-
"Anlage und Verfahren zum Vermischen und Aufbereiten von Stäuben im
Gasstrom 1? Die Erfindung betrifft eine Anlage und ein Verfahren zum Vermischen
und Aufbereiten von Stäuben mit Eigen- oder Fremdstaub, zum Herbeiführen physikalischer
und/oder chemischer Reaktionen der Feststoff-Reagenden untere inander im Gasstrom,
und in Ruhelage an Filterflächen.
-
Es ist Zweck derartiger Anlagen staubbeladene Gase weitestgehend
zu entstauben und dabei physikalische Reaktionen, beispielsweise das Bilden von
Ballkorn oder Konglomeraten d. h. Ansammlung mehrerer Einzelstaubteilchen zu einer
größeren Einheit, durch Massenkräfte oder elektrische Oberflächenaufladungen, oder
chemische Wirkungen durch Stoffe, die zu schnellen Oberflächenwirkungen fähig sind,
herbeizuführen.
-
Derartige Reaktionen müssen deshalb in kürzester Zeit vor sich gehen,
weil die staubbeladenen Gasströme mit relativ hoher Geschwindigkeit in Rohrleitungen
geführt werden und für die Reaktionszeit nur kurze Rohrstrecken zur Verfügung stehen.
-Es ist bereits bekannt, Stäube in staubbeladene Gasströme einzuführen, um Konglomerate
mit größeren Abmessungen, d.h. sogenanntes Ballkorn, das sich besser filtern läßt,
zu bilden. Man benötigt hierfür, aus den vorstehend angeführten Gründen, entweder
sehr lange Rohrstrecken, die wegen des Abriebes für sich problematisch bleiben,
oder gnan muß einen sehr unvollkommenen Reaktionsprozess in
Kauf
nehmen, weil die Reaktionszeit zu kurz ist.
-
Die Konglomerate oder das Sallkorn sind aber filtertechnisch sehr
erwünscht, weil sie nicht nur die Quantität des gefilterten Staubes erhöhen, sie
steigern auch die Qualität des Filtervorganges, weil kleinste Staubteile, die unter
normalen Umständen die Filterporen passieren würden, im größeren Verband, als Ballkorn,
mit abgefiltert werden können.
-
Eine andere Möglichkeit der Konglomeratbildung bietet das Fließbettverfahren,
bei dem der zu reinigende Hauptgasstrom durch eine Schüttung eines Oxydkorngemisches
gepresst wird.
-
Es kommt auch so zur Reaktion der Teilchen untereinander, aber der
Druckverlust derartiger Anlagen liegt zwischen 300 bis 500 mm WS; er ist damit untragbar
hoch.
-
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Anlage und ein Verfahren
zu deren Betrieb bereitzustellen, welche auf kürzesten Raumstrecken Reaktionszeiten
erlaubt, die bisher als nicht erreichbar galten. Verfahrensgemäß werden dabei nicht
nur Stäube allgemeiner Art, vielmehr gezielt aufbereitete Stäube eingesetzt, die
chemische, physikalische, insbesondere auch elektrische Wirkungen in den speziellen
Aufbereitungszonen auslösen.
-
Die Erfindung geht zur Lösung dieser Aufgabe von einer Anlage für
das Vermischen und Aufbereiten von Stäuben mit Eigen- und/oder Fremdstaub zum Herbeiführen
physikalist her und/oder chemischer Reaktionen der Reagenden untereirlander im Gasstrorn
und in Ruhelage der Feststoffe an Filterflächen aus, wobei sie sich dadurch kennzeichnet,
daß ein in den #(auplslrorn mündende dosierende ZuFiihre inrichtuny
für
den Feststoff - Reagenden, eine für den jeweiligen Aufbereitungszweck ausreichend
lange im Einführbereich vergleichsweise verengte Reaktionsstrecke und ein Filter
mit porendurchsetzten Filterflächen nacheinander angeordnet sind.
-
Dabei sind dem Feststoffaustrag des Filters eine Schleuse zur Entnahme
eines Teilstromes des Feststoffes nachgeordnet und nach dieser ein Sammeltrichter
oder eine direkte Zufuhr in die ursprüngliche Einspeisung der Zuführeinrichtung
vorgesehen. Die Einspeisung mündet in den verengten Teil der ersten Reaktionszone.
