DE102013215431B4 - Filter device, biomass gasification plant and use of an armor as a filter medium - Google Patents
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Abstract
Filtervorrichtung (8) zum Filtern von durch Vergasung von Biomasse erzeugtem Brenngas, mit einem Filterkörper (11), welcher ein Filtermedium (23) aufweist, das als Gewebe (23) ausgebildet ist, wobei das Gewebe (23) als Panzertresse ausgebildet ist.Filter device (8) for filtering fuel gas generated by gasification of biomass, comprising a filter body (11) having a filter medium (23) formed as a fabric (23), wherein the fabric (23) is formed as an armor.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung zum Filtern von durch Vergasung von Biomasse erzeugtem Brenngas, eine Biomassevergasungsanlage sowie die Verwendung einer Panzertresse als Filtermedium.The present invention relates to a filter device for filtering fuel gas produced by gasification of biomass, a biomass gasification plant and the use of an armor as a filter medium.
Biomassevergasungsanlagen, insbesondere Holzvergasungsanlagen sind seit Ende des 19. Jahrhunderts bekannt. Holzgas entsteht beispielsweise bei der Erhitzung von Holz, insbesondere Hackschnitzeln. Dies geschieht für gewöhnlich in einem Vergaser. Bevor das Holzgas einem Blockheizkraftwerk zur Erzeugung von elektrischer Energie und Wärme zugeführt wird, muss das Holzgas gefiltert werden. Dies vor allem, um eine Beschädigung des verwendeten Verbrennungsmotors zu vermeiden. Aber auch zum Schutz der Umwelt ist es erforderlich, das Holzgas zu filtern. Im Wege der Filterung werden insbesondere unerwünschte organische Substanzen aus dem Holzgas entfernt.Biomass gasification plants, in particular wood gasification plants have been known since the end of the 19th century. Wood gas is produced, for example, when heating wood, in particular wood chips. This usually happens in a carburetor. Before the wood gas is supplied to a cogeneration plant for the production of electrical energy and heat, the wood gas must be filtered. This especially to avoid damage to the internal combustion engine used. But also to protect the environment, it is necessary to filter the wood gas. In the way of filtering unwanted organic substances are removed in particular from the wood gas.
Zur Filterung ist es bekannt, Oberflächenfilter zu verwenden. Der eigentliche Trenneffekt wird bei diesen – im Gegensatz zu Tiefenfiltern – nicht durch das Filtermedium hervorgerufen, sondern durch einen Filterkuchen, der sich auf der Oberfläche des Filters bildet.For filtering, it is known to use surface filters. In contrast to depth filters, the actual separation effect is not caused by the filter medium but by a filter cake that forms on the surface of the filter.
Beispielsweise ist aus der
Die
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Filtervorrichtung bereitzustellen, welche eine längere Standzeit aufweist.The object of the present invention is therefore to provide an improved filter device which has a longer service life.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Filtervorrichtung zum Filtern von durch Vergasung von Biomasse erzeugtem Brenngas, mit einem Filterkörper, welcher ein Filtermedium aufweist, das als Gewebe ausgebildet ist, wobei das Gewebe als Panzertresse ausgebildet ist.This object is achieved by a filter device for filtering fuel gas produced by gasification of biomass, comprising a filter body having a filter medium which is formed as a tissue, wherein the tissue is designed as an armor.
Ein Gewebe, insbesondere ein Edelstahlgewebe, weist gegenüber einem Edelstahlvlies über seine Oberfläche hinweg gleichmäßigere Eigenschaften auf, was der regelmäßigen Anordnung von Kett- und Schussfäden bei einem Gewebe zu verdanken ist. Damit verschleißt das Gewebe gleichmäßig, und der erzielte Abscheidegrad ist über die Oberfläche des Gewebes hinweg gleich. Daher muss die Filtervorrichtung erst dann getauscht werden, wenn das Gewebe insgesamt verschlissen ist, sodass sich eine längere Standzeit ergibt.A woven fabric, in particular a stainless steel mesh, has more uniform properties over a stainless steel fleece over its surface, which is due to the regular arrangement of warp and weft threads in a woven fabric. Thus, the fabric wears uniformly, and the degree of separation achieved is the same across the surface of the fabric. Therefore, the filter device must be replaced only when the fabric is worn out altogether, resulting in a longer life.
