AT392908B - Granulatfiltereinsatz - Google Patents

Description

AT 392 908 B

Die Erfindung bezieht sich auf einen Granulatfiltereinsatz zur Abscheidung brennbarer Stoffe aus neutralen und/oder aggressiven, gasförmigen oder flüssigen Prozeßmedien technischer Anlagen und Verbrennungskraftmaschinen.

Den heute bekannten unterschiedlichsten Anlagen die Immissionsverursacher sind, stehen den gesetzlichen S Erfordernissen rechnungstragende, unterschiedlichste, sekundärwirksame, Reduktionsverfahren gegenüber. Um eine rahmensprengende Auflistung der einschlägigen Produkte und deren Einsatzbereiche zu vermeiden, kann der heutige Stand der Technik nach der Anwendung, nach Materialien wie Sande, Gewebe und flüssiger Medien, nach den mech. physik. Verfahren, wie Zentrifugen, elektrostatische Gittern und Katalyten,· nach chem. Verfahren, mit basisch/saueren Medien in fester, flüssiger und gasförmigen Anwendung und deren Kombinationen eingeteilt 10 werden. Über in letzter Zeit bekanntgewordene, speziell gefertigte Keramikvollkörper-Filtereinsätze, liegen noch nicht genügend Angaben hinsichtlich mechanischer, thermischer Festigkeiten, standzeitbestimmendes Aufnahmevermögen und Regenerierungsverhalten vor, um eine abschließende Beurteilung zu ermöglichen. Allen bekannten Verfahren gemeinsam ist ein Verbrauch von Filtermaterial (Wegwerffilter) und/oder Anfall von nicht wiederverwendbarem Entsorgungsmaterial wie Ruß, Staub, Schmutzwasser und Schlamm. 15 Aus der DE-OS 29 31424 und der DE-OS 26 23 466 sind Vorrichtungen zur Sicherung von mit brennbaren gasdurchströmten Filterbehältem gegen Flammenrückschlag sowie ein Füllmaterial für Naßentstaubungsanlagen bekannt, wobei in einem ruhendem Filterbett rein adsorptiv Verunreinigungen aus brennbaren Gasen trocken oder naß ausgefiltert und mittels einer Druckwasserspülung über Abflußhähne in Absetzbecken aufgeschwemmt werden. 20 Gemäß den Vorrichtungen nach der DE-OS 35 39 641 und der DE-OS 33 04 344 werden rein adsorptiv mittels dynamisch durch Luftstrom bzw. Schwerkraft bewegter Wirbel bzw. Fließbette gefiltert und der Filterstaub über diverse thermische oder mechanische Vorrichtungen abgesondert und entsorgt

Aufgabe der Erfindung ist es unter Optimierung der bekannten Einzelverfahren ein kombiniertes Verfahren zu schaffen, bei dem nur unter 1 % der Schwebekörper durch Ablagerung am Einsatzmantel ausgefiltert werden. 25 Der erfindungsgemäße Granulatfiltereinsatz löst die Aufgabe dadurch, daß dieser aus einem Granulatfilterbett von mindest einer Lage gleicher Korngröße, temperatur- und korrosionsbeständigem, metallisch und/oder nichtmetallischen, un- oder beschichtetem, regenerierbarem, luftdurchlässig porösem, akapillarem, preßverdichtetem Granulat von 3-100 mm Korngröße oder solchen Vermengungen, besteht

Der Erfindung liegt die Feststellung zugrunde, daß durch die Nutzung gravitativer, zentrifugaler und 30 perforativer Eigenschaften des Granulatfiltereinsatzes eine vielfach höhere Filterausbeute als gemäß dem Stand da* Technik bei gleichzeitiger Schall- und Druckreduzierung möglich ist Die bisherigen bekannten Verfahren waren rein oberflächenbezogene Adsorptiwerfahren.

Die erfinderische Absicht, bekannte Einzel- bzw. Monoverfahren zu einem kombinierten, universellen Verfahren zusammenzufassen, beruht auf der Feststellung, daß entsprechend strukturierte, zusammengestellte und 35 zu einem Einsatz zusammengefaßte Granulate, durch Nutzung bisher ungenutzter physikalischer Eigenschaften, wie z. B. gravitativ, zentrifugaler und perforativer Eignung, eine vielfach höhere FUterausbeute bei gleichzeitiger schall- und druckreduzierender Wirkung ergeben, als, mit bisher rein oberflächenbezogenen adsorptiven Verfahren, möglich ist

Diese Feststellung gilt für erfindungsgemäße Filtereinsätze aus preßverdichteten Granulatbetten, gleichwertig 40 bei gasförmigen und/oder flüssigen Prozeßmedien, unabhängig von deren chem. Zusammensetzung, Temperatur oder Strömungsfrequenzen.

