DE19532862A1 - Abgasreinigung und Verfahren zum Betreiben einer solchen Abgasreinigung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasreinigung mit einem vom zu reinigenden Gas durchströmten Rückstromwirbler nach dem Prinzip der zirkulierenden Wirbelschicht, einem dem Rückstromwirbler über einen Gaskanal nachgeschalteten Ge­ webefilter, welches zumindest zwei voneinander separate Filterkammern mit jeweils einem Feststoffbunker hat und bei dem ein Pufferbehälter zum Puffern der in dem Gewebe­ filter abgeschiedenen Feststoffe und eine Feststoffrück­ führung zum Zurückführen der im Pufferbehälter anfallen­ den Feststoffe in den Rückstromwirbler vorgesehen ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Be­ trieb einer solchen Abgasreinigung.

Abgasreinigungen der vorstehenden Art sind insbesondere zur Entschwefelung von Rauchgasen bekannt und gebräuch­ lich. Dabei wird mittels des Rückstromwirblers Schwefel an Kalkhydrat oder Kalziumoxid gebunden, welches in ihm als Sorbens zirkuliert. Das mit den Reaktionsprodukten und unreagiertem Kalkhydrat oder Kalziumoxid belastete Rauchgas tritt am Kopfteil des Rückstromwirblers aus und wird in dem nachgeschalteten Gewebefilter entstaubt, wel­ ches üblicherweise als Schlauchfilter ausgebildet ist. Dem Schlauchfilter ist ein Pufferbehälter nachgeschaltet, von dem aus ein Hauptanteil des abgeschiedenen Sorbens wieder dem Rückstromwirbler zugeführt und die restliche Teilmenge mittels eines Überlaufs ausgeschleust wird.

Bei den bekannten Abgasreinigungen führt von dem Rück­ stromwirbler ein Gaskanal zu dem Gewebefilter. Meist sind für einen Rückstromwirbler zumindest zwei separate Fil­ terkammern als Gewebefilter vorgesehen. Dann ordnet man diese zu beiden Seiten des Gaskanals an. Der Pufferbehäl­ ter ist allen Gewebefiltern gemeinsam und muß relativ großvolumig sein, damit bei allen Betriebszuständen si­ chergestellt ist, daß für den Rückstromwirbler genügend Sorbens zur Verfügung steht. In der Praxis steuert man bei den Gewebefiltern die in ihnen vorgesehene Abreini­ gung derart, daß die Druckdifferenz der Gewebefilter kon­ stant bleibt. Da der Strömungswiderstand des Gaskanals, des Gewebes einschließlich seinem Staubbelag, des Filter­ gehäuses und anderer mechanischer Einrichtungen jedoch mit abnehmender Rauchgasmenge quadratisch abnimmt, ent­ steht durch diese Art der Steuerung bei abnehmender Rauchgasmenge eine wesentlich größere Filterbelagsstärke, da dann der Filterbelag durch seine zunehmende Dicke den verringerten Druckverlust in den übrigen Bereichen der Anlage ausgleichen muß. Das hat den Nachteil, daß bei vermindertem Rauchgasdurchsatz zunächst relativ wenig Sorbens dem Pufferbehälter zugeführt wird und dieser des­ halb relativ großvolumig sein muß, damit sein Speicher­ vorrat an Sorbens für den Rückstromwirbler ausreichend ist.

Durch den Pufferbehälter, die Steuerung der Abreinigung und die Gasführung ist die bekannte Abgasreinigung rela­ tiv voluminös, so daß häufig unerwünscht viel Platz für ihre Anordnung benötigt wird. Hinzu kommt, daß die Kosten für eine solche Abgasreinigung hoch sind, so daß der Wunsch nach Einsparungen stark ist.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Abgasrei­ nigung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie möglichst kompakt ist und kostengünstig hergestellt wer­ den kann. Weiterhin soll ein Verfahren zum Betreiben ei­ ner solchen Abgasreinigung gefunden werden, durch welches die Abgasreinigung als ganzes möglichst klein wird.

