Verfahren und Vorriehtung zur Gasreinigung mittelst Wassfiltern.
Die Erfindung hat ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung zur Reinigung von Gasen mittelst flüssigkeitsbenetzter Fil ter zum Gegenstand ! bei denen mit dem zu reinigenden Gasstrom zugleich ein Flüssig keitsstrom zonenweise oder in zeitlichen In- tervallen wechselnd durch das Filter getrie ben wird, und die es gestatten, bei kleinem
Druckgefälle im Filter, kleinem Energieauf- stand, kleinen Abmessungen des erforder lichen Bauraumes, eine hochgradige Reini gung oder Entstaubung von Gasen durchzu führen bei bequemer Abführung des im Filter gehnndenen Staubes.
Zugleich gestattet die Erfindung eine Selbstreinigung des Fil tors im dauernden Betrieb, so da.sseinAus- wechseln der Filter, insbesondere zur Reini gung, nicht oder nur nach sehr langen Zeiträumen erforderlich wird.
Der Erfindung gemäss wird in Riehtun,, des Gasstromes bewegte Flüssigkeit in rasch wechselnder stetiger Folge in die Poren eines kapillar wirkenden Filters eingetragen, dort rnit den Sehwebeteilchen des Gasstromes be laden und dann durch nachfolgende Flüssig keit und den Gasstrom aus dem Filter ge spült.
Das Filter zur Durchfiihrung des erfin dungsgemäBen Verfahrens besteht zweek mässig aus einer Packung aus Faser-oder
Spanmaterial, z. B. Metallwolle oder Glas wolle, Rosshaar, Watte, Filz, Asbest oder der gleichen. Diese Packung wird zwischen ge eignete Haltevorrichtungen, wie Gitter,
Netze, aus geeignetem Material, z. B. Eisen,
Kupfer, Bronze, Zink, je nach Art des zu behandelnden Gasstromes eingesetzt.
Durch das Verfahren gemäss der Erfin don ;, bei welchem zonenweise oder in zeit- lichen Intervallen wechselnd mit dem zu reinigenden Gasstrom zugleich ein Flüssigkeits- strom durch das F'ilter getrieben wird, wird erreicht, dass die Spülflüssigkeit in rasch fortlaufendem Wechselspiel die feinen Ka pillarräume der Filterpackung ausfüllt, dort zeitweise durch Kapillarkraft festgehalten wird und dabei die Schwebeteilchen des durchstreichenden zu reinigenden Gases rest los in sich aufnimmt,
worauf nach Erzielung eines gewissen Trübungsgrades der in den lEapillarrällmen haftenden Flüssigkeit letztere insgesamt durch den nachfolgenden Spülstrom und den Gasstrom aus dem Filter gedrängt wird.
Zur Bespülung des Filters kann auf der Vorderseite der Filterplatte, vom Gasstrom aus gesehen, eine intermittierend arbeitende Spritzvorrichtung für die Spülflüssigkeit angeordnet sein, die in vorzugsweise regelmässigen Zeitabschnitten die ganze Filterfläche zugleich oder auch in Abschnitten oder Zonen nacheinander bespritzt, und die zeitweise wieder abgestellt wird. Dieser Vorgang wird vorzugsweise selbsttätig gesteuert. Auch kann vor der Filterscheibe eine die Filterfläche zonenweise bestreichende Spritzvorrichtung für die Spülflüssigkeit angeordnet sein, wobei entweder die Filterscheibe vor der ruhenden, die Filterfläche zonenweise bestreichenden Spritzvorrichtung für die Spülflüssigkeit umläuft, oder wobei vor der ruhenden Filterfläche die Spritzvorrichiung umläuft oder wobei beide zugleich relativ zueinander umlaufen.
Wird der Gasstrom mit hoher Geschwin digkeit, beispielsweise 1 m in der Sekunde und darüber, durch das Filter getrieben, so ergibt sich eine hohe Reinigungswirkung des Filters mit Rücksicht auf den Umstand, dass in den feinen Zwischenräumen des Filtermaterials starke Wirbelungen des Gases auf heten, so dass die in dem Gase enthaltenen Teilchen infolge ihrer hohen kinetischen Energie dem Wege der Gasstromung nicht zu folgen vermögen, sondern gegen die feuchten Oberflächen des Filtermaterials prallen und dort haften. Dieses Haften der mit gro sser Energie aufprallenden Teilchen wird im besonderen dann begünstigt, wenn das Filtermaterial unelastisch ist, so dass die Bewe- gungsenergie der aufprallenden Staubteilchen vernichtet wird.