Im Unterschied zu bekanntgegebenen Verfahren wie z. B. DE-OS 29 31 424 und 26 23 466, wo in ruhenden Filterbetten, rein adsorptiv Verunreinigungen aus brennbaren Gasen, trocken oder naß gefiltert, und mittels Druckwasserspülung über Abflußhähne, in Absetzbecken ausgeschwemmt werden, oder wie bei 45 DE-OS 35 39 641 und 33 04 344 wo rein adsorptiv, mittels dynamisch durch Luftstrom bzw. Schwerkraft bewegter Wirbel/Fließbette, gefiltert und über diverse thermische oder mechanische Vorrichtungen die Filterstäube abgesondert und entsorgt werden, wird im erfindungsgemäßen Filtereinsatz über 99 % gravitativ-zentrifugal-perforativ und nur unter 1 %, durch Ablagerung am Einsatzmantel (IV) ausgefiltert.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren der beiliegenden Zeichnungen 50 beschrieben.

Die Fig. 1 zeigt einen schematisch gehaltenen Schnitt durch einen Filter mit einem erfindungsgemäßen Filtereinsatz, die Fig. 2 zeigt einen Schnitt analog zu Fig. 1 mit umgekehrtem Filteraufbau, die Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt des Filtereinsatzes, die Fig. 4 zeigt ein Diagramm der Partikelabscheidung, die Fig. 5 zeigt ein Diagramm der Schallreduktion, die Fig. 6 zeigt ein Diagramm der Rückstaudrücke, die Fig. 7 zeigt ein 55 Diagramm einer eigenthermischen Regeneration und die Fig. 8 zeigt ein Diagramm einer fremdthermischen Regeneration.

Die Fig. 3 zeigt als Beispiel der Erfindung ein Filterbett mit einem, zwischen einem perforiertem Mediumeingang (IV) und einem perforierten innerem Abzug (Π) liegendem Granulatkom (A). Die erzielbaren gravitativen, zentrifugalen und perforativen Abscheidefunktionen sind wie folgt: Ein z. B. gasförmiges 60 Filtermedium wird über den Gehäuseeingang dem Filtereinsatz (IV) zugeführt. Das Medium trifft durch den perforierten Filtermantel (IV) strömend auf das Filterbettmaterial (A). Im Trichterteil (1) wird das Gas beschleunigt und am Expansionspunkt wird über einen z. B. nach außen führenden Kanal (3) ein Unterdrück -2-

AT 392 908 B (Venturiprinzip) aufgebaut. Durch diesen wird Abgas in den Kanaltrichter Fig. 3/3 angesaugt und Verunreinigungen werden angelagett

Wird das mit hoher Geschwindigkeit strömende Gas an einem Punkt (4) umgelenkt (Fig. 3) und befindet sich an diesem Punkt ein Lunker (5) so wird dieser infolge der Massenträgheit mit im Abgas mitgeführten S Verunreinigungen (Ruß) angefüllt. Diese Befüllung wird gefördert, wenn die Lunkerwandung (6) eine poröse, perforierte Struktur aufweist, durch welche Gas unter Rückhalt von Verunreinigung abströmen kann.

Entsprechend der, sich vom Filterbett Ein- zu Ausgang, reduzierenden Granulatkomgröße, verkleinert sich ebenfalls der innere, strukturelle, poröse Komaufbau und damit automatisch der erzielbare Filtergrad des Einsatzes (IV-A-B-C-II). 10 Erst der erfindungsgemäße, volumsvariable, preßverdichtete Filterbettaufbau innerhalb des perforierten Filtermantels (IV-Π) ermöglicht eine, jeweils anpaßbare, problemlösungsgerechte Ausführung des Filtereinsatzes (IV).

Bei Anwendung der Erfindung zur Erreichung max. problemlösungsgerechter Filterwirkung z. B. bei Abgas, wird neben größtmögl. Partikelabscheidung eine wesentliche Schallreduktion (Fig. S) bei, gegenüber bisherigen 15 Verfahren, reduzierten Rückstaudrücken (Fig. 6) erreicht

Die erfindungsgemäße, entsorgungsffeie Selbst- und Fremdregenerierung lt. Ansprüche ist, z. B. für Dieselabgas, vom thermischen Angebot des anströmenden Gases bzw. Regenerator abhängig. Die eigenthermische Diagrammdarstellung (Fig. 7) zeigt, daß es bei erfindungsgemäßer Anwendung der Ansprüche möglich ist, einen problemlösungsgerechten Filtereinsatz (IV) so anzupassen, daß dieser betriebsbedingt, einer 20 an 100 % gegebenen Näherung der Kenndaten (lfd. Nr. 4, und 64 - 76) von Nabert & Schön der physik. techn. Bundesanstalt Braunschweig, entspricht Fremdthermisch wird die Regenerierungszeit, temp. obergrenzenbezogen (z. B. 500 °C), von der eingesetzten Regeneratorleistung (lt. Ansprüche) bestimmt z. B. für Dieselruß:

Filteikennlinie-kristalliner-Ölkohleruß bei Regeneratorleistung 25 20 KW: 105 Min. 55 Min. 12 Min. 40 KW: 30 Min. 12 Min. 8 Min.

