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Filteranlage
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Die Erfindung betrifft eine Filteranlage zum Keinigen von Gasen, mit
wenigstens einem Filterraum, der zumindest einen oberen Einsatz und einen unteren
Auslaß für ein sich durch diesen Raum hindurchbewegendes, feste Partikel aufweisendes
Filtermedium besitzt und der im Gegenstrom zur Bewegungsrichtung des Filtermediums
von dem zu reinigenden Gas (Rohgas) durchströmt wird, wobei am Auslaß für das Filtermedium
wenigstens eine sich relativ zum Filterraum bewegende Abräumvorrichtung, z.B. ein
Abstreifer vorgesehen ist, der sich durch das Filtermedium am Auslaß bzw.
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durch einen von diesem Filtermedium gebildeten Schüttkegel am Auslaß
hindurchbewegt, um einen Teil des Filtermediums wegzuführen.
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Eine derartige Filteranlage ist an sich Gegenstand der älteren dt.
Patentanmeldung P 26 16 250.5, die insbesondere zum Entstauben von Luft oder Gas
bei der Kalkw und/oder Zementherstellung geeignet ist.
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Als Filtermedium eignet sich bei einer derartigen Filteranlage entweder
üblicher Filterkies oder aber auch eine Fraktion desjenigen Materials, welches das
im Arbeitsprozeß befindliche Massengut bildet und auf welches beispielsweise die
in der zu reinigenden Luft bzw. in dem zu reinigenden Gas enthaltenen und auszufilternden
Partikel (Staubteilchen) zuruckzufuhren sind.
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Das Filtermedium bewegt sich bei der Filteranlage der eingangs geschilderten
Art durch die einzelnen Filterräume in vertikaler Richtung von oben nach unten,
während dann das zu reinigende Gas (Rohgas) die Filterräume in umgekehrter Richtung
von unten nach oben durchströmt. Die Filterräume sind dabei vorzugsweise ringförmig
ausgebildet.
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Versuche haben nun gezeigt, daß zu reinigende Gase, und dabei insbesondie
auch Abgase, die bei der Zement- oder Kalkherstellung anfallen, vielfach /#taubpartikel
enthalten, die zu einem Zusammenbacken bzw. zu einer Klumpenbildung innerhalb des
durchströmten Filtermediums neigen und daß derartige Klumpen die Filtereigenschaft
wesentlich beeinträchtigen, wenn nicht auf eine besondere Ausbildung der den Filterraum
bzw. die Filterröume seitlich begrenzenden Begrenzungsflächen geachtet wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs geschilderte Filteranlage
dahingehend zu verbessern, daß eine die Filterwirkung beeintröchtigende Klumpenbildung
bzw. ein Verbacken der im Rohgas enthaltenen Partikel vermieden wird und dadurch
die Filtereigenschaften wesentlich verbessert werden0 Zur Lösung dieser Aufgabe
ist eine Filteranlage der eingangs geschilder ten Art erfindungsgemöß gekennzeichnet
durch eine gegenüber dem Auslaß vorgesehene, vorzugsweise in horizontaler Richtung
verlaufende Ablagefläche für das Filtermedium sowie durch seitliche Begrenzungsflächen
für
den Filterraum, die sich in vertikaler wichtung bzw. in nahezu
vertikaler Richtung erstrecken.
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Durch den erfindungsgemäßen Verlauf der seitlichen Begrenzungsflächen
des Filterraumes bzw. der Filterräume werden durch eine gleichmäßige Durchströmung
des gesamten Filterraumes von dem Filtermedium in vertikaler wichtung sowie durch
Vermeidung von Anlageflächen Klumpenbildungen durch im Rohgas vorhandene Staubpartikel
völlig vermieden,oder aber es können sich nur Klumpen in solcher Größe ausbilden,
die die Filterwirkung nicht beeinträchtigen und zusammen mit dem verbrauchten Filtermedium
ohne Schwierigkeiten mit Hilfe der Abrdumvorrichtung weggeführt werden können.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform besitzen die seitlichen Begrenzung1-flächen
des vorzugsweise ringförmig ausgebildeten Filterraumes einen Meigungswinkel von
5° gegenüber der Vertikalen, wadurch einerseits in der oben beschriebenen Weise
eine Klumpenbildung wirksam verhindert wird und andererseits eine ausreichend große
Verminderung der #trömungsge schwindigkeit des Rohgases im bereich des Filterraumes
erreicht wird, um auch feinste Partikel, die vom rohgas mitgeführt werden, im Filtermedium
abzuscheiden.
