AT393091B - Einrichtung und verfahren zum behandeln von gasen - Google Patents

Description

AT 393 091B

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Behandeln, insbesondere zum Reinigen und gegebenenfalls Befeuchten von Gasen, bei welcher in einem Gehäuse zwischen Anschlüssen für Zuführung und Ableitung Festkörper angeordnet sind, wobei das Gehäuse wenigstens zwei voneinander getrennte Kammern aufweist, sowie auf ein Verfahren zum Behandeln, wie z. B. Reinigen, Konditionieren und gegebenenfalls Befeuchten von Gasen mit einer derartigen Einrichtung.

Aus der FR-A-2 405 086 ist ein Filter für heiße Gase bekanntgeworden, bei welchem in einer ersten Kammer Filterelemente untergebracht sind, wobei das gefilterte Material in eine zweite außenliegende Kammer abströmt, aus welcher das gereinigte Gas abgezogen werden kann. Die Filter selbst sind in konventioneller Weise aufgebaut und weisen poröse Mantelflächen auf.

Aus der CH-PS 641971 ist ein Filterelement zur Filterung von Druckluft, anderen komprimierten Gasen und Flüssigkeiten bekanntgeworden, welches zwei durchlässige Schutzmäntel aufweist, die mehrere Lagen mit unterschiedlicher Porosität zwischeneinander einschließen. Eine feinporige Lage, die bei der Verwendung das zu filternde Medium empfängt, ist an ihren Randflächen durch grobkörnigere Stützfaservliese abgedeckt. Das Filterelement weist auch eine grobkörnige Aktivkohle enthaltende grobporige Lage auf, wobei die grobkörnige Aktivkohle in mehreren Taschen angeordnet werden kann. Für die Reinigung von Abgasen, insbesondere Rauchgasen, von Schadstoffen ist es bereits bekannt, Schwebstoffe, insbesondere feinste feste Partikel, durch Zentrifugalentstauber abzuscheiden. Derartige Einrichtungen sind wartungsintensiv und erlauben es nicht insbesondere gasförmige Schadstoffe abzutrennen. Zur Entfernung von Schwefeldioxid aus Abgasen ist es bereits bekannt geworden, Einrichtungen der eingangs genannten Art zu verwenden, bei welchen als Festkörper in der Regel Kalziumoxid oder Kalziumcarbonat eingesetzt wird, wobei die eingesetzten Festkörper im Zuge der Umsetzung mit den gasförmigen Schadstoffen chemisch reagieren und in regelmäßigen Abständen erneuert bzw. regeneriert werden müssen.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine besonders einfache und kompakte Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher eine zuverlässige Abtrennung von Feststoffen und eine weitestgehende Reinigung, insbesondere auch eine biologische Reinigung, von Abgasen möglich wird. Gleichzeitig soll die Einrichtung die Möglichkeit bieten, einerseits durch Konditionieren mit verschiedensten Stoffen günstige Bedingungen für nachfolgende biologische Verfahren, andererseits einen optimalen Feuchtigkeitsgehalt des auf diese Weise vorgereinigten bzw. behandelten Gases einzustellen. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemäße Einrichtung im wesentlichen darin, daß im Gehäuse wenigstens eine Trennwand zur Ausbildung von wenigstens zwei Kammern für die Aufnahme von Festkörpern angeordnet ist, daß zwischen der Trennwand und einem Deckel des Gehäuses, ein freier Durchtrittsquerschnitt für das Überströmen des Gases aus einer Kammer in die nachfolgende Kammer ausgebildet ist, daß die Anschlüsse für die Zuführung und Ableitung des zu reinigenden bzw. zu befeuchtenden Gases unterhalb der Festkörperschüttung angeordnet sind, daß die Trennwand unterhalb da* Ebene(n) der Anschlüsse für die Zu- bzw. Ableitung des Gases in zwei Wandabschnitte übergeht, welche einen nach unten offenen Hohlraum begrenzen, und daß an den Raum unterhalb da* Festkörperschüttung eine absperrbare bzw. drosselbare Abschlämmleitung angeschlossen ist. Durch die Unterteilung des Gehäuses in eine Mehrzahl von Kammern wird die Möglichkeit geschaffen, in aufeinanderfolgoiden Kammern unterschiedliche Reinigungs- bzw. Behandlungsschritte durchzuführen. Insbesondere erlaubt es eine derartige Serienschaltung einzelner von den zu behandelnden Gasen durchströmter Kammern, in einer der Kammern, z. B. eine Befeuchtung vorzunehmen und in allen Kammern Festkörper einzusetzen, welche auf Grund der konstruktiven Ausgestaltung des Gehäuses leicht getauscht bzw. regeneriert werden können. Zu diesem Zweck weist das Gehäuse einen Deckel auf, nach dessen Abnahme die Schüttung der Festkörper zugänglich ist und für das Überströmen des Gases aus einer Kammer in die nachfolgoide Kammer ist es lediglich erforderlich, im Bereich dieses Deckels einen freien Durchtrittsquerschnitt von einer Kammer in die nächste Kammer zu gewährleisten. Dieser freie Durchtrittsquerschnitt kann hiebei im Inneren des Gehäuses als Durchbrechung des an den Deckel anschließenden Teiles der Wand ausgebildet sein. Andererseits ist es ohne weiteres möglich die Verbindung der einzelnen Kammern durch eine an den Deckel angeschlossene, Leitungen und gegebenenfalls ein Gebläse enthaltende Einrichtung herzustellen. Insbesondere für die Behandlung von Rotteabgasen, welche selbst neben einer mehr oder minder großen Belastung mit festen Schadstoffen einen hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweisen, läßt sich in einer derartigen Kammer des Gehäuses zunächst ein Auswaschen von Feststoffen durch Zuführen von Waschwasser im Gegenstrom zu den Gasen erzielen, wofür erfindungsgemäß die Anschlüsse für die Zuführung oder Ableitung des zu behandelnden, insbesondere zu reinigenden bzw. zu befeuchtenden Gases unterhalb der Festkörperschüttung angeordnet sind. Im Falle einer Zuführung von Waschwasser entsteht naturgemäß unterhalb der Festkörperschüttung ein Sumpf und es ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß unterhalb der Festköiperschüttung eine absperrbare bzw. drosselbare Abschlämmleitung angeschlossen ist, über welche die aus dem Gasstrom äbgetrennten Festkörper gesammelt ausgetragen werden können, wobei für eine ungestörte Sedimentation von Feststoffen im Sumpf die Ausbildung so getroffen ist, daß die Trennwand unterhalb der Ebene(n) der Anschlüsse für die Zu- bzw. Ableitung des Gases in zwei Wandabschnitte übergeht, welche einen nach unten offenen Hohlraum begrenzen. Ein derartiger, nach unten offener Hohlraum ermöglicht es darüberhinaus, in der Nähe des Flüssigkeitsspiegels des Sumpfes innerhalb dieses Hohlraumes weitgehend reines und feststofffreies Wasser abzuziehen, welches auf die Schüttung aufgesprüht werden kann, um auf diese Weise eine Gegenstromreinigung bzw. Befeuchtung zu erzielen. An den Wandabschnitten eines derartigen nach unten -2-