Anderseits wird die Reini gungswirkung begünstigt, wenn das Filtermaterial in Span-oder Bändchenform verwendet wird. Besonders günstige Wirkungen ergeben sich, wenn als Filtermaterial Bleiwolle, vorzugsweise in Bändchenform, dient. Das unelastische Blei dämpft und bremst die Bewegung der Staubteilchen, die dann nn durch den Wasserstrom abgespült werden, die Bändchenform begünstigt die Wirbelung und Ablagerung der Teilchen.
Zugleich bietet die Verwendung von Bleiwolle den Vorteil, da. es von den meisten in Betracht kommenden, zu reinigenden Gasen chemisch nicht angegriffen wird. Die Filterwirkung wird unterstützt, wenn Gas und Spülflüssigkeit im gleichen Bewegungssinn durch das Filter strömen, da hierdurch die Bewegung der Teilchen beim Eintritt sowohl wie beim Abspülen immer im gleichen Sinn erfolgt und die Bewegungsenergie der beiden Strömungen sich für den Reinigungszweck unterstützen und nicht teilweise vernichten, wie es der Fall ist, wenn Flüssigkeit und Gas in einander entgegengesetzter Richtung strömen.
Infolge der intensiven Reinigungswirkung des Filters kommt man mit dünnen Filter sehichten aus, obeispielsweise 1 cm und dar tuber, so dass der Druckabfall im Filter nur gering ist, beispielsweise, wie Versuche ergeben haben, bei einer Anlage für eine Lei stung von 7000 bis 10 000 m3 in der Stunde einem Filterdurchmesser von 1200 mm, einer Filterstärke von 10 mm, ein Druckabfall von 30 bis 40 mm Wassersäule. Dieser Druckabfall blieb auch bei einem mehrwöchigen Betrieb der Anlage ohne Reinigung des Fil ters ausser der erfindungsgemässen Selbstreinigung unverändert.
Einige Ausführungsbeispiele zur Erläu- terung der Erfindung zeigt die Zeichnung.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wechseln die Zonen des Gasdurchflusses und des Fliissigkeitsdurchflusses zeitlich und räumlich. Gas und Spülflüssigkeit strömen in gleichem Sinne durch das Filter. Das Filter 11 besteht, wie Fig. 2 in Aufsicht erken- nen lässt, aus einem geeigneten gepressten Span-oder Bändchenmaterial 12, beispielsweise Bleiwolle, die zwischen Halter 13 eingebettet ist. Das Filter ist als dünne Platte in Form einer Scheibe angeordnet und be findet sich in einer Kammer 14, die relativ zur Gasleitung 15, 16 erweitert ist.
Zweck- mässig erfolgt die Erweiterung in solchem Masse, dass die Geschwindigkeitsverminde- rung im. Filter gegen die Geschwindigkeit in der Leitung nur gering ist. Wird, wie Fig. l zeigt, die Kammer zylindrisch und die Filterplatte mit horizontaler Achse angeordnet, so ergibt sich der weitere Vorteil, dass die abströmende Spülflüssigkeit. sich im untern Teil der Kammer sammelt und nicht in die Ableitung des Gasstromes gelangt, während der Gasstrom selbst horizontal ohne Rich tungsabweichung und ohne erhebliche Ge schwindigkeitsänderungen, also, abgesehen von dem im Filter notwendig auftretenden Stramunzsverlust, nahezu verlustfrei geführt werden kann.
Hinter dem Filter können Prallbleche oder Streifen 19 angeordnet sein, die die aus dem Filter spritzende Spülflüssigkeit nach unten lenken.
Als an der Filterfläche oder deren Nähe angeordnete Vorrichtung zum zonenweise v,-echselnden Einbringen der Spülflüssigkeit in das Filter dient bei dem veranschaulichten Beispiel eine vor dem Filter umlaufende Sprüh-oder Spritzvorrichtung 18. Eine vorteilhafte Ausfiihrungsform der Antriebsvorrichtung für die Spritzvorrichtung ergibt sich, wenn als Spritzvorrichtung sich radial zur Filterscheibe erstreckende Rohre 18 mit auf den Rohren radial zur Filterscheibe verlaufenden Reihen von Spritzöffnungen die nen. Die als Spritzöffnungen dienenden
Schlitze sind in der Zeichnung rechteckig ; sie können jedoch eine beliebige andere Querschnittsform aufweisen, z. B. auch rund sein.
Werden sie, wie bei 20, einseitig an dem sich radial erstreckenden Rohr angeordnet, wie dies Fig. 3 und 4 in grösserem Massstabe zeigen, und wird die Rohrnabe 21 als Drehkopf ausgebildet, so führt die Reaktion des austretenden Wasser-oder Flüssigkeitsstrah- les ein ITmlaufen des Rohres in dem den Spritzöffnungen abgewandien Sinne herbei.
