DE19548974C2 - Filtervorrichtung für Gase - Google Patents

Filtervorrichtung für Gase

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtervorrichtung für Gase, insbesondere Abluft, Abgase oder Rauchgase, gemäß den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 an­ gegebenen Merkmalen.
Aus der Offenlegungsschrift DE-OS 23 00 875 ist eine derartige Filtervorrichtung bekannt, welche als elektrostatischer Naßpräzipitator ausgebildet ist, in dessen ringförmigen, vertikal ausgerichteten Gaskanälen Entladungselektroden angeordnet sind. Radial innenliegende Elektroden sind an einem Armkreuz aufgehängt, während radial außen angeordnete Elektroden an Radialarmen aufgehängt sind. Das Armkreuz ist im Zentrum des Filtergehäuses über einen Durchführungsisolator auf einem zentralen Rohr aufgelagert, durch welches die Hochspannungsleitung verlegt ist und Frischluft zur Spülung des Isolators und Elektrodenträgers zuführbar ist. Dieses Stützrohr endet unterhalb der oberen Enden von fünf konzentrischen Rohren, zwi­ schen welchen die genannten ringförmigen Gaskanäle sich befinden. Die durch das zentrale Rohr zugeführte Frischluft dient lediglich als Spülluft, um in Verbindung mit einer besonderen Spüleinrichtung das Zusetzen des Isolators und infolgedessen unerwünschte Spannungsüberschläge oder Betriebsstörungen zu vermeiden. Eine Beeinflussung des durch das Kaminrohr abströmenden Reingases ist nicht ohne weiteres möglich.
Ferner ist aus der Patentschrift DE 33 08 265 C2 ein Vertikal-Elektrofilter mit einer Aufhängevorrichtung für ein Sprühsystem bekannt. Das Sprühsystem ist an einer Tragsäule abgefangen, welche durch eine Öffnung des Filtergehäuses nach oben durchgeführt ist und oberhalb der Gehäusedecke mittels Stützisolatoren in einer Isolatornische gelagert ist. Bei der Reinigung schadstoffbelasteter Luftströme mittels Filtervorrichtungen, welche als der erwähnte Vertikal-Efektrofilter, Wäscher, Naß­ absorber oder Naßelektrofilter in vertikaler Bauweise ausgebildet sind, besteht bei der Reinigung schadstoffbelasteter Gas- bzw. Luftströme das Problem, daß die gereinig­ ten Abgase mit Taupunkttemperatur, also wasserdampfgesättigt, unter Mitriß von Tröpfchenaerosolen aus dem Abscheidesystem austreten und als Wasserdampf­ schwade sichtbar werden. Der Umfang, d. h. die Größe und Ausbreitung derartiger Wasserdampfschwaden ist stark abhängig von der Außentemperatur und Außenfeuch­ te sowie den Windverhältnissen. Bei niedriger Außentemperatur und gleichzeitig hoher relativer Außenfeuchte löst sich eine derartige Dampfschwade nur sehr langsam auf, wodurch der Eindruck entstehen kann, es würde sich um verstärkte Emissionen aus Produktionsabgasen handeln. Des weiteren erhöhen Dampfschwaden die Korro­ sionsgefahr in nachgeschalteten Reingasleitungen oder Kaminen. Daher wird zur Vermeidung von Dampfschwaden bereits seit geraumer Zeit, insbesondere bei großen Abluft-, Abgas- oder Rauchgasströmen, eine Wiederaufheizung mittels Wärmetau­ schern oder Luftbeimischungen vorgenommen. Hierdurch ist jedoch ein zusätzlicher konstruktiver Aufwand ebenso wie ein Energieeinsatz erforderlich.
