DE1607694A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung von Feststoffen aus Aerosolen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung von Feststoffen aus Aerosolen

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Description

DEUTSCHE GOLD- UND SILBER-SeHEIDEAHSTALT VORMALS Frankfurt am Main, Weissfrauenstrasse 9
Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung von Feststoffen aus
Aerosolen '
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abscheiden von Feststoffteilchen aus Aerosolen, wobei die Feststoffe nach Vorabscheidung in Fliehkraftabscheidern in einem aus mindestens 2 Kammern bestehenden Gewebefilter - vorzugsweise mit Filterflächen aus Glasgewebe - durch Rückspülung und bei gleichzeitiger Einhaltung konstanter Druckverhältnisse im gesamten System abgeschieden werden, ,
Es ist bekannt, staubhaltlge Aerosole zunächst durch Fliehkraftabscheider und anschliessend durch 2 oder mehrere Filterkammern zu leiten. Hierbei fällt der Hauptteil des Staubes in den Flieh-, kraftabseheidem an. Der hier nicht abgeschiedene, besonders feinteilige Staub wird dann anschliessend in Spezialfilteranlagen unter ganz bestimmten Voraussetzungen entfernt.
Die Nachteile dieser Spezialfilteranlagen zur Entfernung leichter Feststoffe wie feinteiliger Kieselsäure, Pigmente wie z. B. Russ, sind ebenfalls bekannt, Sie bestehen im folgenden: Wegen der hohen Betriebstemperaturen der staubhaltigen Aerosole, die bei verschiedenen Verfahren eingehalten"werden müssen, soll die Abscheidung bei möglichs.t hohen Temperaturen erfolgen. Da z* B. Russ in vielen Fällen aus Aerosolen mit hohem Taupunkt abgeschieden wird, besteht anderenfalls die Gefahr von Kondensationsschäden durch Schwefelsauerstoff verb indungen an den Apparaturen und Geweben.
Der Taupunkt derartiger Gase liegt bei 130 bis 150° C, und die Entfernung der Stäube muss daher auch zwecks Vermeidung der Desublimation schädlicher Rückstände bei einer Betriebstemperatur von mindestens 200 C vorgenommen werden.
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Derartig hohen Temperaturen sind aber die üblichen Gewebefilter nicht gewachsen^ sondern nur thermisch und chemisch beständige Gewebe wie Glasgewebe, synthetische Gewebe, z. B. auf Polyamidbasis oder Polyfluorcarbone bzw. derartige Gewebe, die zur Erhöhung der thermischen und/oder chemischen Beständigkeit mit entsprechenden Stoffen wie z. B. Graphit, Silikonen, Polyfluorcarbonen imprägniert oder beschichtet sind. Da.die genannten synthetischen Gewebe ausserordentlich kostspielig sind, werden i. a. Glasgewebe für derartige Fälle verwendet. Mit Rücksicht auf die mechanische Empfindlichkeit dieser Stoffe wird die Reinigung zur Erhaltung der Durchlässigkeit des Filtermaterials allein mittels Gegenspülung ohne mechanische Einwirkung wie z. B. Klopfung, Vib- ) ration oder Pulsation vorgenommen.
Zur Abreinigung wird die zur Reinigung bestimmte Kammer in Spülstellung geschaltet. Im regelmässigen Turnus werden so alle FiI-terkammern abgereinigt, wobei nach den bekannten Verfahren je 2 Absperrorgane, vorzugsweise Klappen, auf der Staubgas- und auf der Reingässeite, insgesamt also k Absperrorgane je Filterkammer erforderlich sind. Bei der Umschaltung von einer Kammer auf die andere treten bei der Betätigung dieser Absperrorgane Druckstösse auf, die starke mechanische Beanspruchungen am Filtergewebe hervorrufen und damit die Lebensdauer des Gewebes herabsetzen.
Weiterhin ist bekannt, den Spülstfom nach Passieren der Filterfläche als pneumatischen Förderstrom zum Transport des von den Filterflächen gespülten Staubes in einen besonderen Spülgasabscheider oder unmittelbar vor das Abscheidesystem zurückzuführen. Hierbei machen sich aber die Druckstösse bei den Umschaltvorgängen besonders nachteilig bemerkbar.