Dies ist nach einem besonderen Merkmal der Erfindung eine venturiartig ausgebildete
Düse, wobei der Hochgeschwindigkeitsteil als Eintrittsstelle bevorzugt wird.
-
Das Verfahren zum Vermischen und Aufbereiten von Stäuben im Gasstrom
kennzeichnet sich dadurch, daß dem strömenden staubbeladenen Gas physikalisch und/oder
chemisch reagierender Staub in einer vergleichsweise verengten Wirbelzone zugeführt,
nach der Reaktion der Reagenden in der Aufbereitungsstrecke oder an den Filterflächen,
von den Flächen durch Rütteln oder pneumatische Luftstöße, teilweise unter Belassen
einer dünnen Filterschicht, entfernt, einer Sammelkammer zugeführt wird, aus der
das Gemisch zur weiteren Verwertung entnommen oder gegebenenfalls ein Teil des Gemisches
wieder in das staubbeladene Gas eingeführt wird.
-
Die Figur stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.
-
Das staubbeladene Trägergas tritt bei A in die Anlage und verläßt
diese gereinigt durch den Filterauslaß B.
-
Die Erfindung unterscheidet zwei nacheinander eintretende
Phasen
der Aufbereitung, wobei die zweite Phase im Regelfall die erste ergänzt. Die erste
Phase wickelt sich an der Eng- und Wirbelstelle 10 ab, in der oder in deren Nähe
sich vorzugsweise die Einspeisung des Eigen- oder Fremdstaubes abspielt.
-
Es hat sich überraschend herausgestellt, dass die Bemühungen der Fachwelt,
in der Einspeisezone möglichst langsame Geschwindigkeiten des Trägergases konstruktiv
zu fördern, das Gegenteil der beabsichtigten Wirkung erreichen. Praktiscine Erprobungen
der Erfindung zeigen, dass in der Engstelle, also der Zone erhöhter Geschwindigkeit,
wahrscheinlich auch erhöhter Wirbelbildung, die erfindungsgemässe Beeinflussung
des staubbeladenen Trägergases besonders wirksam ist. Hochwirksam wird diese vergleichsweise
verengte Wirbelzone 10, wenn die Engstelle nach Art eines Venturirohres 11 ausgebildet
ist, und die Zufuhr des Staubes direkt in die Hochgeschwindigkeitszone des Venturirohres
erfolgt.
-
Die Zufuhr des Staubes, dieser Begriff wird nach der Definition von
Meldau, also für Korngrössen unterhalb von 1 mm gebraucht, geschieht durch das Zuleitungsrohr
20, das aus den Trichtern 21 und 22 gespeist wird. Aus dem Trichter 21 kommt, falls
ein Teil des im Filter 30 gewonnenen Staubes wieder bei 10 in den Kreislauf zurückgeführt
wird, Eigenstaub, aus dem Trichter 22 Fremdstaub.
-
Aufbereitete Stäube im Sinne der Erfindung sind solche, die erhöhte
Reaktionen auf das staubbeladene Trägergas ausüben können.
-
Derartige Reaktionen können rein physikalischer Natur sein, wie dies
beispielsweise bei der Ionisierung oder elektrostatischer Aufladung von Stäuben
der Fall ist.
-
In der Reaktionszone der Engstelle lagern sich der mit dem Trägergas
herangebrachte Staub und der eingeführte Staub die Reagenden, aneinander. Es entstehen
größere Einheiten, Konglomerate oder Ballkorn, die sich in der nachfolgenden Strecke
der Rohrleitung zum Filter 3O noch durch Anlagerung weiterer Staubkörner vergrößern
können. Damit ist die erste Aufbereitungsphase abgeschlossen.
-
In dem sich erweiternden Teil der Engstelle ist die Transportgeschwindigkeit
des Staub- und Luftgemisches deutlich herabgesetzt, was dem Anlagerungsvorgang zugute
kommt.
-
Die zweite Phase der Aufbereitung findet an der Oberfläche der Filterorgane
31 des Filters 3O statt. Beispielhaft ist ein Filter mit Rundschläuchen 31 gezeigt,
die in bestimmten Intervallen durch einen Druckluftstoß aus der Pressluftleituny
32 in den offenen Einströmstutzen des Filterschlauches abgereinigt werden.