Das erstgenannte Problem wird erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, daß die Filterkammern länglich ausgebildet sind und unmittelbar oder nahe mit ihren Längsseiten nebeneinander liegen und daß jeweils ein separater Gaskanal von dem Rückstromwirbler in jeweils eine Filterkammer führt, daß die Feststoffbunker der Filterkammern zugleich den Puf­ ferbehälter bilden und einen zum Rückstromwirbler hin ab­ fallenden Boden haben, von dem aus die Feststoffrückfüh­ rung unmittelbar in den Rückstromwirbler führt.

Eine solche Abgasreinigung ist besonders kompakt, da der bisher erforderliche Platz für den zwischen den einzelnen Filterkammern verlaufende Gaskanal eingespart wird. Wei­ terhin kann auf einen separaten Pufferbehälter gänzlich verzichtet werden. Zugleich lassen sich dadurch Leitungen für die Rückführung des Sorbens einsparen, da dieses un­ mittelbar von den Feststoffbunkern der Filterkammern des Gewebefilters in den Rückstromwirbler zu gelangen vermag. Durch das Gefälle des jeweiligen Bodens der einzelnen Feststoffbunker zum Rückstromwirbler hin kann die Förde­ rung des sich dort sammelnden Feststoffes in den Rück­ stromwirbler sehr einfach gestaltet sein und beispiels­ weise allein durch Schwerkraft erfolgen.

Konstruktiv besonders einfach ist die Abgasreinigung ge­ staltet, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Gaskanäle jeweils vom Rückstromwirbler schräg nach unten zu der jeweiligen dem Rückstromwirbler zugewandten Stirn­ seite der Filterkammern führen.

Üblicherweise ordnet man vor dem Gewebefilter einen Vor­ abscheider an, so daß die Filterelemente nur noch eine Teilmenge des Staubes zurückhalten müssen. Ein separater Vorabscheider außerhalb des Gewebefilters wird entbehr­ lich, wenn die Gaskanäle nur teilweise bis unterhalb von in den Filterkammern angeordneten Filterelementen reichen und wenn in den einzelnen Filterkammern mit Abstand von dem in ihre Stirnseite mündenden Gaskanal ein Prallblech angeordnet ist, welches die dem Gaskanal zugewandte Stirnseite der Filterelemente abdeckt und einen solchen Querschnitt für das einströmende Gas freiläßt, daß der Raum zwischen der Mündung des Gaskanals und dem Prall­ blech einen Schwerkraftabscheider bildet. Durch diese Bauweise entsteht im vordersten Bereich der Filterkammern jeweils mit einfachsten Mitteln ein Schwerkraftabschei­ der, von dem aus die von ihm abgeschiedenen Feststoffe in den gleichen Feststoffbunker zu fallen vermögen wie die der Filterelemente.

Ein Aufwirbeln von bereits in den Feststoffbunker gelang­ ten Feststoffen durch die Gasströmung oberhalb des Fest­ stoffbunkers läßt sich ebenfalls mit geringem baulichen Aufwand verhindern, wenn gemäß einer anderen Weiterbil­ dung der Erfindung zwischen dem unteren Ende des Prall­ bleches und dem Feststoffbunker die Gasströmung parallel zur Unterseite der Filterelemente umlenkende Gasumlenk­ bleche angeordnet sind.

Der Platz innerhalb des Gehäuses des Gewebefilters wird optimal für die Anordnung von Filterelementen genutzt, wenn zwischen dem Prallblech und der Stirnseite der je­ weiligen Filterkammer, in welche der Gaskanal mündet, oberhalb der Mündung des Gaskanals in ihrer Höhe gegen­ über den übrigen Filterelementen verkürzte Filterelemente angeordnet sind.

Für das Verfahren nicht benötigtes Sorbens kann besonders einfach auf gleiche Weise wie bei einem Pufferbehälter ausgeschleust werden, wenn die Feststoffbunker einen seine maximale Füllhöhe begrenzenden Überlauf haben.