Schließlich ist aus der Offenlegungsschrift DE 39 06 064 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen von zerkleinertem Holz mit einer Filtervorrichtung bekannt, wobei einerseits über einen Wärmetauscher erwärmte Außenluft durch eine Warm­ luftleitung und andererseits die durch eine Abgabeleitung strömenden, gereinigten Gase zugeführt werden. Zwischen einem Abgasaustritt und der Abgabeleitung ist ein Aerosolabscheider vorhanden. Am oberen Ende eines Wäschergehäuses ist ein Tropfenabscheider vorgesehen und innerhalb des Wäschers befinden sich Sprühdü­ sen für die Waschflüssigkeit. Die außerhalb des Wäschers vorgesehene Warmluftlei­ tung kann nicht ohne weiteres im Wäscher angeordnet werden, zumal die gewasche­ nen Gase zunächst den Tropfenabscheider und den nachgeordneten Aerosolabschei­ der durchströmen müssen, wobei in Strömungsrichtung hinter einem Ventilator erst die Vermengung mit der Warmluft der genannten Warmluftleitung erfolgt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Filtervorrichtung der genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß mit geringem konstruktiven Aufwand eine effektive und funktionssichere Entschwadung der Gase ermöglicht wird. Der Fertigungsaufwand und/oder das Bauvolumen der Filtervorrichtung, welche unter­ schiedliche Bauformen aufweisen kann, wobei hier vor allem auf Naßelektrofilter, Wäscher oder Naßabsorber in vertikaler Bauform bei im wesentlichen vertikaler Gasrichtung verwiesen sei, sollen auf ein Minimum reduziert werden.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einer Filtervorrichtung der genannten Art ge­ mäß den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
In der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung ist das zentrale Entschwadungsrohr kom­ biniert in ein Stütz- oder Tragsystem für weitere Komponenten der Filtervorrichtung, wie insbesondere die Filtereinheit in Form eines Sprühsystems, Naßabsorbers oder elektrostatischen Abscheiders. Das zentrale Rohr besitzt eine Doppelfunktion einer­ seits aufgrund der Zufuhr der Entschwadungsluft durch das Innere des Rohres und andererseits aufgrund der Trag- oder Stützfunktion für die weiteren Komponenten der Filtervorrichtung. Die vorgeschlagene Filtervorrichtung kann in unterschiedlichen Indu­ striezweigen zum Einsatz gelangen, wobei hier insbesondere auf die Abgasreinigung für Fallschächte, Trommelschächte und Tunnelöfen in der Glas- oder Mineralwollindu­ strie, der Holzindustrie bei der Abgasreinigung von Spänetrockner, OSB-Trockner und MDF hingewiesen sei. Desweiteren kann das genannte Rohr zur statischen Abtragung in Abgasreinigungsanlagen von Koksofengas, Räuchereien oder dergleichen vor­ gesehen werden. Unabhängig vom jeweiligen Einsatzfall und der konkreten Aus­ bildung des Filtersystems endet das genannte Rohr oben in einer Mischzone im Bereich des Reingasaustritts des Filters, so daß dort eine wirksame Vermischung des Reingases und der Entschwadungsluft erfolgt. In dieser Mischzone ist ferner ein Injektor und/oder Deflektor angeordnet, um eine Verbesserung der Durchmischung von Reingas und Entschwadungsluft zu erhalten. Auch der nachträgliche Einbau in bestehende Filteranlagen ist erfindungsgemäß durchführbar.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine vertikale Naßelektrofilteranlage,
Fig. 2 eine vertikale Wäscher- oder Naßabsorberanlage,
Fig. 3 eine Kombinationsanlage aus Wäscher oder Naßabsorber mit Naß­ elektrofilter.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Vertikal-Naßelektrofilter mit einem Gehäuse 2, auf dessen Decke 4 in der Mitte ein Kamin 6 angeordnet ist. Innerhalb des Gehäuses befindet sich ein elektrostatischer Abscheider 8, durch welchen das zu reinigende Gas gemäß den Pfeilen 10 vertikal nach oben strömen kann. Das Gas 10 wird durch einen Stutzen 12 oder dergleichen oberhalb eines Zwischenbodens 14 in das Innere des Gehäuses 2 geleitet. Gemäß den Pfeilen 16 strömt das Reingas oberhalb der elektrostatischen Abscheider zum Kamin 6.
