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Filter zum Entstauben von Rauchgasen aus Lichtbogenöfen Die Erfindung
bezieht sich auf ein Filter zum Entstauben von Rauchgasen aus Lichtbogenöfen, mit
einer aus Feststoffteilen bestehenden Filterschicht, die von den Rauchgasen von
unten nach oben durchströmt wird.
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Ein bekanntes Filter der obengenannten Art weist zylinder- oder kegelförmig
ausgebildete Filterschichten auf, die in Axialrichtung von den Rauchgasen mit einer
Geschwindigkeit von etwa 1 bis 2 m/Sek. durchsetzt werden. Da die Durchsatzgeschwindigkeit
der Rauchgase wesentlich niedriger liegt als deren Strömungsgeschwindigkeit in den
verzweigten Porengängen des Filters, hat sich in der Praxis erwiesen, daß bei einer
solchen Durchsatzgeschwindigkeit wohl die in den Rauchgasen enthaltenen grobkörnigen
Feststoffteilchen vom Filter zurückgehalten, die feinkörnigen Feststoff- und insbesondere
Staubteilchen jedoch von den Rauchgasen mitgerissen werden. So ist es beispielsweise
nie gelungen, Rauchgase mit mehr als 500/0 Staubteilchen in der jeweiligen Größenordnung
von etwa 1 kr. ausreichend zu entstauben. Gerade solche Rauchgase treten aber bei
elektrometallurgischen Öfen häufig auf.
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Zum Reinigen der Abgase von Hochöfen ist auch ein Filter bekannt,
dessen Filtermassen in einem Abscheideraum durch geeignete Vorrichtungen fortlaufend
von oben nach unten bewegt werden. Durch entsprechende Geschwindigkeitsregelung
der Filterbewegung werden die Filterporen derart mehr oder weniger verdichtet, daß
in einer unteren Filterschicht die schweren metallischen und in einer oberen Filterschicht
die leichten, nichtmetallischen Feststoffteilchen der Rauchgase festgehalten werden.
Der groß dimensionierte und komplizierte Aufbau einer solchen Filteranlage bedingt
erhebliche Fertigungs-und Wartungskosten sowie eine beträchtliche Störanfälligkeit.
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Es ist außerdem ein zylindrisches Drehfilter bekannt, das koaxial
in eine von Rauchgasen durchströmte Rohrleitung einsetzbar und mit Filterschichten
unterschiedlicher Körnung ausgestattet ist. Filter dieser Art werden zum Reinigen
von Verbrennungsgasen benutzt, die dem Antrieb von Turbinen dienen und demzufolge
gleichfalls die Filterschichten mit so hoher Geschwindigkeit durchsetzen, daß eine
Abscheidung staubförmiger Feststoffteilchen nicht möglich ist.
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Bei anderen bekannten Vorrichtungen zum Reinigen von Luft oder Gasen
werden diese vor dem Durchsetzen eines Koksfilters gewaschen, so daß die ausgeschiedenen
Feststoffteilchen, die insbesondere bei Lichtbogenöfen einen großen Anteil des wertvol-
len
staubförmigen Einsatzmaterials enthalten, mit den Abwässern weggespült werden. Dadurch
ist eine rationelle Wiedergewinnung des wertvollen Einsatzmaterials selbst dann
nicht möglich, wenn, wie weiterhin bekannt, die Rauchgase über den Ofen durch einen
Schornstein aufgefangen sowie mittels eines Gebläses durch eine Zyklonenbatterie
zum Abscheiden der gröbsten Staubteilchen und/oder einen Kühlturm mit Wasserzerstäubung
zwecks Abkühlung hindurchgesaugt werden.
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Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ein baulich einfaches
sowie betriebssicheres Filter der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem
die Abgase von Lichtbogenöfen mit einem hohen Wirkungsgrad von Feststoffteilen gereinigt
und insbesondere die darin enthaltenen staubförmigen Bestandteile des Eins atzmateri
als zum Zwecke der Wiederverwendung ausgeschieden werden können.
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Um dies zu erreichen, kennzeichnet sich ein erfindungsgemäß ausgebildetes
Filter durch einen Filterflächenquerschnitt von 30 bis 200 m2 für eine Rauchgasmenge
von 1 m3/Sek. und durch sehr feine Feststoffteilchen in der Filterschicht mit einer
Korngröße von 2 bis 0,08 mm.
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Das Filter nach der Erfindung ist baulich einfach und daher nicht
nur billig in der Fertigung und Wartung, sondern außerdem betriebssicher. Durch
die äußerst niedrige Strömungsgeschwindigkeit der Rauchgase in den Filterschichten
in Verbindung mit deren feinverteilten und klein dimensionierten Feststoffteilchen,
die einen häufigen Richtungswechsel der Gasströmung erzwingen, ist es erstmalig
möglich, auch winzige Staubteilchen zuverlässig und in großen Mengen auszuscheiden.
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Einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient es, daß die
Filterschicht auf einer leicht geneigten Fläche angeordnet ist, die Kanäle zum Verteilen
der Rauchgase unter der Schicht enthält, wobei zum Hinleiten der Rauchgase in die
Kanäle in an sich bekannter Weise über dem Ofen ein Auffangschomstein angeordnet
und eine ein Gebläse enthaltende Leitung vom Schornstein zu den Kanälen vorgesehen
ist. Durch die Kanäle unterhalb der Filterschicht werden die Rauchgase gleichmäßig
verteilt, und die geneigte Fläche gewährleistet einen Ablauf des Regenwassers, dem
daher das Filter zum Zwecke einer wirtschaftlichen Reinigung ausgesetzt werden kann.
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Für eine zweckdienliche Weiterbildung der Erfindung sieht diese vor,
daß zwischen den Schornstein und das Gebläse ein an sich bekannter Kühlturm mit
Wasserzerstäubung zum Abkühlen der Rauchgase eingeschaltet ist und daß zwischen
dem Schornstein und den Kanälen eine an sich bekannte Zyklonenbatterie zum Abscheiden
der gröbsten Staubteilchen angeordnet ist. Durch die zusätzliche Anordnung eines
Kühlturmes sowie einer Zyklonenbatterie wird gewährleistet, daß die Filterschicht
lediglich dem Auffangen der kleineren Feststoffteilchen dienen muß und daher in
Verbindung mit der periodischen Reinigung durch Regenfälle während einer langen
Betriebszeit die ursprüngliche Porosität beibehält.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung lassen sich der nachfolgenden
Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung entnehmen, die ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäß ausgebildeten Filteranlage darstellt. Es zeigt F i g. 1 eine
schematische Ansicht mit Teilschnitten der Gesamtanlage, F i g. 2 einen vergrößerten
senkrechten Querschnitt der filtrierenden Schicht nach der Linie II-II der Fig.
1.
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Im dargestellten Beispiel beträgt die Leistung des Ferrosiliziumofens
3000 kW. Das stündliche Rauchgasvolumen beläuft sich auf etwa 30 000 ms mit einem
Staubgehalt von etwa 2 g/m3, davon mehr als 50 O/o von Teilchen unter 5 p. Die Rauchgase
werden im Schornstein 1 mit einer Temperatur von etwa 4500 C gesammelt. Sie gelangen
anschließend in einen Turm 2 und werden dort durch Wasserzerstäubung auf etwa 3000
C abgekühlt. Die Rauchgase werden durch ein Hochdruckgebläse für Staubgas 3 mit
gekühlten Lagern abgesaugt und in eine Zyklonenbatterie 4 gedrückt, wo sich die
gröbsten Teilchen abscheiden. Durch eine Verbindungsleitung 5 werden die Rauchgase
in einen Kanal 6 geführt, der unterhalb der filtrierenden Schicht 7 angeordnet ist
und während des Betriebes mit Hilfe eines Kratzers (nicht dargestellt) gereinigt
werden kann. Vom Hauptkanal 6 zweigen mehrere Leitungen 8 (F i g. 2) ab, die die
Rauchgase unter die filtrierende Schicht 7 verteilen.
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Die filtrierende Schicht 7 liegt auf einer leicht geneigten Fläche
von etwa 1800 m2. Im vorliegenden Fall besteht die Schicht aus einer unteren Lage
9 von 400 mm Höhe, die durch Quarzstücke von mehr als 250 mm Körnung gebildet ist.
Darauf liegt eine Schicht 10 von 200 mm Stärke, bestehend aus Quarzfragmenten von
40 60 mm und einer Lage 11 von 200 mm Stärke, bestehend aus Quarzkies 15 10 mm.
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Im Oberteil befinden sich zwei Schichten 12 und 13
von Quarzsand mit
einer Gesamtstärke von 40 cm, mit einer Körnung, die den Sieben 34 bis 20 der Afnorreihe
entspricht.
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Der Druckverlust der gesamten Filtrierschicht beträgt am Anfang etwa
100 mm WS und erhöht sich allmählich bis auf 400 bis 500 mm. Die filtrierende Schicht
muß dann gereinigt werden.
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Wie bereits erwähnt, genügt im allgemeinen der Regen, um die filtrierende
Schicht zu reinigen. Durch künstliche Abspritzung kann dieselbe Wirkung erzielt
werden. Falls der Regen oder die künstliche Abspritzung auf die Dauer eine Herabsetzung
des Druckverlustes nicht mehr herbeiführt, kann durch Umgraben der Schicht mit einer
Pflugschar dieser ihre ursprüngliche Porosität wieder erteilt werden.
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Falls erforderlich, kann durch eine geeignete Behandlung der Staub
aus der filtrierenden Schicht abgeschieden werden, so daß diese ihren normalen Zustand
wieder annimmt.
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Die gleiche Technik kann für die Entstaubung von Karbidöfen angewendet
werden, wobei jedoch Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden müssen, damit die Wasserreinigung
nicht zur Bildung von Krusten mit dem Kalk führt.
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Je nach der Zusammensetzung der filtrierenden Schicht und des abgeschiedenen
Staubes kann die Schicht entweder als Einsatz für den Elektroofen wieder verwendet
oder zur Abscheidung des Staubes behandelt werden, wobei der Staub getrennt gesammelt
werden kann, falls er einen wirtschaftlichen Wert besitzt.