Die zweitgenannte Aufgabe, nämlich die Schaffung eines Verfahrens zum Betreiben einer Abgasreinigung mittels ei­ nes Rückstromwirblers und eines dem Rückstromwirbler nachgeschalteten Gewebefilters, welches eine von einer automatischen Steuerung in Abhängigkeit von der Druckdif­ ferenz zwischen dem Eingang und Ausgang des Gewebefilters aktivierbare Abreinigung aufweist und bei der zwischen dem Gewebefilter und dem Rückstromwirbler ein Puf­ ferbehälter zum Speichern einer Teilmenge der abgeschie­ denen Feststoffe angeordnet ist, wird erfindungsgemäß da­ durch gelöst, daß mit der Steuerung die Dicke des Filter­ belags konstant gehalten wird.

Diese Verfahrensweise stellt eine Abkehr von dem bisher bei Gewebefiltern benutzten Steuerprinzip dar, nach dem man immer die Druckdifferenz konstant gehalten hat. Eine konstante Druckdifferenz führt jedoch dazu, daß bei ge­ ringen Gasdurchsätzen, also im Teillastbetrieb, die Fil­ terbelagsstärke erheblich zunimmt und dadurch bei einem Wechsel vom Vollastbetrieb zum Teillastbetrieb zunächst über einen längeren Zeitraum keine Abreinigung der Filterelemente stattfindet. Dadurch fällt auch über einen längeren Zeitraum kein Feststoff in den Feststoffbunker. Er wird vielmehr im Gewebefilter gespeichert, was die Ur­ sache dafür ist, daß ein relativ großvolumiger Pufferbe­ hälter notwendig wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfah­ ren wird jedoch die Filterbelagsstärke konstant gehalten und deshalb dem Prozeß stets eine der wechselnden Gas­ menge entsprechende Menge an Sorbens zur Verfügung ge­ stellt. Man kann sich daher mit einem wesentlich kleine­ ren Pufferbehälter begnügen und auf diese Weise einen Nachteil von Gewebefiltern im Vergleich zu Elektrofil­ tern, bei denen stets in gleichen Zeitabständen abgerei­ nigt wird, beheben. Weiterhin wird die Betriebssicherheit erhöht, da es bei Anwendung der Erfindung nicht mehr vor­ kommt, daß die Puffermenge im Pufferbehälter zu klein ist. Außerdem ist die Produktvorlagemenge, die beim An­ fahren der Abgasreinigung einzubringen ist, bei Anwendung der Erfindung erheblich kleiner. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch für Gewebefilter, welche nicht die erfindungsgemäßen Merkmale aufweisen. Durch das er­ findungsgemäße Verfahren werden desweiteren Verluste an noch nicht ausreichend ausreagiertem Rezirkulat vermie­ den, weil bei einer raschen Zunahme des Abgasstromes nicht plötzlich eine große Filterbelagsmenge abgereinigt wird, welche der Feststoffbunker nicht mehr fassen kann. Dadurch kommt es zu einer Einsparung von Frischsorbens und einer einheitlichen Produktqualität.

Die Filterbelagstärke kann auf unterschiedliche Weise konstant gehalten werden. Besonders einfach ist es, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens für die Steuerung der Dicke des Filterbelages zusätzlich zur Druckdifferenz der durch das Gewebefilter geführte Volumenstrom im Sinne einer Reduzierung der Druckdiffe­ renz bei abnehmendem Volumenstrom berücksichtigt wird.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips wird nachfol­ gend auf die Zeichnung Bezug genommen. Diese zeigt in

Fig. 1 ein Schema einer Abgasreinigung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Rückstromwirblers mit einem nachgeschalteten Gewebefilter,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 2.

Die Fig. 1 zeigt einen Rückstromwirbler 1, welcher an seinem unteren Ende einen Rauchgaseinlaß 2 und darüber einen Sorbenseinlaß 3 hat. Über diesen Sorbenseinlaß 3 wird in den Rückstromwirbler 1 Kalkhydrat eingegeben, um im Rauchgas vorhandene Schwefelverbindungen zu binden.

Das Abgas strömt vom Rückstromwirbler 1 über einen Gaseinlaß 8 in ein als Schlauchfilter ausgebildetes Gewe­ befilter 4, welches einzelne, als Filterschläuche ausge­ bildete Filterelemente 5 hat, welche von dem mit Fest­ stoffen aus dem Rückstromwirbler 1 beladenen Gas von au­ ßen nach innen durchströmt werden, so daß sich außensei­ tig auf den Filterelementen 5 ein Filterbelag bildet. Das gereinigte Abgas verläßt das Gewebefilter 4 über einen Gasauslaß 6.

