Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Feuergasen. Es ist bereits bekannt, zwecks Reinigung von Gasen dieselben durch eine Filterschicht hindurch treten zu lassen. Um insbesondere die Abgase von Hochöfen zu reinigen, hat man schon Metalldrehspäne als Füllstoff auf weisende Metallfilter in den Weg der Hoch ofengase eingeschaltet. In allen diesen Fällen fallt den Filtern aber lediglich die Aufgabe zu, die in den Gasen enthaltenen festen, organischen und anorganischen Bestandteile auf mechanischem Wege aufzufangen.
Da neben ist auch schon ein Reiniger zur Aus scheidung der Flugasche, des Staubes und der schwefligen Verbindungen ans Generator gas und Wassergas bekannt, welcher neben dem mechanischen zurückhalten von Staub und Flugasche infolge der Erhitzung von Eisenspänen auf chemischem Wege die in jenen Gasen enthaltenen Schwefelverbindungen binden kann.
Allen den bis jetzt bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Reinigen von Gasen haftet aber allgemein der Nachteil an, dass der Filter durch die von demselben auf mechani schem Wege zurückgehaltenen Stoffe bald verstopft wird, und im übrigen nicht dazu geeignet ist, Feuergase in relativvollkommener Weise von allen unerwünschten Beimischungen zu reinigen, d. h. so zu reinigen, dass diese Gase nach dem Verlassen des Filters weder Flugasche, noch Russ und Ranch, noch schäd liche G äse (schweflige Gase) in nennenswertem Masse enthalten.
Wenn daher finit Sekundär luft gemischte Feuergase, zum Beispiel zum Trocknen von bestimmten Warengattungen, wie Esswaren, verwendet werden, so leidet die Güte solcher Ware erheblich, wenn sie mit den nur ungenügend gereinigten Feuer gasen in Berührung kommen.
Demgegenüber betrifft die vorliegende Er findung ein Verfahren und eine Vorrichtung., welche nicht nur ermöglichen, die Feuergase nahezu vollkommen von schädlichen Misch gasen zu reinigen, sondern zudem eine rest lose Verzehrung von Russ, Rauch und andern in den Feuergasen enthaltenen brennbaren Teilchen zu erreichen gestatten. Es wird dies erfindungsgemäss dadurch erreicht. dass die Feuergase veranlasst werden, durch eine auf hohe Temperatur gebrachte Filterschicht hin durchzutreten, welche aus feuerfestem, nicht siiiterndeni Material mit katalytischen Eigen- schalten besteht.
Die durch diese Filterschicht hindurchgegangenen Feuergase enthalten dann nachgewiesenermassen w ewiger schädlliche Gase als diejenigen, welche gemäss den bis jetzt be kannt gewordenen Verfahren gereinigt werden.
Bei diesem Verfahren wird zweckmässig für eine solche Zuführung von Sekundärluft zu den Feuergasen gesorgt, dass die Filter schicht auf der Seite, wo die Feuergase die selbe verlassen, durch die an dieser Seite vorbeistreichende Sekundärluft gekühlt wird.
Die Vorrichtung zumn Ausführen des neuen Verfahrens weist eine Filterkammer auf, in welcher eine Filterschicht aus feuerbestän digem, nicht sinternden Material fmnit kataly tischen Eigenschaften vorgesehen ist. Dabei kann die Filterkammer zweckmässig in den obern Teil eines den Feuerungsraum un- scliliessenden Gehäuses eingebaut sein, derart, dass die Feuergase aus demn Feuerungsraume nach dem oberhalb der Filterschicht in der Filterkammer vorgesehenen Raunme gehen, von wo sie durch die Filterschicht hindurchtreten.
Anhand beiliegender Zeichnung wird das neue Verfahren beispielsweise erläutert. Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausfüh rungsform der neuen Vorrichtung, und zwar ist: Fig. 1 ein senkrechter Längsschnitt durch diese Ausführungsform, Fig. 2 ein ebensolcher Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1.
1 bezeichnet ein Gehäuse, das einen Ofen umgibt. Der Ofen weist eine Feuerbüchse 2, einen Rost 3, und einen Aschenfall 4 auf. 5 ist die Feuertüre und 6 eine Klappe, welche den Zutritt von Oberluft in die Feuerbüchse zu regeln gestattet.
In cden obern Teil des Gehäuses 1 ist eine Filterkammer 7 eingebaut, welche mit dem Feuerungsraume der Feuerbüchse 2 durch einen Kanal 8 in Verbindung steht, gegenüber welchem eine Wandung 9 vorgesehen ist. Zwischen der Wandung 9 und denn Kanal 8 ist eine Wandung mit Öffnungen 10 vor gesehen. Die Filterkammer ist nach unten durch eine wagrechte Unterlage 11 aus durch lässigem Material, beispielsweise aus gelochtem Blech, Drahtgeflecht und dergleichen, ab- geaclhlossen. Auf dieser Unterlage ist eine gasdurchlässige Schicht 12 aus feuerbestän digem, nicht sinterurlem Material mit kataly tischen Eigenschaften, zun Beispiel Sand oder Asbest oder beiden zugleich, gleiclmässig auf geschichtet.
