DE19528421A1 - Industriekoksfilter mit wanderndem Festbett - Google Patents

Industriekoksfilter mit wanderndem Festbett

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Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Abschei­ dung von Schadstoffen aus Schwel- und Rauchgasen.
Bei steigender Industralisierung wird weltweit der Energie Verbrauch steigen. Da die fossilen Brennstoffe nur begrenzt zur Verfügung stehen, ist es dringend erforderlich nach­ wachsende Brennstoffe in die Energieerzeugung mit einzu­ binden und damit auch eine CO₂ neutrale Energieerzeugung zu erhalten.
Einer dieser nachwachsenden Brennstoffe ist z. B. Holz, eines der ältesten Brennmaterialien. Es gibt Holzhack­ schnitzel Heizungsanlagen in allen Größen, die technisch ausgereift sind und wirtschaftlich arbeiten.
Um Energie optimal zu nutzen, sollte nicht nur Wärme, son­ dern Strom und Wärme erzeugt werden. Solche Anlagen sind z.Z. nur als Dampfkessel mit nachgeschalteten Turbinen oder Dampfmotoren auf dem Markt. Da diese Anlagen technisch sehr aufwendig und teuer sind, wird erst bei einer größe­ ren Kesselleistung im MW-Bereich ein wirtschaftlicher Be­ trieb erreicht. Für solche großen Leistungen über 1 MW gibt es nur wenige Anwender in der Holzindustrie oder Kommune.
Die Forderung nach kleineren KWK-Anlagen, mit denen aus Holz auch Strom und Wärme erzeugt werden kann, hat zur Entwicklung von Holzvergasern geführt, die auch, durch geringe Anschaffungskosten bedingt, im Bereich unter 1 MW wirtschaftlich arbeiten.
Hierbei stellt die Schwachgasreinigung ein großes technisch Problem dar, weil die vom Holzvergaser erzeugten Holzgase verunreinigt, zu warm und mit Teer beladen sind. Um hier eine effektive Reinigung zu erzielen, bei der keine Rest­ stoffe übrig bleiben, wurde das Industriekoks-Durchsatz-Filter entwickelt.
Dieses Filter übernimmt nachfolgende Funktionen:
  • 1) Durch tangentiale Einblasung werden durch die Fliehkraft die größeren Partikel nach außen geschleudert und dort vom Industriekoks aufgenommen.
  • 2) Durch die rotierende Strömung wird im Gegenstrom die Restwärme an die Reaktorluft, die durch das mittlere Ansaugrohr strömt, übertragen.
  • 3) Durch die kegelförmige Verengung des inneren Trichters werden die Gase gezwungen durch das Koksbett zu strömen. Dabei werden alle Schadstoffe vom Industriekoks übernom­ men. Da 1 Gramm Industriekoks eine Oberfläche von 300 qm besitzt, ist die Aufnahmefähigkeit von unterschiedlichen Schadstoffen sehr groß.
  • 4) Da die Gase bei der Abkühlung Feuchtigkeit abgeben, wird diese beim Durchströmen von dem Industriekoksbett von diesem aufgenommen. Damit wird erreicht, daß sich die feinen Flugstaubteilchen besser an den Koks binden.
  • 5) Der Industriekoks wandert von oben nach unten und wird, da das Holzgas im Gegenstrom von unten nach oben strömt, immer stärker belastet. Unten wird, je nach Sättigung, des beladenen Industriekoks entnommen und dem Brennstoff zugeführt. Dadurch entstehen keine Rückstände, die extra entsorgt werden müßten.
Fig. 1 zeigt den Schnitt durch das Industrie­ koks-Durchsatz-Filter. Dabei bedeutet:
1 Holzgas-Eintrittsstutzen
2 Strömungs-Spirale
3 Lochblech-Trichter
4 Luft-Vorwärmerlamellen
5 Industrie-Koks
6 Koks-Einfülldeckel
7 Reaktorluft-Ansaugöffnung
8 Reingas-Ausblasstutzen
9 Lambda-Sonde
10 Koksentnahme-Teller
11 Antriebs-Ritzel
12 Teflon-Gleitlager
13 Schwing-Rüttler
14 Austritt-Reaktorluft
15 Filter-Gehäuse
16 Auswurf-Schlitz
17 Luftvorwärmer-Rohr
18 Gas-Sammelraum
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Rohgasein­ tritts-Stutzen.
Fig. 3 zeigt den Grundriß des Filters.
Funktionsbeschreibung
Das Holzgas wird am unteren Rand des Filters tangential eingeblasen. Durch die rotierende Strömung werden die groben Partikel nach außen geschleudert. Fig. 2 Sie prallen gegen das Lochblech 3 des Innenkegels und dringen in den Industriekoks 5 ein oder fallen durch den Auswurfschlitz 16 auf den Austragsteller 10, wo sie mit dem beladenen Industriekoks ausgetragen werden.