Das Gewebe ist vorzugsweise ausschließlich einlagig vorgesehen.The fabric is preferably provided exclusively in one layer.
Als Biomasse kann beispielsweise Holz, insbesondere Hackschnitzel, Pferdemist, Gärereste, Klärschlamm oder ein sonstiges vergasungsfähiges Material verwendet werden.For example, wood, in particular wood chips, horse manure, fermentation residues, sewage sludge or any other gasifiable material can be used as the biomass.
Im Fall von Holz weist das Gewebe vorzugsweise eine Hitzebeständigkeit von bis zu 950° auf. Im Fall von Biomasse ausgenommen Holz weist das Gewebe vorzugsweise eine Hitzebeständigkeit von bis zu 650° auf, wobei hier die Möglichkeit besteht auch bis zu 950° hitzebeständiges Material zu verwenden.In the case of wood, the fabric preferably has a heat resistance of up to 950 °. In the case of biomass except wood, the fabric preferably has a heat resistance of up to 650 °, where it is also possible to use up to 950 ° heat-resistant material.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Gewebe einen Drahtdurchmesser von 20–100 μm, insbesondere 30–60 μm, auf.According to one embodiment, the fabric has a wire diameter of 20-100 μm, in particular 30-60 μm.
Dadurch kann ein geeigneter Filterkuchen erzeugt werden, welcher Partikel kleiner beispielsweise 5–15 μ, bevorzugt kleiner 8–10 μ aus dem Brenngas herausfiltert. Ein derartig gefiltertes Brenngas ist für Verbrennungsmotoren typischerweise geeignet.As a result, a suitable filter cake can be produced, which filters out particles smaller, for example, 5-15 μ, preferably less than 8-10 μ, from the fuel gas. Such filtered fuel gas is typically suitable for internal combustion engines.
Das Gewebe ist als Panzertresse gewebt. Eine Panzertresse ist eine besonders stabile Gewebeart.The fabric is woven as an armor tatter. An armor is a particularly stable type of fabric.
Der Filterkörper weist bevorzugt eine zylindrische Gestalt mit einer ringförmigen Grundfläche auf. Der Filterkörper kann beispielsweise einen Außendurchmesser von zwischen 100 und 200 mm, bevorzugt zwischen 130 und 170 mm aufweisen. Der Filterkörper kann beispielsweise eine Höhe von 800–1400 mm, bevorzugt 1100–1300 mm aufweisen.The filter body preferably has a cylindrical shape with an annular base. The filter body may for example have an outer diameter of between 100 and 200 mm, preferably between 130 and 170 mm. The filter body may for example have a height of 800-1400 mm, preferably 1100-1300 mm.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Gewebe ein Edelstahlgewebe und/oder eine Nickel-Eisen-Legierung.According to a further embodiment, the fabric comprises a stainless steel mesh and / or a nickel-iron alloy.
Edelstahlgewebe sind besonders hitzebeständig. Die Legierung kann beispielsweise folgende prozentuale Gewichtsanteile enthalten: 30–35% Nickel, 19–23% Chrom und mindestens 39,5% Eisen. Stainless steel mesh is particularly heat resistant. The alloy may contain, for example, the following percentages by weight: 30-35% nickel, 19-23% chromium and at least 39.5% iron.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Filterkörper ein innerhalb des Filtermediums angeordnetes erstes Stützmaterial auf, welches dazu eingerichtet ist, das Filtermedium gegen eine im Filterbetrieb der Filtervorrichtung zur Filterung des erzeugten Brenngases anliegenden Druckdifferenz abzustützen.According to a further embodiment, the filter body has a first support material arranged within the filter medium, which is set up to support the filter medium against a pressure difference applied in filter operation of the filter device for filtering the generated fuel gas.
Dadurch wird also verhindert, dass das Filtermedium im Filterbetrieb in sich zusammenfällt. Im Filterbetrieb filtert die Filtervorrichtung das von dem Vergaser erzeugte Brenngas.This prevents the filter medium from collapsing during filter operation. In filter operation, the filter device filters the fuel gas generated by the carburetor.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das erste Stützmaterial ein Lochblech.According to a further embodiment, the first support material is a perforated plate.