AT 393 091B offenen Hohlraumes kann Flüssigkeit nur nach Umkehr der ursprünglichen Strömungsrichtung wieder aufsteigen und innerhalb eines derartigen Hohlraumes kann die Koagulation von Schwebstoffen zu größeren Aggregaten begünstigt werden, wodurch im Inneren des Hohlraumes eine raschere Phasentrennung erzielt werden kann. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang eine Ausbildung, bei welcher der Querschnitt des Hohlraumes im wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist und ein sich parallel zur Achse des Hohlraumes erstreckender Schlitz an der tiefsten Stelle des Hohlraumes ausgebildet ist Längs derartiger vom Innenmantel eines Rohres gebildeter Wände eines Hohlraumes bildet sich hiebei eine weitestgehend laminare Strömung aus, welche die Koagulation und Sedimentation von Schwebstoffen begünstigt Gleichzeitig wird der Vorteil erzielt, daß die Einrichtung mit konstruktiv einfachen Bauteilen aufgebaut werden kann, da ein derartiger Hohlraum von einem Rohrabschnitt gebildet werden kann, dessen dem Schlitz diametral gegenüberliegende Außenseite mit der Trennwand der Kammern verbunden ist

An einen derartigen Hohlraum, in welchem die Sedimentation von Schwebstoffen rascher erfolgt, kann mit Vorteil insbesondere dann, wenn der Hohlraum in einen Sumpf eintaucht, eine Flüssigkeitsleitung angeschlossen sein, welche unter Zwischenschaltung einer Fördereinrichtung oberhalb der Festkörperschüttung in wenigstens einer Kammer mündet. Zur Aufrechterhaltung eines bestimmten Flüssigkeitsspiegels kann hiebei in besonders einfacher Weise die Ausbildung so getroffen sein, daß der Hohlraum über einen Überlauf bzw. ein Wehr mit der Flüssigkeitsleitung verbunden ist, wodurch ohne aufwendige zusätzliche Maßnahmen ein konstanter Flüssigkeitsspiegel im Hohlraum gewährleistet ist.

Insbesondere für die Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung für biologische Reinigungsverfahren und dann, wenn die Festkörper der Schüttung mit Biozönosen besiedelt sind, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Ausbildung so getroffen ist, daß in wenigstens einer Kammer innerhalb der Schütthöhe der Festkörper Heiz-und/oder Kühleinrichtungen angeordnet sind, wodurch die für die jeweilige Biozönose optimalen Lebensbedingungen gewährleistet weiden können.

Als Füllköiper können im vorliegenden Fall beliebige chemisch inerte Festkörper eingesetzt werden, wobei bevorzugt für die Körper nach Art von Raschigringen, Glaskugeln od. dgl. Verwendung finden. Im Falle von biologischen Reinigungsverfahren kann über die an die jeweiligen Kammern angeschlossenen Leitungen auch eine Zudosierung von Nährstoffen erfolgen. Bei der Verwendung eines Gebläses in der Überströmleitung von einer Kammer zu einer nächstfolgenden Kammer, entsteht je nach Strömungswiderstand der jeweiligen in der Kammer enthaltenen Schüttung eine Druckdifferenz, welche zur Ausbildung unterschiedlicher Flüssigkeitsspiegel im Sumpf benachbarter Kammern führt. In derartigen Fällen wird die erfindungsgemäße Einrichtung bevorzugt so betrieben, daß der Flüssigkeitsspiegel im Sumpf der von Trennwänden getrennten Kammern konstant gehalten wird, wodurch sichergestellt wird, daß der Flüssigkeitsspiegel immer unterhalb der Ebene der jeweiligen Anschlüsse für die Zu- und Ableitung der zu reinigenden bzw. zu befeuchtenden Gase liegt. In besonders vorteilhafter Weise wird das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt, daß wenigstens eine Kammer mit biologischem, insbesondere mikrobiellem, Material beladen wird, wobei in diesen Fällen, wie bereits oben ausgeführt, eine Thermostatierung in der jeweiligen biologisches Material enthaltenden Kammer besonders vorteilhaft ist

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Einrichtung mit zwei Kammern entsprechend der Linie (I-I) der Fig. 2 und Fig. 2 einen entsprechenden Schnitt längs der Linie (Π-Π) der Fig. 1; Fig. 3 eine schematische Darstellung des Deckelbereiches ein« abgewandelten Ausbildung nach Fig. 1 in der Darstellung nach Fig. 1, und Fig. 4 eine weitere abgewandelte Ausbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung in einer Darstellung analog der Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein Gehäuse (1) dargestellt, welches von einem Deckel (2) abgeschlossen wird. An das Gehäuse (1) ist ein Flansch (3) für den Anschluß der Zuleitung für das zu behandelnde, insbesondere zu reinigende bzw. zu befeuchtende Gas und ein weiterer Flansch (4) für den Anschluß der entsprechenden Ableitung vorgesehen. Im Inneren des Gehäuses (1) ist eine Trennwand (5) angeordnet, deren Oberkante (6) in Abstand von der Unterkante (7) des Deckels angeordnet ist, so daß ein freier Durchtrittsquerschnitt (8) für das Überströmen von Gas aus der Kammer (9) in die Kammer (10) ausgebildet wird. Die Kammern (9 und 10) sind mit ein« Schüttung von Festkörpern beschickt, wobei die Festköip« durch eine am Boden der jeweiligen Kammern (9 und 10) angeordnete Siebplatte (11) in ihrer Lage gehalten w«den. Das über den Flansch (3) eintretende Gas durchströmt zunächst die Kammer (9), in welcher die Festkörper die Funktion eines Feuchtigkeitsabscheiders unter gleichzeitiger Abscheidung von Feststoffen erfüllen. Die kondensi«ende bzw. abgeschiedene Feuchtigkeit gelangt entsprechend der Schwerkraft in einen Sumpf (12), aus welchem üb« eine Abschlämmleitung (13) Feststoffe, insbesond«e in Form einer Suspension ausgetragen werden können. Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, ist diese Abschlämmleitung (13) mit einer Drossel (14) auch zum kontrollierten Austragen von Feststoffen versehen.