Innerhalb des Gehäuses 2, und zwar vorzugsweise im Zentrum des Gehäuses 2, ist ein Rohr 20 angeordnet, in welches Entschwadungsluft gemäß den Pfeilen 22 eingeleitet wird. Die Einleitung der Entschwadungsluft in den Filter kann seitlich durch einen Stutzen 24 oder dergleichen oder zentral von unten am unteren Ende 26 des Rohres 20 durch eine dort angeschlossene Leitung 28 erfolgen. Das obere Ende 30 und oder der Austrittsbereich der Entschwadungsluft aus dem Rohr 20 liegt im Einmündungsbereich 32 des Kamins 6 für das Reingas. Dort ist somit eine Mischzone 34 für das Reingas und die durch das zentrale Rohr 20 zugeführte Entschwadungsluft geschaffen. Gemäß Pfeil 36 strömt das Reingas frei von Dampfschwaden oben aus dem Kamin 6 oder eine Rohrleitung, welche an einen hier nicht dargestellten Kamin angeschlossen ist.
Das zentrale Rohr 20 besitzt an seiner Außenseite Tragelemente 40 für den elektrostatischen Abscheider 8. Der elektrostatische Abscheider 8 ist ferner radial außen am Gehäuse 2 befestigt. Erfindungsgemäß ist somit der elektro­ statische Abscheider 8 vorzugsweise im Zentrum des Elektrofilters, mittels des Rohres 20 statisch abgetragen. Aufgrund der Auflagerung und Abfangung des Abscheiders 8 sowohl außen am Gehäuse 2 als auch innen am Rohr 30 ist somit eine symmetrische Abtragung gewährleistet.
Das innerhalb des Gehäuses 2, zweckmäßig in dessen Zentrum, im wesentlichen vertikal angeordnete Rohr 20 besitzt ein weiteres Tragelement 41 für die symme­ trische Abfangung des Zwischenbodens 4, welcher unterhalb des Einlaßstutzens 12 für das zu reinigende Gas angeordnet ist. Ferner weist das Rohr 20 oben Tragelemente 42 für eine unterhalb der Decke 4 angeordnete Einheit 44 auf. Wie ersichtlich, dient somit das Rohr 20 zur statischen Abtragung von Gewichtslasten wenigstens einer im Inneren des Gehäuses 2 angeordneten Komponente des Fil­ ters. Ist die Komponente, wie beispielsweise der Zwischenboden 14 oder elektro­ statische Abscheider 8 außen am Gehäuse 2 des Filters befestigt, so können über diese Komponenten auch am Gehäuse 2 angreifende äußere Lasten, insbesondere Windlasten über die jeweilige Komponente auf das vertikale Rohr 20 im Inneren des Gehäuses übertragen werden. Mittels des Rohres 20 erfolgt somit einerseits die statische Abtragung von Gewichtslasten der erwähnten Komponente und an­ dererseits die Aufnahme von äußeren Kräften, wie insbesondere den Windkräf­ ten.
Der Querschnitt des Rohres 20 wird den Erfordernissen entsprechend vorge­ geben. Das Rohr 20 kann im Rahmen der Erfindung einen runden, ovalen, recht­ eckigen, quadratischen oder vieleckigen Querschnitt aufweisen. Der Querschnitt des Rohres 20 wird den jeweiligen Einbaubedingungen und Erfordernissen der Praxis individuell angepaßt. Je nach Größe und Ausbildung des Filters können in zweckmäßiger Weise auch mehrere derartige Rohre 20 vorgesehen werden, welche einerseits zur Entschwadung genutzt werden und andererseits zur stati­ schen Abtragung von Gewichtslasten und Aufnahme von äußeren Kräften, insbe­ sondere Windkräften, dienen.
Das Rohr 20 besitzt ferner eine Einstiegsöffnung, Luke oder dergleichen, welche mittels einer hier lediglich mit Strichen angedeuteten Tür 46 verschlossen bzw. geöffnet werden kann. Das Rohr 20 ist somit innen vom Personal zur Inspektion oder dergleichen begehbar, wobei ferner in zweckmäßiger Weise im Inneren auch eine Leiter 48 vorgesehen ist, die hier nur im unteren Teil angedeutet ist. Des­ weiteren können im Inneren des Rohres 20 Leitungen 50 angeordnet sein, welche insbesondere als Versorgungs- oder Entsorgungsleitungen ausgebildet sind. Schließlich können Meßgeräte und/oder Sensoren 52 für die Meß-, Steuer- oder Regeltechnik innerhalb des Rohres 20 angeordnet sein.