Die Sprühvorrichtung kann aus zwei oder einer beliebig grosseren Zahl von sich radial erstreckenden Rohren bestehen, die radial sich erstreckenden Arme können auch durch zum Beispiel kreisförmige, ebenfalls sprühende Verbindungsstücke verbunden sein.
Wird der Spritzvorrichtung aus dem Behälter 25, der mit einem Flüssigkeitszulauf 26 versehen ist, die Spülflüssigkeit mittelst einer aus Elektromotor 27 und Pumpe 28 bestehenden Pumpvorrichtung über die Leitnng 31 zugeführt, so setzt sich die Spritzvorrich- tung langsam in Drehung, die Spülflüssigkeit durchfliesst zonenweise nacheinander Abschnitte des Filters. Die Kapillaritat der feinen Zwischenräume des s Filtermaterials hält zunächst die Spülflüssigkeit im Filter fest.
Das Rohgas, das im Sinne der Pfeilrichtung die Kammer durchströmt, treibt zu- nachst die kapillar in den Zwischenräumen der Packung gehaltene Flüssigkeit aus und setzt zugleich in der oben beschriebenen Weise die mitgeführten Staub-oder sonsti- gen Teilchen an dem Filtermaterial ab. Un- mittelbar darauf wird die vom Gas bestri- chene Zone wieder von der Spülflüssigkeit durchströnt, die nunmehr die an dem Filtermaterial niedergeschlagenen Teilchen mit sich nach dem untern Teil der Kammer führt.
Von hier aus gelangt die Trübe durch die Ilohrleitung 32 in den Sammelbehälter 25 zurüek.
Wird der Sammelbehälter von ausrei- chender Grosse gewählt, so setzen sich die Sehwebeteilchen, die in der Regel schwerer als die Spülflüssigkeit sind, im untern Teil 35 der Kammer 25 ab und können von Zeit zu Zeit, beispielsweise durch Abnehmen des Bodens 38 nach Ablassen der Spülflüssigkeit bei 36, als Kuchen entfernt werden, der dann auf beliebige Weise getrocknet werden kann.
Die Untersuchungen haben nun ergeben, dass die Abscheidung der im Gase befindlichen Teile, sowie die Selbstreinigung des Filters erheblich begünstigt wird, wenn man als Spülflüssigkeit nicht reine Flüssigkeit, z. B. Wasser, verwendet, sondern wenn man die aus dem Filter austretende Trübe als Spülflüssigkeit verwendet, indem man sie vorzugsweise im Kreislauf durch die Absetz kammer fuhrt. Diese günstige Wirkung ist vermutlich darauf zurückzuführen, dass die Triibe eine Flüssigkeit erhöhter Viskosität darstellt, in der die aus dem Filter zu schwemmenden Teilchen besser haften. Man wird je nach den Verhältnissen die Dichte der Trübe regeln, indem man ein Rührwerk 40 über ein geeignetes Regelgetriebe 41 vom Motor 27 aus dauernd oder zeitweise antreibt.
Das Rührwerk wird einen Teil der sich absetzenden Teilchen aufwirbeln, so dass man es in der Hand hat, die Dichte der Trübe einzustellen oder zu regeln.
Die Spritzvorrichtung für die Spülflüs sigkeit kann auch ruhend angeordnet werden, wobei man sie mit Vorteil intermittierend arbeiten lässt. Ein Ausführungsbeispiel zeigen die Fig. 5 und 6. Fig. 5 zeigt, von der Filterseite aus gesehen, die ruhende Spritz- vorrichtung. Sie besteht aus einem Gitterwerk von Spritzrohren, das aus kreisbogen- förmigen Spritzstücken 45,46,47 und radial sich erstreckenden Spritzstücken 48, 49, 50 besteht.
Die Spritzstücke der Spritzvorrich tnng 44 erhalten vorzugsweise in der Stro- mungsrichtung des Gases, wie Fig. 6 im Querschnitt zeigt, Stromlinienform, so dass ein Absetzen der vom Gas mitgeführten Teilchen nur in geringem Masse stattfindet.
In diese Vorrichtung zur Zuführung der Spülflüssigkeit ist in einem der Motorstromkreise eine Zeitschalivorrichtung 55 angeordnet, die zeitweise die Spritzvorrichtung in Gang setzt, zeitweise, vorzugsweise in regelmässigen Zeitabschnitten, sie stillsetzt. Die Spülflüssigkeit durchströmt wiederum in der oben beschriebenen Weise das Filter, jedoch in seiner ganzen Erstreckung ; beim Abstellen der Spülflüssigkeit hält die Kapillarität der feinen Zwischenräume des Packmaterials Spülflüssigkeit zurück, die dann von dem Strömungsdruck des Gases oder durch die neue Spülflüssigkeit durch das Filter getrieben wird und die Verunreinigungen des Gases mitnimmt, die vorher beim Durchströmen des Gases an den benetzten Oberflächen des Packmaterials haften geblieben sind.