-
Die noch im mehr oder weniger losen Verband des Ballkornes befindlichen
Staubkörner treffen mit Luftgeschwindigkeit auf die Filterwand auf, werden hierbei
verdichtet und bilden nunmehr ein die Poren des Filters selbst überdeckendes Filtergerüst.
In dieser Phase werden die Bindunklen der einzelnen Staubkörner untereinander stärker,
das Gerüst dec; des Kornverbandes setzt sich nach den vorgegebenen Pedingungen mechanisch
zurecht.
-
Die Bindungen cler einzelnen Staubkörner können können rein mechanischer
luJatur als Haftkräfte bestehen, sie können elektrostatischer Natur, oder chemischer
Natur sein und können schliefilich aus verschiedenen der beschriebenen Reaktionen
zusammmegesetzt sein.
-
Erfindungswesentlich ist dabei, daß auf der Filterfläche stets eine
Schicht von Staub bleibt, dementsprechend die Abreinigung stets so gesteuert wird,
daß die Filterfläche nicht staubfrei ist. In dem beschriebenen Falle, wird dies
dadurch erreicht, daß die Abreinigung- und Pressluftstöße nicht minutlich, vielmehr
in Intervallen von 2 bis 4 Minuten erfolgen und der Preßluftdruck an der unteren
Grenze von 2 bis 4 at gehalten wird.
-
Im allgemeinen genügt für eine zuverlässige erfindungsgemäße Reaktion
der Reagenden eine Zeitspanne von 0,5 bis 2 sec. Die verbleibende Schichtdecke auf
der Filterfläche beträgt vorteilhaft mindestens das Doppelte des mittleren Korndurchmessers.
-
Der von den Filterflächen abfallene Staub wird im Sammeltrichter Js
Filters 3O gespeichert und über die Schleuse 33 in den Ablauf 23 geleitet. in diesem
befindet sich eine verstellbare Klappe, hier Schleuse 24 genannt, mittels der erste
werner der gesamte Staubanfall zur weiteren Verwendung, oder aber nur ein Teil davon,
abgeleitet, während der andere Feil wieder dem Kreislauf zugeführt wird.
-
Ein E3eispiel mag die Bedeutung des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutern:
Alumniunahütten und Ernaillewerke sind Emittenden cle fürchteten Fluor in Form von
Staub und Fluorqasen. Eine einer Aluminiumhütte mit einer Jahreskapazität von 100.000
106 £3 entstehen stündlich Abgase von 2,4 . 10 m 40. Mit dem Koh oder Rauchgas werden
pro Jahr ca. 8.000 t Fluor in Staubform überwiegend L 1 mikron,sowie 8.000 t gasförmiger
Fluor
ausgeworfen. Bisher wurde bei der Reinigung der Abgase ein Abscheidegrad von 60
bis 80 % erreicht.
-
Dabei mußte man den Nachteil des Naßwaschverfahrens, nämlich die Beseitigung
der Waschflüssigkeit, die aus verdünnter Flußsäure besteht, in Kauf nehmen.
-
Eine direkte Bestätigung für die Wirksamkeit der Zuführung von Eigen-
und/oder Fremdstaub nach der Erfindung ergibt sich im übrigen aus dem Umstand, daß
bei Betrieb der Anlage ohne Staubzusatz sehr schnell ein hoher Filterwiderstand
aufbaut. Das ist auf den hohen Schwefelanteil bei derartigen Gasen zurückzuführen,
der bei dem Einsatz der Erfindung auch noch um 50% reduziert wird.
-
Auch diese Anlage entspricht im Prinzip der Darstellung. Aus dem Innenraum
eines gekapselten Aluminiumofens wird ständig Rauchgas, unter Aufrechterhalten eines
Unterdruckes, über einen Saugventilator abgesaugt. In die Rohrleitung zwischen Ofen
und Filteranlage wird, in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen, staubförmige
Tonerde an der Engstelle lo und in die Hochgeschwindigkeitszone 11 zugeführt und
im Filter 30 wieder abgetrennt.
-
Es hat sich bei diesem Verfahren überraschend herausgestellt, daß
eine Gesamtreaktion zwischen Rauchgas und Aluminiumoxyd eintritt, d.h. sowohl gas-
als auch staubförmige Fluorbestandteile aus dem Rohgas lagern sich an die Oxydpartikel
an.