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Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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ll Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in Seitendarstellung, teilweise im Schnitt eine
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filteranlage; Fig. 2 einen Schnitt entlang
der Linie I-I der Fig. 1.
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Die in den Figuren gezeigte Filteranlage besteht aus einem im wesentlichen
zylinderförmigen Gehäuseteil 1, welcher an seinem oberen Ende durch einen ebenfalls
zylinderförmigen haubenförmigen Teil 2 verschlossen ist, welch letzterer an seiner
Umfangswandung eine Oeffnung 3 zum Abführen des gereinigten Gases aufweist. Durch
die obere Abschlußwandung 2' des Teiles 2 ist mittig ein isohr 4hindurchgefuhrt,
welches zum Zuführen eines feste Partikel aufweisenden Filtermediums 5 dient, wobei
sich am unteren Ende des ihohres 5 an dieses Rohr ein kegelförmiger isingkanal 6
anschlie#t, der von zwei parallel zueinander verlaufenden ringförmigen Wandabschnitten
7 und 8 gebildet ist, von denen der Wondobschnitt 7 einen nach oben hin spitz zulaufenden'geschlossenen
Kegel bildet, wdhrend der Wandabschnitt einen kegelstumpfförmigen Hohlkörper formt.
bas Rohr 4 sowie die Wandabschnitte 7 und 8 liegen dabei symmetrisch zu der Ldngsachse
L der dargestellten Filteranloge bzw.
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des Gehäuseteils 1.
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Im Innneren des Gehäuseteils 1 sind Ubereinanderliegend drei ringförmig
ausgebildete Filterraume 9 ortsfest angeordnet, wobei diese Filterräume 9 im wesentlichen
gleichartig ausgebildet sind und ebenfalls konzentrisch zu der Längsachse L liegen.
Die Filterröume 9 werden jeweils von zwei konzentrisch zueinander angeordneten ringförmigen
Itlandabschnib ten 10 und 11 gebildet, wobei diese Wandabschnitte 10 und 11 so geformt
sind, daß der von dem Wandabschnitt 10 erzeugte Ringkörper an seinem oberen Ende
10' einen geringfügig kleineren Durchmesser besitzt als an seinem unteren Ende 10",
während der von dem Wandabschnitt 1 erzeugt ringkörper an seinem oberen Ende 11'
einen geringfügig größeren Durch~ messer aufweist als an seinem unteren Ende 11".
Die Wandabschnitte 10 und 11, die die seitlichen Zegrenzungsflächen der Filterröume
9 bilden, sind gegenüber der vertikal verlaufenden Längsachse L nur geringfügig,
d.h. höchstens um 50 geneigt.
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Die unteren Enden 10 und 11" der Wandabschnitte 10 und 11 begrenzen
eine untere, ringförmige Auslaßöffnung 12 in den Filterraumen 9 für das Filtermedium
5, wobei unter jeder Auslaßöffnung 12 jeweils eine ebenfalls ortsfest angeordnete
und sich in horizontaler Richtung erstreckende Ablagefläche 13 vorgesehen ist, die
als Ring ausgebildet ist und mit ihrem äußeren Rand mit der Innenfläche einer konzentrisch
zur Längsachse L angeordneten ringförmigen Wand 14 bzw. 14' verbunden ist, wobei
die Wand 14 bei den beiden oberen Filterrsumen 9 über die Unterseite der Ablagefläche
13 geradlinig bzw. konzentrisch zur Längsachse L sich verlängert ist und an das
untere Ende der Wand 14' im Bereich des unteren Filterraumes 90 ein kegelstumpfförmiger
bzw. konischer Wandabschnitt 15 anschließt. Die Wände 14 bilden zusammen mit ringförmigen
Wänden 16, die ebenfalls konzentrisch zur Längsachse L angeordnet sind, Ringkanäle
17 für das Filtermedium 5, wobei die ringkanäle 17 untereinander sowie mit dem Ringkanal
6 durch mehrere um die Längsachse L verteilte Verbindungsrohre 18 und 19, die beispielsweise
quadratischen Querschnitt aufweisen, .fl£k-s#u verbunden sind.