Auf die Unterlage 11 kann auch beispielsweise zuerst eine Lage von Schamotte- steinchen, hergestellt durch Zerschlagen grösse- rerSchamottesteine iu Körnung von 10-15 mm Durchmesser, aufgelegt sein; auf diese Lage kommen Schamottesteinchen feinerer Körnung, vorzugsweise von 4-8 mm Durchmesser, zwecks besseren Ausfülleus der untersten Filterlage. Auf diese Lage von Scliamotte- steinchen von 4-8 mn Durchmesser kann auch noch eine Lage von Schamottesand ge bracht werden.
Bessere Ergebnisse werden jedoch erzielt, wenn auf die oberste Schanotte- lage in 1 cm Schiittlhölhe Asbestfasern oder Asbestwolle aufgetragen werden. Durch das Zerschlagen der Schamotte entstehen Stein ehen mit rauben Flächen.
an welchen die Asbestfasern liafteii und welche eine gute Verbindung der F ilterschieht 12 ermi>gliclien, so dass die feuerbeständige, nicht sinternde Filterschicht 12 unter dem Einflusse der durch strömenden Feuergase nicht gelockert oder verschoben wird und unerwünschte Öffnungen in derselben, welche einen unmittelbaren Durch gang der Gase ermöglichen würden,
sich nicht bilden können. Die sonst nach allen Seiten abgeschlossene Filterkammer 7 steht durch die Filterschicht 12 mit einem Raume 13 in Verbindung; an den ein Ventilator 14 ange schlossen ist. Der Raum 13 steht mit der Aussenluft durch Öffnungen 15 und Kanal 16 in Verbindung: durch diese Durchläse bann Sekundärluft. in den Ofen gelangen und dort finit den Feuergasen sich mischen.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung zuin Reinigen von Feuergasen ist die folgende Die iiu Ofen erzeugten heissen Feuergase treten, durch den Ventilator 14 angesaugt, durch den Kanal 8 und die Öffnungen 10 in die Filterkammer 7 und sind hier gezwungen, vom obern Teil dieser Kammer durch die Filterschicht 12 hindurchzugehen, wobei letz- tere Flugasche, Russ und unverbrannte Brenn stoffteilchen auffängt. Die gereinigten Feuer gase treten dann in den Raum 13 und von hier in den Ventilator 14 ein.
Unterhalb des Filters vermischen sich die Feuergase mit der Sekundärluft, die durch den Kanal 16 zuströmt. Der wagrecht ausgebreitete Filter nit bloss aufgeschütteter Filtermasse bewirkt auf mechanischem Wege eine gute dauernde Filtrierung der Feuergase, was noch dadurch befördert wird, dass die Unterlage 11 von dor unterhalb derselben vorbeiströmenden Sekun därluft gekühlt wird, so dass ein Durchhängen der Unterlage 11 und infolgedessen eine Risse und Öffnungen in der Filtermasse verur sachende Lagenveränderung dieser Masse ver mieden wird. Die Bildung von Löchern in der Filterschicht 12 wird um so mehr verhindert, als die von oben nach unten durch dieselbe bin durchtretenden Feuergase von oben auf die Filterschicht drücken und sie infolgedessen zu sammenhalten.
Es hat sich die überraschende Tatsache ergeben, dass in der Filterschicht 12, durch welche die Feuergase hindurchgehen, keine Spur voll mechanisch zurückgehaltenen Kohlen teilchen, Russ und organischer Flugasche zu finden ist. Die auf dem Filter sieh ansammelnde Masse, welche sich aus den aus den Feuer gasen ausgeschiedenen Stoffen zusammensetzt, weist keine schwarze Farbe auf, wie es der Fall sein würde, wenn sie kohlenhaltige Teile enthielte, sondern besitzt ei ne schokoladenartige Farbe.
Das lässt darauf schliessen, dass alle kohlenhaltigen Teile, welche sich in der Filter schiebt aus den Feuergasen ausscheiden, in demselben vollstzändig verzehrt, bezw. verbrannt werden. Hinter dem Filter vorgenommene Untersuchungen der Feuergase haben nicht nur einen geringen Prozentsatz an Kohlenoxyd (CO) ergeben (was erwartet werden konnte), sondern auch einen überrascbend kleinen Prozentsatz schwefliger Säure (SO2). In der beschriebenen Vorrichtung findet daher einer seits eine bessere Ausnützung des Brennstoffes durch Verzehrung der in der Flugasche noch enthaltenen kohlenstaubhaltigen Teilchen und anderseits eine Entschwefelung dieser Gase statt.