Oberhalb des Gewebefilters 4 ist eine Steuerung 7 skiz­ ziert, welche eine nicht dargestellte Abreinigung der Filterelemente 5 steuert. Diese Abreinigung arbeitet auf übliche Weise dadurch, daß in die Filterelemente 5 Druck­ stöße eingeleitet werden, durch welche der außenseitige Filterbelag von den Filterelementen 5 herunterfällt. Die Steuerung 7 berücksichtigt - wie bei solchen Steuerungen üblich - den Differenzdruck zwischen dem Gasauslaß 6 und dem Gaseinlaß 8. Wichtig für die Erfindung ist jedoch, daß die Steuerung 7 so arbeitet, daß im Gewebefilter 4 auf den Filterelementen 5 ein Filterbelag mit konstanter Belagsstärke entsteht. Hierzu wird der Volumenstrom V ge­ messen und danach mit abnehmendem Volumenstrom die Druck­ differenz reduziert, bei der die Steuerung 7 die Abreini­ gung einleitet.

Die Fig. 1 zeigt zusätzlich einen Pufferbehälter 9 mit einem Überlauf 10. In diesem Pufferbehälter 9 werden die im Gewebefilter 4 abgeschiedenen staubförmigen Feststoffe gesammelt. Der Hauptanteil dieser Feststoffe gelangt über eine Feststoffrückführung 11 zurück in den Rückstromwirb­ ler 1, während eine geringe Teilmenge über den Überlauf 10 ausgeschleust wird.

Die Fig. 2 zeigt, wie das Abgas vom Rückstromwirbler 1 über einen schräg nach unten gerichteten Gaskanal 12 in eine Filterkammer 13 gelangt. Diese Filterkammer 13 ist länglich ausgebildet und hat an ihrer unteren Seite einen Feststoffbunker 14, welcher zugleich die Funktion des in Fig. 1 gezeigten Pufferbehälters 9 hat. Der Feststoff­ bunker 14 ist mit einem zum Rückstromwirbler 1 hin ab­ fallenden Boden 15 versehen, auf dem die Feststoffrück­ führung 11 vorgesehen ist. Diese Feststoffrückführung 11 führt unmittelbar in den Rückstromwirbler 1. Ebenfalls dargestellt ist in Fig. 2 der Überlauf 10, welcher meh­ rere Einlässe 16 haben kann.

Die Filterelemente 5 sind in der Filterkammer 13 hinter einem Prallblech 17 angeordnet, welches senkrecht in der Filterkammer 13 mit Abstand von einer Mündung 18 des Gas­ kanals 12 in die dem Rückstromwirbler 1 zugewandte Stirn­ seite der Filterkammer 13 verläuft. Unterhalb des Prall­ bleches 17 können Gasumlenkbleche 19 vorgesehen sein, welche verhindern, daß das einströmende Abgas die im Feststoffbunker 14 sich sammelnden Feststoffe aufwirbelt. Um den Platz in der Filterkammer 13 optimal zu nutzen, sind zwischen dem Prallblech 17 und der dem Rückstrom­ wirbler 1 zugewandten Stirnseite der Filterkammer 13 oberhalb der Mündung 18 des Gaskanals 12 in ihrer Länge verkürzte Filterelemente 20 angeordnet.

Die Fig. 3 zeigt, daß das Gewebefilter 4 nicht nur eine längliche Filterkammer 13 hat, sondern aus zwei Fil­ terkammern 13, 13a besteht, welche unmittelbar mit ihren Längsseiten nebeneinander liegen. In die Stirnseiten die­ ser Filterkammern 13, 13a führen separate Gaskanäle 12, 12a vom Rückstromwirbler 1. Nicht dargestellt sind Ab­ sperrorgane, welche jeden einzelnen Gaskanal 12, 12a ab­ zu sperren vermögen.