Löcher in dem Lochblech können beispielsweise rund oder rechteckig sein. Ein Durchmesser oder eine Kantenlänge eines solchen Lochs kann beispielsweise zwischen 1 und 15 mm betragen.Holes in the perforated plate may be, for example, round or rectangular. A diameter or an edge length of such a hole may for example be between 1 and 15 mm.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Filterkörper ein außerhalb des Filtermediums angeordnetes zweites Stützmaterial auf, welches dazu eingerichtet ist, das Filtermedium gegen eine im Rückspülbetrieb der Filtervorrichtung anliegende Druckdifferenz abzustützen.According to a further embodiment, the filter body has a second support material arranged outside the filter medium, which is set up to support the filter medium against a pressure difference present in the backwashing operation of the filter device.
Die Filtervorrichtung muss regelmäßig rückgespült werden, um zu verhindern, dass der Filterkuchen zu groß und damit das Filtern letztendlich beeinträchtigt wird.The filter device must be backwashed regularly to prevent the filter cake from becoming too large and ultimately impairing filtering.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das zweite Stützmaterial als Stützdraht ausgebildet.According to a further embodiment, the second support material is designed as a support wire.
Der Stützdraht kann spiralförmig um das Filtermedium gewickelt sein.The support wire may be spirally wound around the filter medium.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Filterkörper ein Schutzmaterial auf, welches zwischen dem ersten Stützmaterial und dem Filtermedium und/oder dem Filtermedium und dem zweiten Stützmaterial angeordnet ist.According to a further embodiment, the filter body has a protective material which is arranged between the first support material and the filter medium and / or the filter medium and the second support material.
Es können also beispielsweise ein erstes und ein zweites Schutzmaterial vorgesehen sein. Das erste Schutzmaterial kann zwischen dem ersten Stützmaterial und dem Filtermedium und das zweite Schutzmaterial zwischen dem Filtermedium und dem zweiten Stützmaterial angeordnet sein.Thus, for example, a first and a second protective material may be provided. The first protection material may be disposed between the first support material and the filter medium and the second protection material may be disposed between the filter medium and the second support material.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Schutzmaterial ein Schutzgewebe, insbesondere ein Edelstahlgewebe. Das Schutzmaterial kann Drähte mit einem Drahtdurchmesser von beispielsweise größer 200 μm aufweisen.According to a further embodiment, the protective material is a protective fabric, in particular a stainless steel fabric. The protective material may comprise wires with a wire diameter of, for example, greater than 200 μm.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Filterkörper mittels eines Kragens an einem Flansch für eine Befestigung der Filtervorrichtung an einem Filtergehäuse befestigt.According to a further embodiment, the filter body is fastened by means of a collar to a flange for attachment of the filter device to a filter housing.
Insbesondere kann die Filtervorrichtung mit ihrem Flansch in das Filtergehäuse von oben eingehängt werden. Der Flansch kann an einem Ende des Filterkörpers angeordnet sein.In particular, the filter device can be hung with its flange in the filter housing from above. The flange may be disposed at one end of the filter body.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Filterkörper an seinem einen Ende verschlossen ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ ist ein Tellerboden innerhalb des Filterkörpers zur Verstärkung desselben angeordnet.According to a further embodiment, the filter body is formed closed at one end. Additionally or alternatively, a plate bottom is disposed within the filter body for reinforcement thereof.
Insbesondere kann der Tellerboden mit dem ersten Stützmaterial verbunden sein. Der Tellerboden kann an einem Ende des Filterkörpers angeordnet sein. Der Tellerboden kann an einem Ende des Filterkörpers gegenüberliegend dem Flansch angeordnet sein. Der Tellerboden kann im Querschnitt eine U-förmige Gestalt aufweisen. Der Tellerboden verschließt den Filterkörper an seinem einen Ende.In particular, the plate floor can be connected to the first support material. The plate bottom can be arranged at one end of the filter body. The plate bottom may be disposed at one end of the filter body opposite the flange. The plate bottom can have a U-shaped cross-section. The plate bottom closes the filter body at one end.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Filtermedium mit dem ersten Stützmaterial, dem zweiten Stützmaterial und/oder dem Schutzmaterial verschweißt.According to a further embodiment, the filter medium is welded to the first support material, the second support material and / or the protective material.