Ziel der Erfindung ist die Verlängerung der Lebensdauer der Filtergewebe, die Verbesserung der Stabilität im Betrieb des Filters und als Folge davon der Ausschluss von rückwirkenden Druckschwankungen der Filteranlagen auf die ausserordentlioh druckwellenempfindlichen Reaktoranlagen.
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Es wurde -nun* gefunden;, dassbisti die Druckschwankungen im gesamten Sy&tärif^trhd;''jegliche■ üecfranische, chemische und thermische. Beansprue'hütig de>r-Filrergewebe vermeiden lassen, durch; folgende, Varx'ah'röhsschritte, die* je nach Bedarfsfall einzelnoder in KonfbinL ui-oh angewendet werden: ·■ - - / " .,
a) durch> Konstanthaltten des Drückverlaufes in der Filteranlage sowohl beim' -A'rbeits- wie beim Spülvorgang und damit im gesamten Produktionsprozess duFeh Anwendung einer Umgehungsleitung zwischen Reingas1eltung und Staubförderleitung des. Filters, die ΐπχΐ einer, auf den Filterwiderstand fest eingestellten Druckausglöichskläppe. sowie ferne-r mit einer zwangsbetätigten Sehaltklappe ausgestattet ist, die jeweils beim Umschalten des FiI- Jj ters vom Arfaeits- auf den Spülvorgang und umgekehrt den Spülgasstrom in der Weise regelt, dass die Summe von Spülgas und Uüigelxungsgas und damit also die Fördergasmenge konstant bleibt, , Corner durch"Verwenden eines gemeinsamen Ventilators für Spül- und Pördergas derart, dass das Spülgas durch die Filterflächen hindurch gesaugt wird und zwar durch unmittelbares Rücksaugen von lieingas über die stets unverschlossenen Verbindungsstutzen . zwischen den einzelnen Filterkammern und der Reingasleitung und ferner durch Trattsportieren des von den Filterflächen abgereinigten S taubes mit dem Spülgasströin durch eine an die Filterkammer angeschlos,sene, von der Vorabscheidungszone getrennte Staubförderieitung, ' -"■■'- ■-,. ■:.
b) durch Konstanthalten der Betriebstemperatur in den Filterkammern, Rohrleitungen und Absperrorganen während des gesamten Feststoff erzeugenden und Feststoff abscheidenden Prozesses, durch äussere Beheizung sämtlicher Filterteile, auch beim Anfahren und Ab- _ ;. stellen des Feststoff erzeugenden- Prozesses,
cJ curch Rückführung des aus den Filtern gespülten Staubes im Zuge der pneumatischen Rückführung in eine Agglomeriervorrichtung, ■ die vor öder innerhalt der Reihe der Fliehkraftabscheider angeordnet ist. Bzw. durch Rückführung des aus den Filtern gespülten Staubes unmittelbar in einen der Fliehkraftabseheider. .
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BAD
Unter Agglomeriervorrichtung werden ζ. Β. verstanden: mechanische Wirbler, Prallwirbler, S trömungs wirbler, Zweits t rom wirbler,. Ko agulationsstrecke , Elektroflocker, TJltraschallf locker.
Durch die erfindungsgemässen Massnahmen wird die mechanische Beanspruchung des Filtergewebes beseitigt.
Die durch die Umgehungsleitung bewirkte, in kurzen Abständen regelmässig wiederkehrende Durchspülung der gesamten Förderleitung im Bereich des Filters verhindert nicht nur Staubablagerungen, sondern zugleich auch unzulässige, örtliche Abkühlungen mit den sich daraus ergebenden schädlichen Kondensationserscheinungen,
Dieses ist besonders wichtig bei Gasen mit hohem Feuchtigkeits — anteil und hohem Taupunkt, bei denen das Filtergewebe beim An- und Abstellen durch die von der Filterdecke herabtropfenden Kondensate sehr gefährdet und die Gasdurchlässigkeit der Gewebe durch schmierenden bzw. verhärtenden feuchten Staub stark herabgesetzt wird.