Die Trennwand (5) geht in ihrem unteren B«eich in zwei Wandabschnitte (15 und 16) über, welche, an ihrem tiefsten Punkt einen Schlitz (17) für den Eintritt von Flüssigkeit aus dem Sumpf begrenzen. Die Wände (15 und 16) ergeben gemeinsam ein Rohr, wobei die dem Eintrittsschlitz (17) diametral gegenüberliegende Außenwand dieses Rohres mit der Wand (5) verbunden ist Die Wandabschnitte (15 und 16) definieren zwischen sich ein«i Hohlraum und durch die rohrförmige Ausbildung wird bei leichter Bauweise eine hohe -3-

Claims (8)

1. AT 393 091B Stabilität sichergestellt. Gleichzeitig ermöglicht es eine derartige rohrförmige Kammer, den Flüssigkeitsspiegel im Inneren des Gehäuses (1) ohne aufwendige Maßnahmen zu kontrollieren, wofür, wie in Fig. 2 dargestellt, der von den Wandabschnitten (15 und 16) gebildete Rohrabschnitt in axialer Richtung von einem Überlauf bzw. Wehr (18) begrenzt ist. Bedingt durch die geometrische Ausgestaltung des von den Wandabschnitten (15 und 16) begrenzten Hohlraumes strömt die mit Feststoffen beladene Flüssigkeit im wesentlichen laminar längs der Innenwand dieser Rohrabschnitte (15 und 16) wodurch die Koagulation zu größeren Aggregaten begünstigt wird und über den Oberlauf (18) weitestgehend feststofffreie Flüssigkeit abgezogen werden kann. Die abgezogene Flüssigkeit kann aus einem nachgeschalteten Sammelraum (19) über eine Leitung (20) und eine Pumpe (21) an der Oberseite der Kammer (9) aufgegeben werden, wodurch ein Waschen im Gegenstrom in dieser ersten Kammer (9) ermöglicht wird. Über ein in Fig. 1 dargestelltes Absperrorgan (22) kann zusätzlich auch in die Kammer (10) Flüssigkeit rückgeführt werden, wodurch eine Befeuchtung des Gasstromes bewirkt werden kann. In Fig. 2 ist zusätzlich noch ein weiteres Absperrorgan (23) in einer Frischwasserzuleitung (24) vorgesehen, über welches eine Reinigung der Schüttung in der Kammer (9) mittels Frischwasser ermöglicht wird. Bei der Ausbildung nach Fig. 3 ist in den freien Überströmquerschnitt (8) unterhalb des Deckels (2) ein Gebläse (25) eingeschaltet, wodurch die erforderliche Zirkulation bzw. Förderung des zu reinigenden bzw. zu befeuchtenden Gases auch bei relativ dichten Schüttungen sicher gewährleistet ist. Das Gebläse (25) kann, wie in Fig. 4 dargestellt, auch außerhalb des Gehäuses (1) an der Außenseite des Deckels (2) über Leitungen (26) angeschlossen sein. Bei der Verwendung eines derartigen Gebläses (25) kommt es naturgemäß zu Druckdifferenzen zwischen den Kammern (9 und 10) und es stellt sich daher unterhalb der Kammern (9 und 10) ein jeweils verschiedener Flüssigkeitsspiegel (27 bzw. 28) ein. Die Regelung des Niveaus des Flüssigkeitsspiegels unterhalb den jeweiligen Kammern (9 und 10) kann in einfacher Weise mit einem nicht dargestellten Schwimmer erfolgen und das jeweilige Niveau (27 bzw. 28) soll während des Betriebes der Vorrichtung konstant gehalten werden, um sicherzustellen, daß in der Ebene der Flansche (3 und 4) keine Flüssigkeit austreten kann. In Fig. 4 ist darüberhinaus mit (29) schematisch eine Heiz- bzw. Kühleinrichtung dargestellt, welche insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn in der Kammer (10) eine Biozönose angesiedelt ist, über welche eine biologische Reinigung