Fig. 4 zeigt, daß mit Reduktion fester Bestandteile von mehr als 99 % über 2820 FahrKm und max. 150 °C, 30 p = 180.9,89 Pa (Fig. 3), die Absorptionsfähigkeit des selbstreg. Filtermaterials ungleich größer ist als bisher bekannte Materialien und Verfahren.

Die Fig. 5 zeigt ein Diagramm der Schallreduktion. Die Lärmpegelreduktion um 7 bis 11 DbA bei vermindertem Gegendruck weist nach, daß das Filter eine Standard Schalldämpferanlage ersetzen kann. Die vorteilhafte Lärmreduktion ist einerseits in der kavemenartigen Struktur des Filtermat, mit wechselnden 35 Durchlaßquerschnitten und veränderlich»! Strömungsrichtungen, bei größtmögl. Oberfläche im konstruktiven Aufbau gegeben, wobei Energie ohne Gegendruckerhöhung abgebaut wird.

Die Fig. 6 zeigt die gemessene Druckdifferenz zwischen Originalanlage und R60K3 Filter. Mit max. 180.9,8 Pa Gegendruck, wird Motorleistung/Verbrauch maximiert Bei max. zul. Gegendruck bis 200.9,8 Pa und Abgastemp. t = 50 - 150 °C, kann damit im Staplerbetrieb, mit angenommenen 40 Km/h ca. 70 Betr.Stunden 40 gefahren werden, ehe das Filter regeneriert werden müßte. Bei höherer Abgastemperatur verlängert sich die Standzeit Die niedrigen Gegendrücke wurden, neben den positiven Absorptionseigenschaften des Filtermateriales, im wesentlichen durch die konstruktive Lösung, größtmöglicher Oberfläche, in Form balgartigen Einbaues, »reicht

Fig. 7: Daß eine eigenthermische Regeneration bereits bei Abgastemperaturen t = 200 - 300 °C egeben ist 45 zeigt der Druckabfall von 320 - 230.9,8 Pa zwischen Fahr-Km 4170 - 5150. Bei t= 200 °C steigt Gegendruck wieder, d. h. daß unter 200 °C keine eigenthermische Reinigung mehr gegeben ist FKm - 5150 - 5550. Diese Feststellung ist übereinstimmend mit durch K. Nabert & G. Schön, der physikalischen, techn. Bundesanstalt Biaunschweig, ermittelten Kennzahlen wie folgt z. B.

Seite 124 126 lfd. Nr. D/17 25 4 64-76 Stoff Dieselöl Schmieröl Ruß Kohlestäube Flamm-Glimm 55 100-225 535 225430 Zündtemp. °C 220-300 — 690 300-750

Fig. 8 zeigt den Verlauf einer fremdthermischen Regeneration im Anschluß an vorangegangenem Fahrtest (Fig. 7), von 5550 bzw. 8350 Km. Die Darstellung zeigt daß eine eigen- oder fremdthermische Regeneration schneller abläuft wenn mehr brennbare Ablagerungen im Filter gespeichert sind. Höherer Auslastungsgrad bedeutet längere Standzeit kürzere Regenerationszeit bedeutet kürzere Wartung. Die wesentliche Reduktion der 60 Wartungszeit ist durch die entsorgungsfreie Veraschung der Filterrückstände während der Regeneration gegeben. -3-

Claims (5)

1. AT 392 908 B PATENTANSPRÜCHE 1. Granulatfiltereinsatz zur Abscheidung brennbarer Stoffe aus neutralen und/oder aggressiven, gasförmigen oder flüssigen Prozeßmedien technischer Anlagen und Verbrennungskraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß dieser aus einem Granulatfilterbett von mindest einer Lage gleicher Korngröße, temperatur- und korrosionsbeständigem, metallisch und/oder nichtmetallischen, un* oder beschichtetem, regenerierbarem, luftdurchlässig porösem, akapillarem, preßverdichtetem Granulat von 3 bis 100 mm Korngröße oder solch Vermengungen, besteht.
2. 2. Filtereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser durch eine oder mehrere, spaltfreie, volumsvariable verdichtete Granulatlagen mit einem Bindemittel durch Pressen oder Sintern, zu einem selbsttragenden Körper geformt ist
3. 3. Filtereinsatz nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, durch einen Aufnahmebehälter mit vorzugsweise thermischer Isolierung der neben Ein- und Austrittsanschlüssen, mit Anschlüssen für zusätzliche Ein- und Anbauten, Zusatzkontroll-, Überwachungs- und Regenerationseinrichtungen und Ausrüstung versehen ist.
4. 4. Filtereinsatz nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieser als regenerierbarer Funkenfänger und/oder Schalldämpfer ausgeführt ist
5. 5. Filtereinsatz nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zusatzgerät zur technisch, chemisch, physikalisch, thermischen Druck/Schall- und Schadstoffbehandlung innerhalb oder außerhalb des Aufnahmebehälters vorgesehen ist Hiezu 5 Blatt Zeichnungen -4-