Wie bereits erläutert, kann die Entschwadungsluft durch den seitlichen Stutzen 24 oder die untere Rohrleitung 28 in das Rohr 20 eingeleitet werden. In einer besonderen Ausgestaltung kann der zur Entschwadung vorgesehene Volumen­ strom aufgeheizt werden, wie es mittels einer Einheit 54 angedeutet ist. Diese Einheit 54 kann als Heizeinrichtung ebenso ausgebildet sein wie als Wärmetau­ scher. Ferner kann im Rahmen der Erfindung, zumindest als unterstützende Ent­ schwadung, auch die Abwärme aus einem Maschinenraum oder die Abstrahl­ wärme von Behältern und Rohrleitungen genutzt bzw. dem Rohr 20 in entspre­ chender Weise zugeführt werden.
In der Mischzone 34 ist in besonders zweckmäßiger Weise ein Element 56 vor­ gesehen, welches als Injektor ausgebildet ist, um eine gute Durchmischung der Entschwadungsluft mit dem Reingas zu erhalten. Das Injektor-Element 56 ist in zweckmäßiger Weise am Austritt des Entschwadungsrohres 20 angeordnet. Das Element 56 dient ferner gleichzeitig als Deflektor für die aus dem Rohr 20 oben austretende Entschwadungsluft.
Die in Fig. 2 dargestellte Filteranlage ist als eine vertikale Wäscher- oder Naßab­ sorberanlage ausgebildet. Das Gehäuse 2 enthält im Inneren einen Wäscher oder Naßabsorber 58, welcher mit dem Tragelement 40 wiederum am zentralen Rohr 20 abgetragen ist. Dieser Wäscher oder Naßabsorber 58 wird zur Abgas-, Abluft- oder Rauchgasreinigung in bekannter Weise eingesetzt. Oberhalb des Absorbers 58 ist im Gasstrom ein Absorberleitungssystem 60 angeordnet und auch dieses ist mittels eines Tragelements 43 des Rohres 20 abgefangen.
Ferner sind innerhalb des Rohres 20, vorzugsweise vor dem Austrittsbereich, Drallelemente 64 vorgesehen, mittels welchen vor dem Austritt der Entschwa­ dungsluft ein Drall erteilt wird, um eine verbesserte Induktion mit dem Reingas 16 zu erhalten. Insgesamt wird die Mischzone 34 in zweckmäßiger Weise derart ausgebildet, daß hohe Turbulenzen des Reingases und/oder der Entschwadungs­ luft 22 zwecks Erzielung einer optimierten Durchmischung erreicht werden.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, in welchem der Naßelektrofil­ ter oder elektrostatischer Abscheider 8 mit einem Wäscher oder Naßabsorber 58 kombiniert ist. Der Naßelektrofilter 8, der Naßabsorber 58 sowie die Absorber­ leitungssysteme 60, 61, 62 sind jeweils über zugeordnete Tragelemente 40-43 in der bereits erläuterten Weise mittels des Rohres 20 symmetrisch abgetragen. Für diese kombinierte Filteranlage gelten die Erläuterungen zu den beiden voran­ gegangenen Ausführungsbeispielen entsprechend.