Die entsprechenden ein oder mehreren Schweißnähte können punktförmig vorgesehen sein. Ferner können die Schweißnähte, auch punktförmig, entlang einer Linie beispielsweise parallel zur Mittelachse des Filterkörpers angeordnet sein. Die ein oder mehreren Schweißnähte können so ausgestaltet sein, dass sie in radialer Richtung jeweils das Filtermedium, das erste Stützmaterial, das zweite Stützmaterial und/oder das Schutzmaterial miteinander stoffschlüssig verbinden.The corresponding one or more welds may be punctiform. Further, the welds, even punctiform, along a line, for example, be arranged parallel to the central axis of the filter body. The one or more weld seams can be designed so that they connect in the radial direction in each case the filter medium, the first support material, the second support material and / or the protective material together materially.
Weiterhin wird eine Biomassevergasungsanlage, insbesondere in einer Holzvergasungsanlage, mit einer Filtervorrichtung wie vorstehend beschrieben bereitgestellt.Furthermore, a biomass gasification plant, in particular in a wood gasification plant, provided with a filter device as described above.
Ferner wird ein Verfahren zum Austausch des Filtermediums bei der vorstehend beschriebenen Filtervorrichtung bereitgestellt. Gemäß dem Verfahren wird das zweite Stützmaterial oder das Schutzmaterial aufgeschnitten und das Filtermedium hiernach ausgetauscht.Further, a method of replacing the filter medium in the above-described filter device is provided. According to the method, the second support material or the protective material is cut open and the filter medium is subsequently exchanged.
Durch das Zerschneiden wird ein Zugang zu dem Filtermedium zum Austausch desselben freizugeben. Beim Zerschneiden werden etwaige Schweißpunkte bzw. Schweißnähte mitzertrennt oder durch Herunterziehen des zweiten Stützmateri- als oder des Schutzmaterials abgerissen.The cutting will expose access to the filter medium for replacement. When cutting any welds or welds are mitzertrennt or by pulling down the second Stützmateri- or demolished the protective material.
Die für die Filtervorrichtung bestimmten Merkmale gelten entsprechend für die Biomassevergasungsanlage sowie das Verfahren, und umgekehrt.The features intended for the filter device apply mutatis mutandis to the biomass gasification plant and the method, and vice versa.
„Ein” schließt vorliegend keine Vielzahl aus.In the present case, "a" does not exclude a large number.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.Further advantageous embodiments and aspects of the invention are the subject of the dependent claims and the embodiments of the invention described below. Furthermore, the invention will be explained in more detail by means of preferred embodiments with reference to the attached figures.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.In the figures, the same or functionally identical elements have been given the same reference numerals, unless stated otherwise.
In dem Vergaser
Der Filter
Die Filtervorrichtungen
Anhand der
Die Filtervorrichtung
Weiterhin umfasst die Filtervorrichtung
Am gegenüberliegenden Ende
Sowohl der Kragen
Beispielhaft kann die Filtervorrichtung eine Höhe H von zwischen 1000 und 1500 mm, bevorzugt 1200–1300 mm aufweisen. Ein Außendurchmesser D1 des Filterkörpers
Der Aufbau des Filterkörpers
Radial nach außen – radial bezieht sich hier auf eine Mittelachse
Weiter radial nach außen folgt nun ein Filtermedium
Weiter nach radial außen ist ein zweites Schutzgewebe
In
Ist das Filtermedium
Das Lochblech
Der Stützdraht
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.Although the present invention has been described with reference to embodiments, it is variously modifiable.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- BiomassevergasungsanlageBiomass gasification plant
- 22
- Vergasercarburettor
- 33
- Filterfilter
- 44
- BlockheizkraftwerkCHP
- 55
- Filtergehäusefilter housing
- 66
- Rohseiteunfiltered side
- 77
- Reinseiteclean side
- 88th
- Filtervorrichtungfilter means
- 99
- Platteplate
- 1010
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 1111
- Filterkörperfilter body
- 1212
- Kragencollar
- 1313
- Flanschflange
- 1414
- EndeThe End
- 1515
- Innenflächepalm
- 1616
- Lochhole
- 1717
- EndeThe End
- 1818
- TellerbodenTellerboden
- 1919
- Lochblechperforated sheet
- 2020
- Lochhole
- 2121
- Mittelachsecentral axis
- 2222
- Schutzgewebeprotection fabrics
- 2323
- Filtermediumfilter media
- 2424
- Schutzgewebeprotection fabrics
- 2525
- Stützdrahtsupport wire
- 2626
- SchweißpunktWeldingSpot
- D1D1
- Durchmesserdiameter
- D2D2
- Durchmesserdiameter
- HH
- Höheheight
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