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Zum Zu fuhren des Filtermediums 5 in die Filterrtiume 9 sind an den
Ringkandlen 6 bzw. 17 Ringkanäle 20 und 21 angeschlossen, wobei der Ringkanal 20
von zwei konzentrisch zur Längsachse L liegenden ringfarmigen Wandabschnitten 22
und 23 und die Ringkanäle 21 zur Versorgung des unteren sowie des mittleren Filterraumes
9 von zwei konischen Wandabschnitten 24 und 25 gebildet sind. Die Wandabschnitte
22 und 24 sind dabei jeweils mit dem oberen Ende 10' der Wandabschnitte 10 der entsprechenden
Filterrdume 9 verbunden, wobei die Wandabschnitte 11 mit ihrem oberen Ende 11' mit
den Wänden 14 bzw. 14' in Verbindung stehen, so daß sich im Inneren der Filteranlage
um die Längsachse L herum ein Raum 26 ergibt, der durch die Wandabschnitte 7, 10,
11, 14, 14', 22 und 24 sowie durch einen konischen Wandabschnitt 27 und das in den
Filterrdumen 9 vorhandene FiX ermedium 5 gegenüber einem äußeren, die Filterräume
9
umgebenden und mit de Wffnung 3 in Verbindung stehenden Raum 28 getrennt ist.
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In seinem unteren, sich leicht konisch verjungenden Ende 1' bildet
der Gehäuseteil 1 einen Raum 29, der gegenüber dem l'aum 28 durch den Wandabschnitt
27 getrennt ist und der als Vorabscheider für das durch die Offnung 30 an der Mantelfldche
des konischen Endes 1' in den Raum 29 ein geführte, zu reinigende Rohgas dient.
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Im kaum 26 ist um die Längsachse L eine Welle 31 drehbar gelagert,
die seitlich einen an der Welle befestigten Schacht 32 trägt, an welchem für jeden
Filterraum 9 eine Fangtasche 33 vorgesehen ist, die Uber eine dffnung 34 mit dem
inneren des Schachtes 32 in Verbindung steht. Außerdem ist an dem Schacht 32 bzw.
an der Welle 33 für jeden Filterraum 9 jeweils ein Abräumschieber bzw. Abstreifer
35 befestigt, der über der betreffenden Ablagefläche 13 liegt und von dem Schacht
32 bis in die Nähe des äußeren Randes der ringförmigen Ablagefläche 13 reicht. Der
Schacht 32 endet mit seinem unteren Ende 32' in einem kegelförmigen Raum 36, der
nach oben hin durch einen ebenfalls an der Welle 31 befestigten Wandabschnitt 37
verschlossen ist und in welchen eine Fördereinrichtung 38 hineinreicht, die auf
einer Seite oberhalb einer Austrittsöffnung 39 für das Filtermedium 5 endet. Durch
einen Elektromotor 40 und einen Ketten- oder Riementrieb 41 wird die Welle 31 und
mit dieser der Schacht 32, die Abstreifer 35, die Fangtaschen 33 und der Wandabschnitt
37 um die Längsachse L drehend angetrieben, Die Wirkungsweise der dargestellten
Filteranlage läßt sich wie folgt erläutern : Das Filtermedium 5 wird über das Rohr
4 zugeführt und verteilt sich Uber die ringkanäle 6, 17, 20 und 21 sowie über die
Verbindungsrohre 18 und
19 auf die einzelnen Filterräume 9, wobei
an den Auslaßöffnungen 12 der Filterröume 9 bzw. auf den dort vorgesehenen Ablageflächen
13 vom Filter medium 5 gebildete Schüttkegel entstehen. Das zu reinigende Gas (ohgas)
wird über die Öffnung 30 bzw. einen entsprechenden Anschlußstutzen, der tangential
in den oberhalb des kegelförmigen Endes 12 liegenden Teil des Raumes 29 einmündet,
zugeführt. Der kaum 29 dient dabei in an sich bekannter Weise als Vorabscheider
für schwerere, im liohgas enthaltene Staubpartikel, welchewfgrund der sich im vaum
29 ausbildenden Zyklonströmung nach unten befördert werden und dort von der für
den Raum 29 und den zaum 36 gemeinsamen, mit der Welle 31 umlaufenden Förder- bzw.
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Abräumeinrichtung 38 in die Austrittsöffnung 39 für das verbrauchte
Filtermedium 5 gefördert werden. Das dem Raum 29 zugeführte Rohgas gelangt von unten
her entsprechend dem Pfeil A in den Raum 26 und von dort entsprechend den Pfeilen
B durch die Schüttkegel des Filtermediums 5 auf en Ablageflächen 13 in die einzelnen
Filterröume 9, wobei die im Rohgas enthaltenen, auszufilternden Stoffe (Staubpartikel
und andere auszufilternde Fremd- bzw. Schadstoffe) im Filtermedium 5 abgelagert
werden, so daß das Gas im gereinigten Zustand die Filterraume 9 an der oberen ringförmigen
Öffnung /42 zwischen den Enden 10' und 11' der Wandabschnitte 10 und 11 wieder verlassen
kann und in den Raum 28 gelangt, aus dem dann das gereinigte Gas (reingas) über
den Teil 2 und die Öffnung 3 abgeführt wird. Durch die mit der Welle 31 umlaufenden
Abstreifer 35 wird bei jeder Umdrehung der Welle 31 jeweils aus jedem unterhalb
der betreffenden Auslaßöffnung 12 vorhandenen Schuttkegel des Filtermediums 5 eine
bestimmte Menge an verbrauchtem Filtermedium in die Fangtaschen 33 und von dort
in den Schacht 32 gefördert, wobei die Menge des aus den Filterräumen 9 weggeförderten
Filtermediums 5 und damit die Durchflußgeschwindigkeitfur dieses Filtermedium durch
die Drehzahl der Welle 31 geregelt bzw. den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden
können und wobei das durch die Abstreifer 35 entfernte Filtermedium jeweils durch
über die Ringkanäle 20 bzw. 21 nachrutschendes unverbrauchtes Filtermedium
5
ersetzt wird.
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Wesentlich ist bei der gezeigten Ausfuhrungsform der erfindungsge~Ußen
Filteranlage, bei der das Filtermedium die einzelnen Filterräume 9 jeweils von oben
nach unten durchfließt, während das Gas diese Filterräume in umgekehrter Richtung
von unten nach oben durchströmt, daß die Wandabschnitte 10 und 11 jeweils nur eine
geringe Neigung, d.h. eine Neigung von höchstens 50 gegenüber der Langsachse L bzw.
gegenüber der Drehachse der Welle 31 aufweisen, so daß auch bei solchen Staubportikeln
im Kohgas, die beispielsweise unter dem Einfluß von Feuchtigkeit und/ode Hitze oder
aber aus anderen Gründen zu einem Verbacken bzw. zu einer Klumpenbildung neigen,
keine Bereiche in den Filterräumen 9 entstehen, in denen ein kontinuierlicher Fluß
des Filtereediums 5 nicht ehr siche gestellt ist. Durch die nahezu senkrecht bzw.
lotrecht verlaufenden Wandabschnitte 10 und 11 ist sichergestellt, daß sich durch
einen gleich oä3igen Fluß des Filtermediums in den Filterräumen 9 Klumpen überhaupt
nicht oder aber nur mit einer bestimmten, den Filtervorgang nicht beeinflussenden
Größe bilden können und andererseits auch derartige Klumpen von den Abstreifern
35 sicher in die Fangtaschen 33 und von dort in den Schacht 32 gefördert werden.
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Versuche haben gezeigt, daß ein Neigungswinkel der Wandabschnitte
10 und 11 von nur 5 gegenüber der Längsachse L bzw. gegenüber der Vertikalen ausreicht,
um einerseits eine die Filterwirkung beeinträchtigende Kluapenbildung zu vermeiden
und um andererseits die Strömungegeschwindigkeit des Gases innerhalb der Filterraume
9 von deren unterer Öffnung 12 zu deren oberen Öffnung 42 zwischen den Enden 10C
und 11' so zu verlangsamen, daß auch feinste Partikel des Rohgases im Filtermedium
5 feste gehalten bzw. zurückgehalten werden. Bei einer Versuchsanlage wurden bei
einem derartigen Neigungswinkel der Wandabschnitte 10 und 11 von 50 gegenüber der
Vertikalen an der unteren Öffnung 12 eine StrU~ungsgeschwindigkeit
für
das Gas von 1,0 m/sec. und an der oberen Öffnung 42 eine Strömungsgeschwindigkeit
von 0,5 m/sec. gemessen, wobei dieses Verhdltnis von 2:1 für die Änderung der Strömungsgeschwindigkeit
für die Erzielung eines sehr guten Filterergebnisses durchaus ausreichend war.
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Um die Höhe des Filtermediums 5 in den Filterrtluien 9 den jeweiligen
Bedürfnissen anpassen zu können, ist im Bereich der unteren Enden der die Ringkanäle
20 bzw. 21 bildenden Wandabschnitte 23 bzw. 25 ein in Richtung der Längsachse L,
d.h. in Richtung der Doppelpfeile C verschiebbarer Ring 43 vorgesehen, mit welchem
je nach Stellung dieses Ringes das in den betreffenden Filterraum 9 hineinragende
Ende des Ringkanales 20 bzw. 21 verlängert oder verkürzt werden kann, womit dann
auch die Schütthöhe des Filtermediums 5 in dem betreffenden Filterraum 9 einstellbar
ist. Die Ringe 43 sind nach Öffnen von besonderen Klappen oder Abdeckplatten 44
in der Wandung des Gehäuseteils 1 zugänglich und können durch besondere Mittel,
z.B. Klemischrauben in der gewunachten Höhenstellung an den Wandabschnitten 23 bzw.
25 arretiert werden. Die größte SchUtthöhe für das Filtermediui 5 in den Filterräumen
9 wird dann erreicht, wenn sich die Unterkante der Ringe 43 mit dem unteren Ende
der Wandabachnitte 23 bzw. 25 deckt, während die geringste Schütthöhe des Filtermediums
5 in den Filterrtiumen 9 dann auftritt, wenn die Ringe 43 soweit nach unten verschoben
sind, daß deren obere Kante im Bereich des unteren Endes der Wandabschnitte 23 bzw.
25 liegt.
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Bei plötzlich auftretenden Druckerhöhungen in dem Uber die Öffnung
30 zugeführten Rohgas kann es passieren, daß ein Teil des in den Filterräumen 9
vorhandenen Filtermediums 5 über die Öffnung 42 aus den Filter räumen 9 nach oben
hinausgeworfen wird und in den Raum 28 gelangt. Um diesen Teil des Filtermediums
5 dem Kreislauf fUr das Filteriediui
wieder zuzuführen, ist der
Wandabschnitt 27 derart angeordnet, daß er mit seinen Oberfibhenseiten von seinem
äußeren Rand zu seinem inneren Rand schräg nach unten verläuft und an seinem inneren
Rand mit dem oberen Rand 11' des Wandabschnittes 11 des unteren Filterraumes 9 in
Verbindung steht, so daß in den Raum 28 gelangtes Filtermedium 5 über den Wandabschnitt
27 in den unteren Filterraum 9 rutscht und von dort in gleicher Weise wie das übrige
Filtermedium mit Hilfe des Abstreifers 35 in den Schacht 32 und von dort an die
Austrittsöffnung 39 gefördert wird, von wo das verbrauchte Filtermedium einer entsprechenden
Aufbereitungsanlage zugeführt wird.