Durch die Rückführung des aus den Filtern gespülten Staubes- in das Vorabscheidungs- und Aggloraerierungssys tem wird die Koagulierung der Feststoffteilchen durch den als Agglonrerierungskeim wirkenden Filters taub nachhaltig unterstützt und damit die Filteranlage durch die erhöhte Staubvorabscheidung wesentlich entlastet.
Die Erfindung wird anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert.
In der schematischen Zeichnung Fig. 1 stellt 1 bis 3 die Vorabscheiderzone mit 3 Zyklonen und 4 bis 6 die Feinabscheidezone mit 3 FiI-*- terkammern dar. Es können auch mehr oder weniger Zyklone und mindestens 2 oder mehr Filterkammern verwendet werden. Ausserdem kann gemäss Fig. 2 in der Vorabscheidezone eine Agglomeriervorrichtung 7 zwischen die Zyklone 1a·und 2 für die Zusammenfuhrung der feinen, in dem Zyklon 1 und 1a aus dem Trägergas nicht abgeschiedenen Staubteilchen mit dem Filterstaub zum Zwecke der Teilchenvergrösserung
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angeordnet werden. Die Filterkammern A und 5 befinden sich in Arbeitsstellung, die Filterkammer ο in Spülstellung.
Das Verfahren wird im einzelnen wie folgt durchgeführts
Die söauoiaaltigen Gase treten gemäss Figur 1 aus der Rohrleitung (8) reagential in den Zyklon (l) ein und werden hier zu 50 bis 70 ^o vom Staub befreit. Die den Zyklon 1 verlassenden, sehr feine Staubteilchen enthaltenden Gase werden dann vor oder bei dem Eintritt in den Zyklon 2 (oder einen der nachfolgenden Zyklone) mit dem von den Filterkammern (4 bis. 6) kommenden Fördergas vereinigt, das die im Filter bereits abgeschiedenen und somit gröberen. Staubteilchen mit sich führt (in Figur 1 wird die Zuführung des die groDeron Teilchen enthaltenden Fördergases über Leitung 16 in Punkt 23 gezeigt) ; durch die sich bei der Vermischung und Durchwirbelung beider Gasströme ergebende Koagulation der Staubteilchen, die im wesentlichen auf der Keimwirkung der gröberen Staub— · teilchen beruht, werden die feinen Staubteilchen zu grösseren Agglomeraten zusammengeballt, die in den Zyklonen (2 und 3) weitgehend abgeschieden werden.
Gemäss Fig. 2 kann die Vorabscheidung beispielsweise auch aus A Zyklonen 1 , 1a, .2 und 3 bestehen mit einer zwischen den Zyklonen 1, la und 2, 3 eingeschalteten Agglomeriervorrichtung 7·
Über die Leitung (9) gelangen die noch mit 5 bis 10 <fo Staub beladenen Gase über die offenen Staubgaseintrittsklappen (i0a, 10b) in die konischen Teile (Aa, 5a) der in Arbeitsstellung befindlichen Filterkammern h und 5 und von dort in die an den Schlauchböden (Ab, 5b) befestigten, unten offenen Glasgewebeschläuche (Ac, 5c)» die durch ihre obere - federnde und/oder einstellbare - Befestigung (Ad, 5d) an fest eingebauten Aufhängevorrichtungen (Ae, 5e) in der erforderlichen Spannung gehalten werden. !
Die in dem Gas enthaltenen Staubteilchen werden von den FilterschlHuchen praktisch restlos zurückgehalten, während das gereinigte Gas über die Stützen (ila, TIb) in die Reingasleitung (=12) "Strömt
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und von dort zwecks Wärmeausnutzung einer weiteren Verwertung zugeführt oder abgefackelt wird. Zum Schutz der Apparaturen sind ferner Explosionsklappen an den Filterkammern selbst, wie auch an. den Staubgas- und Reingasleitungen angebracht (nicht gezeichnet).