Während bei dem beschriebenen Beispiel der zeitweise durch die Eapillarkraft im Filter festgehaltenen Spülflüssigkeit eine Be wegung dadurch erteilt wurde, dass der Strö- mungsdruck des zu reinigenden Gases die Eapillarkraft überwandt, kann die Bewegung der Flüssigkeit auch zusätzlich dadurch unterstützt werden, dass die Zentrifugalkraft eines umlaufenden Filters auf die durch Ra- pillarkraft gehaltenen Teilchen wirkt.
Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel. In einer Kammer 84 ist eine Filterscheibe 80 angeordnet von jener Art, wie sie oben anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben ist. Die Filterscheibe wird mittelst des Elektromotors 81 in Umdrehung versetzt, und zwar mit solcher Umlaufgeschwindigkeit, dass die im Fil ter kapillar gehaltene Spülflüssigkeit nach aussen in die ringförmige Kammer 85 geschleudert wird. Die Spülflüssigkeit sammelt sich im untern Teil der Kammer und fliesst durci die Leitung 86 nach einem Absetzgefäss, beispielsweise der oben beschriebenen Art.
Vor der umlaufenden Filterscheibe befindet sich eine ruhende Spritzvorrichtung 4-1, z. B. der nach Fig. 5 und 6 beschriebenen Art ; an deren Stelle kann auch eine vorzugs- weise mit mässiger Geschwindigkeit umlau- fende Spritzvorrichtung treten. Die Spritzvorrichtung arbeitet mittelst eines in ihre Zuleitung 90 geschalteten Zeitschaltwerkes 91 intermittierend. Das zu reinigende Gas ge langt von der Leitung 88 aus in die Filterkammer 84, bewegt sich somit im gleichen Sinne wie die aus den Düsen 44 tretende Spritzflüssigkeit und wird durch die Leitung 89 abgeführt.
Die Bewegung des Gases kann mit den üblichen Mitteln erfolgen, so dass die Reinigungskammer unter Druck oder Sog steht. Eine einfache Anordnung ergibt sich. wenn auf der Welle 92 des Elektromotors zugleich ein Ventilator 94, beispielsweise Achsialventilator, zur Bewegung des Gases angeordnet ist.
Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf bestimmte Gasarten oder Arten von Spül- flüssigkeiten beschränkt. Es lassen sich Gase beliebigerArt in wirksamer Weise und mit geringem Energieaufwand schnell und bei dauernder Selbstreinigung des Filters reinigen. Heisse Gase wird man zweckmässig durch Sprühdüsen und andere Mittel abkühlen. Auch kann man die Spülflüssigkeit benutzen, um, sei es in einem Arbeitsgang oder in einem fraktionierten Verfahren, im Gase enthaltene, feste, gasförmige oder flüssige (Nebel) Teile chemisch zu behandeln, zu losen, niederzuschlagen.
So kann man das Verfahren gemäss der Erfindung verwenden, um in gewissen Anlagen, beispielsweise Hochofenanlagen, mittelst geeigneter Spülflüssigkeiten wertvolle gasförmige oder flüs- sige Kohlenwasserstoffe, z. B. Benzol, aus zuwaschen. Auch kann man anderseits als Spülflüssigkeit geeignete Losungsmittel, wie zum Beispiel Benzol, verwenden, um aus den Gasen die Kohlenwasserstoffe herauszulösen, so beispielsweise im Gase enthaltene Teer bestandieile mittelst Benzol als Spülflüssig- keit.
Als weiteres Beispiel mag angeführt sein, dass man durch Zugabe von Kalk zur Spülflüssigkeit in den Gasen enthaltene schweflige Säure chemisch zu Calciumsulfat binden kann, das dann als Gips in festem, fein zerteiltem Zustand in der Spülflüssig- keit ausfällt. Auf diese oder ähnliche Weise kann verhindert werden, dass schweflige Säure, oder bei Verwendung geeigneter Spül- flüssigkeiten oder Zusätzen zur Spülflüssigkeit andere schädliche Bestandteile in die Atmosphäre gelangen. Ausserdem kann das erfindungsgemässe Verfahren der Gasreinigung auch die Wirkung haben, dass der durch das Filter getriebene Gasstrom durch die Berührung mit Spülflüssigkeiten geeigneter Art befeuchtet oder versetzt wird.