Durch die eingebaute Strömungsspirale 2 bleiben die Gase in Rotation und umwirbeln das mittlere Luftvorwärmerrohr 17, wobei sich die Gase abkühlen und die Reaktorluft erwärmt wird. Die erwärmte Reaktorluft tritt unten am Stutzen 14 auf und gelangt zum Schwelreaktor.
Nach oben verengt sich der innere Trichter und der freie Querschnitt wird immer kleiner. Dadurch baut sich ein höherer Druck im Filter auf und zwingt die Schwelgase durch das Industriekoks-Fließbett 5 zu strömen. Da die Strömungsgeschwindigkeit gering ist, hat das Koksbett 5 ausreichend Zeit die Schadstoffe aus dem Schwelgas zu übernehmen. Die Oberfläche von einem Gramm Industrie-Koks beträgt 300 qm und hat damit die Möglichkeit, alle Schadstoffe des Schwelgases zu übernehmen. Im oberen Teil des Filters 18 sammeln sich die gereinigten Schwelgase und werden durch den Reingasstutzen 8 zum Verbraucher geführt.
Durch das Abkühlen des Schwelgases im Filter 4+17 wird Feuchtigkeit freigesetzt, die sich an kühleren Materialien niederschlägt. Da der Industriekoks immer kühler ist als das Schwelgas, wird die entstehende Feuchtigkeit vom Koks aufgenommen. Dieser Effekt ist beabsichtigt, damit sich die feinen Flugstaubteilchen besser an den Koks binden.
Im Reingasausblasstutzen 8 ist eine Lambdasonde 9 einge­ baut um die gereinigten Schwelgase zu prüfen. Sollte der geforderte Wert überschritten werden, dreht sich der unte­ re Koksentnahmeteller 10 und trägt beladenen Koks aus. Mittels eines Abstreifers gelangt der beladene Koks in einen Auffangbehälter und kann dem Brennstoff zugefügt werden. Um diesen Vorgang auch zu automatisieren ist es möglich, mit geeigneten Fördereinrichtungen den beladenen Koks in der gleichen Menge dem Filter oben zuzuführen, wie unten entnommen wird. Der angebaute Rüttler 12 hat die Aufgabe, bei der Koksentnahme das Nachrutschen zu gewähr­ leisten.
Für die Überwachung des Reingases kann hinter dem Stutzen 8 ein Feinfilter (Polizeifilter) nachgeschaltet werden, daß die Aufgabe übernimmt, bei Störungen im Filter ein Signal zu schalten. Ebenfalls sollte mit einem Kanalfühler die Eintrittstemperatur des Holzgases in das Industriekoks Filter im Stutzen 1 überwacht werden.

Claims (7)

1. Verfahren zur Abscheidung von Schadstoffen aus Schwel-Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der in den Schwelgasen enthaltenen größeren Partikel durch die tangentiale Einblasung nach außen geschleu­ dert und von dem Industriekoks aufgenommen wird. Die beruhigten Staubteilchen können auch durch den Ring­ schlitz auf den Austragteller fallen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelgase beim Umströmen des Mittelrohres als Wärmetauscher die Restwärme an die von oben nach unten strömende Reaktorluft abgeben.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelgase durch den nach oben verengten Strö­ mungsquerschnitt gezwungen werden, durch die Loch­ bleche und den dahinterliegenden Industriekoks zu strömen.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchtigkeit, die durch das Abkühlen der Schwelgase entsteht, vom dem Industriekoks beim Durchströmen aufgenommen wird.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Schadstoffen beladene Industriekoks unten am Filter ausgetragen und dem Brennstoff vor dem Reaktor wieder zugeführt wird.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Meßfühlers die Reinheit des Schwelgases gemessen und dementspre­ chend die Durchsatzmenge des Industriekokses bestimmt wird.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Industriekoks­ filter ein Feinfilter für die Überwachung der Rein­ heit, mittels eines Differenzdruckmanometers, einge­ baut wird.
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