Bei der Filterkammer (6), die sich in SpülsteXXung befindet, gelangt unter der Saugwirkung des Ventiliitors nS^Wbgereinigtes Prozessgas über den Stutzen (lic) an die Aussenseite der Filterschläuche. Das Gas strömt durch die Schläuche (6c), nimmt dabei den Filters raub auf und fördert ihn pneumatisch über den Konus (6a), die offene Staubaustrittsklappe (6f), die Filterstaubförderleitung (i3), die Drosselklappe (i4) zur Saugöffnung des Ventilators (i5)· Dieser fördert die bereits stark agglomerierten,in den Filterkammern gewonnenen Staubteilchen in das Prozessgas zurück, wo sie als Keime in den Zyklonen 2, 3 bzw. Agglomiervorriehtung 7 eine verstärkte koagulierende Wirkung auf die feinen, in den Zyklonen 1 (Fig. 1), bzw. 1 , Ta (Fig. 2) nicht abgeschiedenen Staubteilchen ausüben.
Durch die saugseitige Anordnung des Ventilators (15) werden auf der Reingasseite der Filterkammern jeweils die Spülgas- und Reingasklappen überflüssig. Hierdurch wird nicht nur der mechanische Teil der Filteranlagen wesentlich vereinfacht, die Anlage wird vielmehr gleichzeitig von unkontrollierbare Druckschwankungen erzeugenden Elementen befreit und dazu noch weit weniger störanfällig.
Bei der Umschaltung der Kammer (6) von der Arbeitsstellung auf die Spülstellung wird staubgasseiti'g die Klappe ("1Oc) geschlossen und gleichzeitig die S taubaust rittslclappe (6f) etwas verzögert geöffnet, so dass keine Kurzschluss strömungen auftreten. Der Ventilator (15) saugt dann wie vorbeschrieben Prozessgas als Spülgas aus der Reingasleitung (12) über den Stutzen {ITc)1 die Schläuche (Oc). und die offene Klappe (6f) über die Leitung ("13) an.
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Um die Druckstösse bei der Urnschaltungvon einer Filterkammer auf die andere, die im regelmässigen, zeitlich einstellbaren Turnus durchgeführt wird, während aer Arbeits-,-'Spul und Fördervorgänge^ sowie rückwirkende Druckwellen auf die ausserordentlich empfindliehen Reaktoren zu vermeiden, vor allem jegliche mechanische Beanspruchung der Filterge\i.rebe zu verhindern, ist die Reingasleitung (.12) mit der Staubförderleitung (13) durch eine Umgehungsleitung (17) Verbunden,, so dass der Spülgasstrom zum Ventilator (15) während des Umschaltvorganges aufrecht erhalten bleibt. Da dieUmgehungsleitung "("17) an den Beginn der Förderleitung ("13) angeschlossen ist, werden durch die in kurzen Abständen wiederkehrenden Durchspülungen der Förderleitung Staubablagerungen und schädliche orτliehe Abkühlungen wirksam verhindert. In der. Umgehungsleitung (I?) ist hierzu eine Drückausgleichsklappe (18) vorgesehen, die aui den in den Filterlcammern vor'r-ändeiien Schlauehwiderstand ein-Gesiel.t ist, ferner eine zwangsgesteuerte Schaltkiappe (i"9) die jeweils bei der umschaltung von einer Kammer auf die andere gegenläufig zu den Staubaüstrirtsklappen (4f, 5f» 6f) betätigt wird, um während des Umschaitvorganges den Weg. für den Spülgasstrom über die Umgehungsleitung freizugeben. Durch das Zusammenwirken der beiden Filterabsperrorgane mit der entsprechend gesteuerten Schaltklappe in der Umgehungsleitung wird auch beim Umschalten ein Druckausgleich erzielt. "'■-"-.. · :
Die Beheizung der Filterkammern (4, 5, 6) erfolgt durch das lieizsystem 20, die Beheizung der Rohrleitungen und Absperrorgane im Bereich des Filters wird entsprechend durchgeführt.
Die Absperrorgane können mit Hilfe von Programmschaltwerken betätigt werden» So erfolgt die Programmierung auf mechanischem, elek- , trischem, pneumatischem, hydraulischem Wege oder mit Hilfe einer Kombination dieser Möglichkeiten. Als besonders bevorzugt hat sich eine elektropneuniatische Steuerungs- und Betätigüngsanrage erwiesen und zwar durchProgrammschaltwerke in Verbindung mit Verzögerungsschaltwerlcen. Hierdurch wird eine Verstellung der Programmzeiten und die Einstellung optimaler Betriebsverhältnisse ermöglicht.