des zu reinigenden Gases erfolgt. Aus dem von den Wandäbschnitten (15 und 16) begrenzten Hohlraum (30) kann wiederum in Analogie zu den Ausführungen zur Darstellung in Fig. 1 feststofffreie Flüssigkeit abgezogen werden, wobei Flüssigkeit in dem Maße abgezogen wird, um das Niveau der Flüssigkeitsspiegel (27 und 28) konstant zu halten. Sedimentierte Feststoffe können wiederum über die Abschlämmleitung (13) abgezogen werden. Die Ausbildung nach den Fig. 3 und 4 ist insbesondere bei Verwendung von biologischen Filtern besonders vorteilhaft, da hier in der Regel höhere Strömungswiderstände zu überwinden sind. PATENTANSPRÜCHE 1. Einrichtung zum Behandeln, insbesondere zum Reinigen und gegebenenfalls Befeuchten von Gasen, bei welcher in einem Gehäuse zwischen Anschlüssen für Zuführung und Ableitung Festkörper angeordnet sind, wobei das Gehäuse wenigstens zwei voneinander getrennte Kammern aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) wenigstens eine Trennwand (5) zur Ausbildung von wenigstens zwei Kammern (9,10) für die Aufnahme von Festkörpern angeordnet ist, daß zwischen der Trennwand (5) und einem Deckel (2) des Gehäuses (1) ein frei» Durchtrittsquerschnitt für das Überströmen des Gases aus einer Kammer (9) in die nachfolgende Kammer (10) ausgebildet ist, daß die Anschlüsse (3,4) für die Zuführung und Ableitung des zu reinigenden bzw. zu befeuchtenden Gases unterhalb der Festkörperschüttung angeordnet sind, daß die Trennwand (5) unterhalb der Ebene(n) der Anschlüsse (3,4) für die Zu- bzw. Ableitung des Gases in zwei Wandabschnitte (15,16) übergeht, welche einen nach unten offenen Hohlraum (30) begrenzen, und daß an den Raum unterhalb der Festkörperschüttung eine absperrbare bzw. drosselbare Abschlämmleitung (13) angeschlossen ist
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Hohlraumes (30) im wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist und daß ein sich parallel zur Achse des Hohlraumes (30) erstreckender Schlitz (17) an der tiefsten Stelle des Hohlraumes (30) ausgebildet ist. -4- AT 393 091 B
3. 3. Einrichtung nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (30) in einen Sumpf eintaucht und an den Hohlraum (30) eine Flüssigkeitsleitung angeschlossen ist, welche unter Zwischenschaltung einer Fördereinrichtung oberhalb der Festkörperschüttung in wenigstens einer Kammer (9, 10) mündet.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einer Kammer (9,10) innerhalb der Schütthöhe der Festkörper Heiz- und/oder Kühleinrichtungen (29) angeordnet sind.
5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den freien Durchtrittsquerschnitt zwischen aufeinanderfolgenden Kammern (9,10) ein Gebläse (25) eingeschaltet ist.
6. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (30) über einen Überlauf (18) bzw. ein Wehr mit der Flüssigkeitsleitung (20) verbunden ist.
7. 7. Verfahren zum Reinigen und Befeuchten von Gasen mit einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsspiegel im Sumpf der von Trennwänden (15,16) getrennten Kammern konstant gehalten wird.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Kammer (9, 10) mit biologischem, insbesondere mikrobiellem, Material beladen wird. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen