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Filteranlage für heiße Gase
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Filteranlage zur Reinigung von
heißen Gasen, insbesondere aus Schmelzöfen unter Verwendung trockenen Staub abscheidender
Entstauber mit vorgeschaltetem, vom Gas durchströmten Sättigungskühler.
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Bei der Entstaubung von heißen Abgasen aus Öfen bzw. Schmelzöfen wird
durch Gesetz zunehmend ein Reststaubgehalt im Reingas unter 50 mg/ Nm³ und darunter
verlangt, In der Praxis stellt sich dabei heraus, daß im allgemeinen die Bedingung
von filternden Entstaubern und trocken arbeitenden Elektrofiltern mit insgesamt
vertretbarem Aufwand erzielt wird, Bei Einsatz dieser trockenen Staub abscheidenden
Filter ist es jedoch häufig erforderlich die Rauchgase vor Durchführung der Staubabscheidung
abzukühlen.
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Um diese Abkühlung durchzuführen, hat man die Möglichkeit, Frischluft
oder andere Rauchgase mit niedriger Temperatur den heißen Ofenabgasen zuzusetzen.
Hierbei vergrößert sich jedoch das Abgasvolumen erheblich und nur in Ausnahmefällen
ist ein solches Verfahren wirtschaftlich vertretbar. In der Praxis ist weiter der
Einsatz von Wärmetauschern zur Abkühlung der- Ofenabgase üblich.
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Häufig sind hierbei aus verschiedenen Gründen teure Sonderstähle einzusetzen,
wodurch sich ein unerwünscht hoher Aufwand ergibt.
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Weiter nachteilig beim Einsatz von Wärmetauschern ist die Bildung
einer Staubschicht auf den Kühlflächen, die auch bei Benutzung automatisch arbeitender
Reinigungsvorrichtungen nicht völlig beseitigt werden kann, Durch solche Staubschichten
wird der Wärmefluß behindert und eine entsprechend große Dimensionierung der Wärmetauscher
erzwungen.
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Verbreitet ist auch die Verwendung von Verdampfungskühlern, bei denen
die Temperatur der Rauchgase trotz Wasserzuführung eindeutig in einem Bereich über
dem Säure- bzw, Wassertaupunkt bleibt.
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Auch dieses Verfahren erfordert einen großen technischen Aufwand infolge
der Notwendigkeit, die Wasserzufuhr genau zu dosieren, das Wasser äußerst fein zu
versprühen und für eine genügend lange Verweil zeit Sorge zu tragen, was ein entsprechend
großes Kühlervolumen zur Folge hat, Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine
Kühlung heißer Ofenabgase mit im Verhältnis einfachen Mitteln herbeizuführen, dabei
aber trotzdem zu erreichen, daß die gekühlten Gase in das nachgeschaltete Filter
mit einer Temperatur eintreten, die eindeutig-oberhalb des Säuretaupunktes bzw.
des Wassertaupunktes der Gase liegt, zugleich aber bei filternden Entstaubern den
für das jeweilige Filtermaterial max. zulässigen Dauertemperaturwert nicht überschreitet,
Diese
Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der trocknen Staub austragenden
Filteranlage ein Sättigungskühler vorgeschaltet ist und daß eine Bypass-Leitung
für einen gesteuerten Teilstrom der heißen Rauchgase vorhanden ist, der durch Zumischung
zur Erhöhung der Temperatur des Rauchgasteilgasstromes benutzt wird, der den Sättigungskühler
passiert hat und dessen Temperatur dem Taupunkt entspricht, der sich durch die Sättigung
mit verdampftem Wasser einstellt.
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Hierbei ist von Bedeutung, daß die Abkühlung der Rauchgasteilgasmenge,
die den Sättigungskühler passiert, auf die sich durch Wasserverdampfung einstellende
Taupunktstemperatur in keiner Weise ein technisches Problem darstellt. Diese Abkühlung
ist in der praktischen Durchführung äußerst unkompliziert und kann sehr betriebssicher,
ohne besonderen Aufwand, erreicht werden. Da jedoch mit Wasserdampf gesättigtes
Rauchgas einem trockenen Staub austragenden Filter nicht zugeführt werden kann,
ist es notwendig, die Temperatur der in das Filter eintretenden Rauchgase eindeutig
über dem Taupunkt in einen gewünschten Temperaturbereich, z.B. über 900 C, anzuheben.
Entsprechend der Erfindung geschieht dieses wiederum in sehr einfacher Weise mit
Hilfe des Bypass-Teilrauchgasstromes, der mit geringem Aufwand automatisch hinsichtlich
seiner Menge so geregelt werden kann, daß die Temperatur der gesamten Ofenabgase
nach erneuter Vermischung auf einen vorgegebenen Wert über die Zeit gleichbleibend
geregelt werden kann.
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Die Verwendung des Sättigungskühlers hat weiter den Vorteil, daß
er
im Verhältnis klein ausgeführt werden kann und daß keine gegen Verstopfung empfindliche
Düsen und auch keine exakte Regelung der eingedüsten Wassermenge erforderlich sind,
und ohne Schwierigkeiten das benutzte, zunächst nicht verdampfte Wasser auch in
stark verschmutztem Zustand im Kreislauf gehalten werden kann.
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Falls sich im Ofenabgas Schadgase z.B. aus Schwefel-, Chlor- oder
Fluorverbindungen befinden, werden diese aus den Rauchgasen, die dem Sättigungskühler
passieren, zu einem erheblichen Teil ausgewaschen und können aus dem Kreislaufwasser
durch Neutralisierung in Verbindungen übergeführt werden, #ie Korrosionen unterbinden
und diese Elemente dem Schlamm zuführen.
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Im Gegensatz zum Verdampfungskühler wird beim Sättigungskühler nicht
die zu verdampfende Wassermenge geregelt, sondern ein heißer Teilgasstrom, um die
gewünschte Gaseintrittstemperatur vor dem Filter zu bekommen. Die Größe der dem
Sättigungskühler zugeführte Kreislaufwassermenge ist in weiten Grenzen ohne Einfluß
auf die Lösung der Aufgabenstellung. Eine Regelung des Wasserumlaufes ist nicht
notwendig. Die durch Verdampfung mit dem Rauchgas fortgeführte Wassermenge wird
in sehr einfacher Weise ständig durch Frischwasser mittels einer Schwimmerschaltung
ersetzt. Die dem Sättigungskühler zugeführte Wassermenge ist unabhängig von der
Höhe der jeweiligen Gaseintrittstemperatur vor dem Sättigungskühler und unabhängig
von der Höhe der gewählten Mischtemperatur vor Eintritt
in das trockenen
Staub abscheidende Filter.
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Im Sättigungskühler werden im allgemeinen nur gröbere Staubteilchen
ausgeschieden, die sich im allgemeinen als Schlamm absetzten, während die im Rauchgas
enthaltenen feinen Staubteilchen im wesentlichen ungehindert den Sättigungswäscher
passieren und trocken aus dem Filter abgeschieden werden. Die im Verhältnis geringe
Schlammmenge kann von Zeit zu Zeit dem Sättigungskühler entnommen ggfs.
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aber durch Zwischenschaltung entsprechender Vorrichtungen auch dem
aus dem nachgeschalteten Filter trocken anfallenden Staub beigemischt werden.
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Die Erfindung wir nachstehend anhand der Zeichnung erläutert, in der
ein Schema einer Filteranlge als Beispiel dargestellt ist.
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Die gesamte Entstaubungsanlage zur Reinigung heißer Ofengase z.B.
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aus einem, Kupolofen (1) besteht im wesentlichen aus einem Sättigungskühler
(2) und einem trockenen Staub austragenden Filter z.B. einem Taschenfilter, einem
Schlauchfilter oder Elektrofilter.
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Bei filternden Entstaubern wird vorteilhaft so vorgegangen, daß bei
der periodischen, nacheinander erfolgenden Abreinigung der Filterelemente der gelöste-
Staub-durch das Eintreten der Rauch-oder Staubgase diesen bis zu deren Sättigung
mit Staub sofort wieder zurückgeführt wird, wie es an sich bekannt ist.
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Das heiße Rauchgas wird mittels eines Ventilators (4) vom Kupolofen
(1) abgenommen und eine Teilmenge gelangt in den mit Uberschußwasser
arbeitenden
Sättigungskühler (2), in welchem dieser Teilgasstrom auf eine Temperatur abgekühlt
wird, die dem Taupunkt der Gase entspricht, der sich durch Verdampfung einer größtmöglichen
Wassermenge automatisch einstellt. Da es nicht möglich ist, den wasserdampfgesättigten
Teilgasstrom einem trockenen Staub austragenden Filter z.B. dem Taschenfilter (3),
zuzuleiten, wird ein anderer Teilstrom des heißen Rauchgases über eine Bypass-Leitung
(5) unter Umgehung des Sättigungskühlers (2) der Leitung (6) zwischem dem Sättigungskühler
(2) und dem Filter (3) zugeführt, und zwar geregelt in solcher Menge, daß eine Mischtemperatur
oberhalb des Taupunktes meistens über 900 C bis z.B. ca. 25o0 C sich einstellt.
Die Regelung der Bypass-Teilgasmenge erfolgt dadurch, daß in der Leitung (6) ein
Temperaturfühler (7) eingebaut ist, der z.B. eine Regelklappe (8) und damit die
Durchflußmenge des heißen Teilgasstromes in der Bypass-Leitung (5) beeinflußt. Je
nach Ausgangstemperatur der zu übernehmenden Gesamtrauchgasmenge kann der Bypass-Teilgasstrom
im Bereich von etwa 1o bis 70 % der gesamten, aus dem Ofen (1) zu übernehmenden
Gasmenge liegen.
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Im Sättigungskühler (2) werden im allgemeinen nur gröbere Staubteilchen
ausgewaschen, deren Menge verhältnsimäßig gering ist.
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Durch Vorschaltung eines Zyklones kann die im Sättigungswäscher anfallende
Schlammenge verringert werden. Der durch Absetzen unter dem Sättigungskühler anfallende
Schlamm wird von Zeit zu Zeit entnommen oder ggfs. kontinuierlich dem aus dem Filter
trocken anfallenden Feinstaub zugemischt, der dadurch befeuchtet ggfs. auch
granuliert
und damit leichter-weitertransportiert werden kann.
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Das Uberschußwasser, normalerweise verunreinigt, wird dem Sättigungskühler
über eine Pumpe (9) im Kreislauf wieder zugeführt.
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Falls im heißen Rauchgas Schwefel-, Chlor-, Fluor- oder andere Schadgasverbindungen
enthalten sind, werden diese im Sättigungskühler zu einem erheblichen Teil ausgewaschen
und gelangen ggfs.
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durch Unterstützung mittels einer Vorrichtung zur Neutralisation bei
entsprechender Sättigung ebenfalls in den Schlamm. Mit Hilfe dieser Neutralisation
wird zur Vermeidung von Korrosionen ein vorgegebener pH-Wert eingehalten.
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Durch die gesamte Entstaubunganlage ist infolge der Zuordnung von
Sättigungskühler, Bypass-Leitung und trockenen Staub austragenden Filter eine Kombination
geschaffen, durch die auf einfachste Weise eine Kühlung der heißen Rauchgase bis
auf eine gewünschte Filtereintrittstemperatur erzielt wird, wobei trotz Fehlens
einer Präzisen Regelung der Wasserzuführung im nachgeschalteten Filter der Taupunkt
bzw. Säuretaupunkt nicht unterschritten und eine vorgegebene Rauchgastemperatur
im Filter konstant eingehalten werden kann.
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L e e r s e i t e