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ISO/694
Bei den nach diesem Abscheideverfahren in Betrieb befindlichen Filteranlagen wurde eine Schlauchhaltbarkeit von bis zu k Jahren erzielt.
J*:vC!.-0 C/.n BAD
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Claims (5)

  1. ι \i \s t
    P ä t e η ta a s ρ _r ü c h e
    i) Verfahren zur Abscheidung yon Feststoffen aus Aerosolen durch " Vorabscheiden der FeststofTteile in Fliehkraftabscheidern, Feinreinigung in 2 oder mehreren. Folterkammern und Spülung der FiIterkamniern mit Spülgas, gekennzeichnet durch folgende Schritte einzeln oder in Kombination und zwar dadurch, dass
    a) der Druekveriauf in der Filteranlage sowohl beim Arbeitswie beim Spülvorgang damit in dem gesamten Produktionsprozess konstant gehalten wird, durch Anordnung einer Umgehungsleitung zwischen Heingasleitung und Förderleitung des Filters, die mit einer auf den Filterwiderstand fest eingestellten Druckausgleichsklappe' sowie ferner mit einer zwangsbetätigten Schaltlclappe ausgestattet ist, um beim Umschalten, des filters vom Arheits- auf:. den Spülyorgang und ' umgekehrt den Spülgässtrom über die Umgehungsleitung der Förderleitung zuzuführen und damit die Fördergasmenge konstant zu halten, ferner durch Verwenden eines gemeinsamen Ventilators für Spül- und Fördergas derart, dass das Spülgas durch die Filterflächen hindurchgesaugt wird, und zwar durch unmittelbares Rüclcsaugen von Reingas über die stets unverschlossenen Verbindungsstutzen zwischen den einzelnen Filterkammern und der Reingasleitung und durch Transportieren des von den Filterflachen abgereinigten Staubes mit dem Spülgasstrom durch eine an die Filterkammer angeschlossene', von der Vorabscheiduhgszone getrennte Staubförderleitung,
    b) die Betriebstemperatur te den Filterkammerh, Rohrleitungen und Alisperrorganen. während des gesamten Feststoff erzeugenden und Feststoff abscheidenden Prozesses durch ausse*«- Beheizung sämtlicher Fiiterteile, auch beim Anfahren und Abstellen des Feststoff erzeugenden Prozesses, konstant gehal- ten wird,
    ο)der aus den Filtern gespülte Staub im Zuge der pneumatischen Rückführung in eine Ägglomeriervorrichtung, die vor oder
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    20§ai57Ö16S V
    innerhalb der Reihe der Fliehkraftabscheider angeordnet ist bzw. dass der aus den Filtern gespülte Staub unmittelbar in einen der Fliehkraftabscheider zurückgeführt wird.
  2. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung der Absperrorgane elektropneumatisch erfolgt und zwar durch Programmschaltwerlce in Verbindung mit Verzögerungsschaltwerken.
  3. 3) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Umgehungsleitung (17) zwi-
    y sehen der Reingasleitung (12) und der Förderleitung (13) mit der Druckausgleichsklappe (I.8) und der zwahgsbetätigten Schaltklappe (i9)t den Staubgaseintrittsklappen (iOa, 10b, 10c), den Staubaustrittsklappen (4f, 5f\ 6f), den Kammern (4, 5 und 6), dem Ventilator (15)» Heizungsvorrichtungen (20) für die Filterkammern (4, 5 und 6) sowie für deren Rohrleitungen und Absperrorgane\ die von der Vorabscheidungszone getrennt verlaufende Staubförderleitung (13 "und 16) und eine mit der Vorabscheidung zusammengeschaltete Agglomeriervorrichtung (7)*
  4. 4) Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach Anspruch.1 und 2r gekennzeichnet durch den Anschluss der Umgehungsleitung (17) an den Beginn der Förderleitung (13). ·
  5. 5) Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch 2 Absperrorgane je Filterkammer, die sich beide auf der Staubgasseite befinden, von denen das eine die Staubgaszuführung und das andere den Spülgas- bzw. den Fördergasauslass nach.einem vorgegebenen Programm absperrt bzw. öffnet.
    Dr/Schae/Ko
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    20 9 8 15/01 SS
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