazu gehören auch chlorwasserstoff- und dioxinhaltige Rauchgase. Gepaart mit einer Temperaturbeständigkeit von bis zu 300 °C ermöglicht das ein breites Einsatzspektrum unter der Berücksichtigung der erforderlichen Festigkeit.

Das PTFE-Verbundmaterial kommt bei Frenzelit in der Texlam-Familie zum Einsatz. Es setzt sich aus einer mehrlagigen PTFE-Gewebestruktur zusammen. Als sogenannte Sandwich-Bauweise ein- oder mehrlagig ausgeführt, ist der PTFE-Verbundkompensator für den Einsatz unter Druckwechselbelastungen, Kondensatanfall und aggressiven Medien besonders geeignet.

Gewebeschädigung durch Kondensat vermeiden

Generell negative Auswirkungen auf die Funktion von Weichstoffkompensatoren hat auch das Auftreten von Kondensation. Diese kann mitunter dann eintreten, wenn die im Pflichtenheft geforderte Materialauslegung von einer theoretischen Betriebs- beziehungsweise Abgastemperatur ausgeht, diese sich jedoch aufgrund der tatsächlichen Fahrweise der Entstaubungsanlage zu nahe am Kondensationspunkt befindet. Je näher die Temperatur des Mediums am Kondensationspunkt zwischen 100 und 110 °C liegt, desto größer ist die Gefahr einer Kondensatbildung. Die entstehende Flüssigkeit verursacht eine abnehmende Materialfestigkeit des Kompensatorgewebes.

Der PTFE-Verbundwerkstoff ist indes resistent gegen Kondensatanfall und dessen Folgen, da er auf der Mediumseite mit einem zusätzlichen PTFE-Kreuzlaminat beschichtet ist. Fehlfunktionen aufgrund von Nässe oder Feuchtigkeit sowie daraus resultierende Dochtwirkung sind laut Hersteller somit ausgeschlossen.

Ziehharmonika-Struktur und Faltenbalggeometrie

Der PTFE-Verbundwerkstoff wird als Halbzeug dem unternehmenseigenen Herstellungsprozess der PTFE-Verbundkompensatoren zugeführt. Dieses Halbzeug wird dann mit entsprechenden Werkzeugen geformt. Im Grunde ist also auch der PTFE-Verbundkompensator ein Formkompensator. Mit seiner Ziehharmonika-Struktur verfügt er über eine spezielle, formstabile Faltenbalggeometrie. Selbst Anforderungen, die im Projektstadium noch nicht von Anfang an berücksichtigt wurden, wie etwa mögliche Druckwechselbelastungen in Entstaubungsanlagen, sollen durch die Frenzelit-Lösung im Nachgang für den Betrieb erfüllt werden.

Das mit einer entsprechenden Rohrkonstruktion aufgebaute Design stabilisiert dabei die Ausführung der Kompensatoren bei den unterschiedlichen Lastfällen im Betrieb. Das Ergebnis ist eine Lebensdauer von sechs bis acht Jahren, die mit einer maximalen Gewährleistungsdauer an Frenzelit-Kunden weitergegeben werden kann.

Vielschichtige Probleme lösen

Hohe Bewegungsdynamik und Betriebszyklen, maximaler Kondensatanfall und eine vergleichsweise große Druckwechselbelastung des Abgasstroms stellen die Herausforderungen dar. Nicht immer werden derartige Aufgabenstellungen von Beginn an prognostiziert oder auch in die Spezifikation eingebracht, sodass während der Inbetriebnahme eines Projekts oftmals gewährleistungstechnische Klärung erforderlich werden kann.

Frenzelits PTFE-Verbundkompensatoren sollen dieses Problem beim Einsatz in pulsationssensiblen Entstaubungsanlagen lösen. Als Ergebnis steht eine konkrete und lösungsorientierte Auslegung mit entsprechendem Engineering und Design.

Bildergalerie

  • OEM-Ausrüstung: Das Faltenbalggewebe des Standardformkompensators hält unvorhersehbaren Pulsationen in Entstaubungsanlagen nicht stand, wird porös und muss ausgetauscht werden.

    Bild: Frenzelit

  • Der vormontierte Frenzelit-PTFE-Verbundkompensator, inklusive Rohrkonstruktion und Anschlussflansche, wird zum Einbau in die Entstaubungsanlage vorbereitet.

    Bild: Küttner

  • Der installierte PTFE-Verbundkompensator, ausgelegt für auftretende Druckwechselbelastungen und Pulsationen.

    Bild: Küttner

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