Diese Erscheinungen beweisen, dass die stark erhitzte Filterschicht nicht nur als mechanisches Mittel dient, tun die Flugasche und den Russ aufzufangen und dieselben aus den Feuergasen auszuscheiden, sondern auch gewisse chemische Reaktionen hervorruft, die sich nur erklären lassen durch eine Kontakt wirkung, bezw. katalytische Eigenschaft der Filtermasse, welche Wirkung bei der Erhit zung auf diese hohe Temperatur, auf welche die Filtermasse durch die hindurchtretenden heissen Feuergase gebracht wird, besonders wirksam ist. Diese Erhitzung der F iltermasse wird dabei bis zu einem gewissen Grade durch das vor der Filterschicht stattfindende An stauen der Feuergase unterstützt.
Die erwähn ten Erscheinungen lassen sich dadurch erklären, dass die Filtermasse, neben einer stärkeren Oxydationswirkung durch den bei der hohen Temperatur bedeutendaktiverenLuftsauerstoff, zugleich eine teilweise Trennung (Dissoziation) des überhitzten Wasserdampfes nach der C;lel- chung H2 0 =H2+0 verursacht. Dieser Sauer- stoff bewirkt wichtige chemische Reaktionen.
So verbrennt aller Kohlenstoff, d. h. der Russ und die organische Flugasche, zu Kohlenoxyd, und dieses wird dann durch weitere Oxydation in Kohlensäure verwandelt. Überdies wirkt der freie aktive Sauerstoff so auf Gase und Filter schicht ein, dass Karbonate und Sulfate gebildet werden, letztere unter Bindung der in den Feuer gasen enthaltenen schwefligen Säure an das Material der Filtermasse, vielleicht mich der Flugasche.
Der Umstand, dass bei der beschriebenen Vorrichtung die Feuergase erst nach dem Hindurchtreten durch die Filterschicht reit der Sekundärluft in Berührung kommen, bietet den Vorteil, dass die Filterfläche kleiner gernaebt werden kann, als es der Fall wäre, wenn das ganze Gemisch von Feuergasen und Sekundärluft durch den Filter hindurchgehen müsste.
Method and device for purifying flue gases. It is already known to let gases pass through a filter layer for the purpose of cleaning gases. In order to clean the exhaust gases from blast furnaces in particular, metal turnings have already been switched on as fillers to metal filters in the path of the blast furnace gases. In all of these cases, the only task of the filters is to mechanically capture the solid, organic and inorganic components contained in the gases.
There is also a cleaner for separating fly ash, dust and sulphurous compounds from the generator gas and water gas, which, in addition to mechanical retention of dust and fly ash as a result of the heating of iron filings, chemically bind the sulfur compounds contained in those gases can.
However, all the methods and devices known up to now for cleaning gases generally have the disadvantage that the filter is soon clogged by the substances retained by the same mechani cal path, and is otherwise not suitable for releasing fire gases in a relatively perfect manner from all to clean undesired admixtures, d. H. to be cleaned in such a way that after leaving the filter these gases contain neither fly ash nor soot and ranch, nor harmful gases (sulphurous gases) to a significant extent.
If, therefore, finite secondary air mixed fire gases are used, for example for drying certain types of goods, such as edibles, the quality of such goods suffers considerably if they come into contact with the insufficiently purified fire gases.
In contrast, the present invention relates to a method and a device. Which not only make it possible to purify the fire gases almost completely from harmful mixed gases, but also allow a residual consumption of soot, smoke and other combustible particles contained in the fire gases to be achieved . This is achieved according to the invention. that the fire gases are caused to pass through a filter layer brought to a high temperature, which consists of refractory, non-siding material with catalytic intrinsic switching.
The fire gases which have passed through this filter layer then have been shown to contain more eternally harmful gases than those which are cleaned according to the processes known up to now.
In this process, it is expedient to provide for a supply of secondary air to the fire gases in such a way that the filter layer on the side where the fire gases leave the same is cooled by the secondary air flowing past this side.
The device for carrying out the new method has a filter chamber in which a filter layer made of fire-resistant, non-sintering material with catalytic properties is provided. The filter chamber can expediently be built into the upper part of a housing that does not close the furnace, in such a way that the fire gases go from the furnace to the space provided above the filter layer in the filter chamber, from where they pass through the filter layer.
The new process is explained using the accompanying drawing, for example. The drawing shows an exemplary embodiment of the new device, namely: FIG. 1 is a vertical longitudinal section through this embodiment, FIG. 2 is a similar cross section along the line II-II of FIG.