-
Es kommt bei diesem Beispiel im Feinstaubbereich zu einer deutlichen
Anlagerung von Gasen an die Oberfläche rs Ikn; dabei sind vermutlich Zwickelvolumet1
m l!-"ern
des Ballkornes und Anlagekräfte im Grenzflächenbereich
massgeblich .
-
Die Steuerung der Abreinigung der von aussen beaufschlagten Filterfläche
erfolgt so, dass stets eine gleichmässige Oxydschicht auf der dem Rohgas zugekehrten
Filterfläche erhalten bleibt. Diese Reaktionsschicht vollendet den bereits in der
Rohgasleitung und der Engstelle 10 begonnenen Fluoranlagerungsprozess.
-
Durch Einblasen von kurzen Pressluftstössen in das Schlauchinnere
wird ständig ein Teil des gesättigten, bzw. mit Fluor angereicherten Oxydes von
der Schlauchoberfläche abgeworfen, und durch den Filtertrichter ausgetragen, während
gleichzeitig mit dem Rohgasstrom frisches Oxyd auf die Filterfläche aufgebracht
wird.
-
Das aus dem Filter ausgetragene, mit Fluor angereicherte Oxyd kann
- abhängig von den Betriebsbedingungen und von der Oxyd qualität - mit frischem
Oxyd gemischt und erneut dem Reaktionskreislauf zugeführt oder aber direkt in die
Elektrolyseöfen gegeben werden.
-
Abgesehen von dem ausgezeichneten Wirkungsgrad dieses neuen Trockenabscheideverfahrens
ergeben sich erhebliche Einsparungen an den Zuschlagstoffen durch direkte Rückgewinnungvon
Fluor.
-
Durch das erfindungsgemässe Verfahren wurde in einer ausgeführten
Grossanlage, bei einer Belastung des Rohgases von ca.
-
3 100 mg/m gasförmigen und staubförmigen Fluors im Monatsmittel,
ein Abscheidegrad von 97 bis 99 % erreicht.
-
Es hat sich bei systematischen Untersuchungen herausgestellt, dass
Tonerdearten, u. a. mit niedriger Kalzinierungstemperatur und hoher spezifischer
Oberfläche, sich besonders gut eignen.
-
Man kann die Erkenntnis der Erfindung auf andere Reagenden übertragen.
So ist es beispielsweise möglich, Stäube elektrostatisch aufgeladen, in einen Rohgasstrom
einzuführen und auf diese Weise das Agglomerieren in den beiden Zonen erhöhter Aktivität
der Anlage, der venturiartig ausgebildeten Engstelle 10 und an der Fläche des Filterschlauches
31, zu begünstigen.
-
Mit dem Zusatz von Aktivkohle lassen sich auf ähnliche Weise jene,
in der Verfahrenstechnik mit diesem Stoff bekannten Wirkungen in kürzester Zeit
und auf kleinem Raum erreichen. Besonders vorteilhaft ist dabei jene Aktivkohle,
die mit einer Grenzschicht, einer sogenannten Gastphase, hochaktiver Stoffe überzogen
ist, beispielsweise mit einer Huminsäureschicht. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise
die Umwelt belästigende oder gefährdende Gerüche beseitigen.
-
Schliesslich können Gele in Staubform mit ihren bekannten Eigenschaften
der Adsorption von Gasanteilen, insbesondere solchen der feuchten Phase, einem Trägergas
zugesetzt werden. Dabei kann es zweckmässig sein, das mit Feuchtigkeit angereicherte
Gel, beispielsweise Silicagel, in einer, in den Rohrleitungsstrang 20 eingefügten
Aufbereitungsstufe 40, hier eine Heizstufe 41, zu entfeuchten.
-
Ebenso kann man an dieser oder einer anderen Stelle mit einem geeigneten
handelsüblichen Gerät 42 Stoffe entionisieren oder elektrostatisch aufladen.
-
Ein besonderes Problem bei der Verarbeitung von Ölen> das der
gefährlichen
Ölnebel, lässt sich mit der erfindungsgemässen Methodik elegant lösen, indem man
als Fremdstaub Kieselgur dem Ölnebel-Gasgemisch zusetzt.
-
Das erfindungsgemässe Verfahren löst mit relativ geringem Aufwand
Entstaubungsprobleme und teilweise auch das der Abscheidung unerwünschter gasförmiger
Bestandteile, wobei lediglich ein Druckverlust bis 100 mm WS entsteht.