Bezugszeichenliste

1 Rückstromwirbler
2 Rauchgaseinlaß
3 Sorbenseinlaß
4 Gewebefilter
5 Filterelemente
6 Gasauslaß
7 Steuerung
8 Gaseinlaß
9 Pufferbehälter
10 Überlauf
11 Feststoffrückführung
12 Gaskanal
13 Filterkammer
14 Feststoffbunker
15 Boden
16 Einlaß
17 Prallblech
18 Mündung
19 Gasumlenkbleche
20 Filterelemente

Claims (8)

1. Abgasreinigung mit einem vom zu reinigenden Gas durch­ strömten Rückstromwirbler, einem dem Rückstromwirbler nach dem Prinzip der zirkulierenden Wirbelschicht über einen Gaskanal nachgeschalteten Gewebefilter, welches zu­ mindest zwei voneinander separate Filterkammern mit je­ weils einem Feststoffbunker hat und bei dem ein Pufferbe­ hälter zum Puffern der in dem Gewebefilter abgeschiedenen Feststoffe und eine Feststoffrückführung zum Zurückführen der im Pufferbehälter anfallenden Feststoffe in den Rück­ stromwirbler vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterkammern (13) länglich ausgebildet sind und un­ mittelbar oder nahe mit ihren Längsseiten nebeneinander liegen und daß jeweils ein separater Gaskanal (12) von dem Rückstromwirbler (1) in jeweils eine Filterkammer (13) führt, daß die Feststoffbunker (14) der Filterkam­ mern (13) zugleich den Pufferbehälter bilden und einen zum Rückstromwirbler (1) hin abfallenden Boden (15) ha­ ben, von dem aus die Feststoffrückführung (11) unmittel­ bar in den Rückstromwirbler (1) führt.

2. Abgasreinigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gaskanäle (12) jeweils vom Rückstromwirbler (1) schräg nach unten zu der jeweiligen dem Rückstrom­ wirbler (1) zugewandten Stirnseite der Filterkammern (13) führen.

3. Abgasreinigung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaskanäle (12) nur teilweise bis unterhalb von in den Filterkammern (13) angeordneten Fil­ terelementen (5) reichen und daß in den einzelnen Filter­ kammern (13) mit Abstand von dem in ihre Stirnseite mün­ denden Gaskanal (12) ein Prallblech (17) angeordnet ist, welches die dem Gaskanal (12) zugewandte Stirnseite der Filterelemente (5) abdeckt und einen solchen Querschnitt für das einströmende Gas freiläßt, daß der Raum zwischen der Mündung (18) des Gaskanals (12) und dem Prallblech (17) einen Schwerkraftabscheider bildet.

4. Abgasreinigung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem unte­ ren Ende des Prallbleches (17) und dem Feststoffbunker (14) die Gasströmung parallel zur Unterseite der Filter­ elemente (5) umlenkende Gasumlenkbleche (19) angeordnet sind.

5. Abgasreinigung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Prallblech (17) und der Stirnseite der jeweiligen Filter­ kammer (13), in welche der Gaskanal (12) mündet, oberhalb der Mündung (18) des Gaskanals (12) in ihrer Höhe gegen­ über den übrigen Filterelementen (5) verkürzte Filterele­ mente (20) angeordnet sind.

6. Abgasreinigung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffbun­ ker (14) einen seine maximale Füllhöhe begrenzenden Über­ lauf (10) haben.

7. Verfahren zum Betreiben einer Abgasreinigung nach zu­ mindest einem der Ansprüche 1-6 mittels eines Rück­ stromwirblers und eines dem Rückstromwirbler nachgeschal­ teten Gewebefilters, welches eine von einer automatischen Steuerung in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen dem Eingang und Ausgang des Gewebefilters aktivierbare Abreinigung aufweist und bei der zwischen dem Gewebefil­ ter und dem Rückstromwirbler ein Pufferbehälter zum Spei­ chern einer Teilmenge der abgeschiedenen Feststoffe ange­ ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Steuerung die Dicke des Filterbelags konstant gehalten wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Steuerung der Dicke des Filterbelages zusätzlich zur Druckdifferenz der durch das Gewebefilter geführte Volumenstrom im Sinne einer Reduzierung der Druckdiffe­ renz bei abnehmendem Volumenstrom berücksichtigt wird.