1 denotes a case surrounding a furnace. The furnace has a fire box 2, a grate 3, and an ash trap 4. 5 is the fire door and 6 is a flap that allows the access of upper air to be regulated into the fire box.
In the upper part of the housing 1, a filter chamber 7 is built in, which is connected to the combustion chamber of the fire box 2 through a channel 8, opposite which a wall 9 is provided. Between the wall 9 and the channel 8, a wall with openings 10 is seen before. The filter chamber is closed at the bottom by a horizontal base 11 made of permeable material, for example made of perforated sheet metal, wire mesh and the like. A gas-permeable layer 12 of fire-resistant, non-sinter-urlem material with catalytic properties, for example sand or asbestos or both at the same time, is evenly layered on this base.
On the base 11, for example, a layer of fireclay bricks, produced by smashing larger fireclay bricks with a grain size of 10-15 mm in diameter, can first be placed; Fireclay stones of a finer grain size, preferably 4-8 mm in diameter, are placed on this layer for the purpose of better filling the bottom filter layer. A layer of firebrick sand can also be placed on top of this layer of scliamot stones 4-8 mm in diameter.
However, better results are achieved if asbestos fibers or asbestos wool are applied to the top layer of fireclay in a 1 cm layer. By smashing the fireclay, stone marriages with rough surfaces are created.
on which the asbestos fibers and which a good connection of the filters 12 allow, so that the fire-resistant, non-sintering filter layer 12 is not loosened or displaced under the influence of the flowing fire gases and undesired openings in the same, which provide an immediate passage the gases would allow
cannot form. The filter chamber 7, which is otherwise closed on all sides, is connected to a space 13 through the filter layer 12; to which a fan 14 is connected. The room 13 communicates with the outside air through openings 15 and duct 16: secondary air is blocked through these vents. get into the furnace and there the fire gases mix finitely.
The mode of operation of the described device for cleaning fire gases is as follows. The hot fire gases generated by the furnace enter, sucked in by the fan 14, through the channel 8 and the openings 10 into the filter chamber 7 and are here forced from the upper part of this chamber through the Pass through the filter layer 12, the latter catching fly ash, soot and unburned fuel particles. The cleaned fire gases then enter the room 13 and from here into the fan 14.
Below the filter, the fire gases mix with the secondary air that flows in through the duct 16. The horizontally spread filter with merely poured filter material causes a good permanent filtration of the fire gases by mechanical means, which is further promoted by the fact that the base 11 is cooled by secondary air flowing past it underneath it, so that the base 11 sags and consequently cracks and openings in the filter material causing changes in the position of this mass is avoided. The formation of holes in the filter layer 12 is prevented all the more as the fire gases passing through the same bin from top to bottom press the filter layer from above and consequently hold them together.
The surprising fact has emerged that in the filter layer 12, through which the fire gases pass, no trace of mechanically retained coals, soot and organic fly ash can be found. The mass that accumulates on the filter, which is composed of the substances separated from the fire gases, does not have a black color, as would be the case if it contained carbonaceous parts, but has a chocolate-like color.
This leads to the conclusion that all carbonaceous parts, which are pushed in the filter, are eliminated from the fire gases, completely consumed in the same, resp. to be burned. Examinations of the flue gases carried out behind the filter have shown not only a low percentage of carbon dioxide (CO) (which could be expected), but also a surprisingly small percentage of sulphurous acid (SO2). In the device described there is therefore on the one hand a better utilization of the fuel by consuming the coal dust-containing particles still contained in the fly ash and on the other hand a desulfurization of these gases.
These phenomena prove that the strongly heated filter layer not only serves as a mechanical means of catching the fly ash and soot and separating them from the fire gases, but also causes certain chemical reactions that can only be explained by a contact effect, respectively. catalytic property of the filter material, which effect when heating to this high temperature, to which the filter material is brought by the passing hot fire gases, is particularly effective. This heating of the filter material is supported to a certain extent by the accumulation of the fire gases that takes place in front of the filter layer.
The phenomena mentioned can be explained by the fact that the filter mass, in addition to a stronger oxidizing effect due to the more active oxygen in the air at the high temperature, also causes a partial separation (dissociation) of the superheated water vapor after the C; elution H2 0 = H2 + 0. This oxygen causes important chemical reactions.
So all carbon burns, i. H. the soot and the organic fly ash turn into carbon dioxide, and this is then converted into carbonic acid by further oxidation. In addition, the free active oxygen acts on the gases and the filter layer in such a way that carbonates and sulphates are formed, the latter with binding of the sulphurous acid contained in the fire gases to the material of the filter mass, perhaps the fly ash.
The fact that in the device described the fire gases come into contact with the secondary air only after they have passed through the filter layer offers the advantage that the filter surface can be sewn smaller than would be the case if the entire mixture of fire gases and secondary air were used would have to go through the filter.