Bezugszeichenliste
2
Gehäuse
4
Decke
6
Kamin/Rohrleitung
8
elektrostatischer Abscheider/Naßelektrofilter
10
Pfeil/zu reinigendes Gas
12
Stutzen
14
Zwischenboden
16
Pfeil/Reingas
20
Rohr
22
Pfeil/Entschwadungsluft
24
seitlicher Stutzen
26
unteres Ende von
20
28
Rohrleitung
30
oberes Ende von
20
32
Einmündungsbereich von
6
34
Mischzone
36
Pfeil
40-43
Tragelement
44
Einheit
46
Tür
48
Leiter
50
Leitung
52
Meßgerät/Sensor
54
Einheit
56
Element/Injektor-Deflektor
58
Wäscher/Naßabsorber
60-62
Absorberleitungssystem
64
Drallelement

Claims (13)

1. Filtervorrichtung für Gase, insbesondere Abluft, Abgase oder Rauchgase, enthal­ tend ein Filtergehäuse mit wenigstens einer Komponente zur Reinigung des durch das Filtergehäuse in vertikaler Richtung strömende Gas sowie ein Rohr, mittels welchem wenigstens eine der genannten Komponente zumindest teilweise statisch abgetragen ist und durch welches Luft zuführbar ist, wobei am oberen Ende des Filtergehäuses ein Kaminrohr angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (20) an seiner Außenseite Tragelemente (41 bis 43) zur zumindest teilweisen Auflagerung der Komponenten (8, 14, 58) aufweist, daß durch das Rohr (20) Entschwadungsluft zuführbar ist und daß der Austrittsbereich der Entschwadungsluft aus dem Rohr (20) in einem Einmündungsbereich (32) des Kaminrohres (6) für das Reingas vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Komponente, welche vorzugsweise als Naßelektrofilter (8) oder als Zwischenboden (14) oder als Naßabsorber (58) oder als Absorberleitungssystem (60-62) ausgebildet ist, außerdem am Gehäuse (2) abgetragen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Auflage­ rung der Komponente einerseits am Gehäuse (2) und andererseits am Rohr (20) eine zumindest näherungsweise symmetrische Abtragung vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage­ rung der Komponente am Gehäuse (2) sowie dem Rohr (20) derart vorgesehen ist, daß am Gehäuse (2) angreifende äußere Kräfte, insbesondere Windkräfte, über die Komponente auf das Rohr (20) übertragbar sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende (30) des Rohres (20) im Einmündungsbereich (32) des Kamin­ rohrs (6) in das Filtergehäuse (2) angeordnet ist und 1 oder daß in diesem Bereich eine Mischzone (34) für das Reingas mit der Entschwadungsluft vorhanden ist, wobei vorzugsweise Turbulenzen von Entschwadungsluft und Reingas erzeugbar sind.
6. Vorrichtung nach einem der Anspräche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am oder über dem oberen Ende (30) des Rohres (20) ein Element (56) vorge­ sehen ist, welches als Injektor und/oder Deflektor ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere im Austrittsbereich des Rohres (20) ein Element (64) zur Erzeugung eines Dralls für die Entschwadungsluft vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende (30) des Rohres (20) im Bereich der Einleitung des Kaminrohrs (6) durch die Decke des Gehäuses (2) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Entschwadungsluft in das Rohr (20) von der Seite her, insbesondere durch einen seitlichen Stutzen (24), oder durch das untere Ende (26) des Rohres (20), insbesondere durch eine daran angeschlossene Rohrleitung (28), einleitbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennnzeichnet, daß das Rohr (20) einen den Erfordernissen entsprechenden Querschnitt auf­ weist, welcher vorzugsweise rund, oval, rechteckig, quadratisch oder vieleckig ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (20) im Zentrum des Filtergehäuses (2) angeordnet ist oder daß wenigstens zwei derartige Rohre innerhalb des Filtergehäuses (2) angeordnet sind, wobei das Filtergehäuse (2) eine runde, eine rechteckige oder mehreckige Grundfläche aufweist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (20) begehbar ausgebildet ist und/oder eine Tür (46) und/oder eine Leiter (48) und/oder eine Leitung (50) und/oder ein Meßgerät und/oder einen Sensor (52) enthält.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Entschwadungsluft dem Rohr (2) Abwärme aus einem Maschinenraum und/oder Abstrahlwärme von Behältern oder Rohrleitungen zugeführt wird und/ oder daß emmissionsfreie oder gering emissionsbelastete Abluftströme zugeführt werden und/oder daß die Entschwadungsluft zusätzlich aufheizbar ist.
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