DE2719339B2 - Method and device for exhaust gas purification from melting furnaces for inorganic composite materials - Google Patents

Method and device for exhaust gas purification from melting furnaces for inorganic composite materials

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur gemeinsamen Entfernung von Stäuben und gasförmigen Schadstoffen aus den Abgasen von Schmelzofen zur Herstellung anorganischer Kompositmaterialien, wie z. B. Gläser, Email- und Keramikfritten.The present invention relates to a method for the joint removal of dusts and gaseous forms Pollutants from the exhaust gases of melting furnaces for the production of inorganic composite materials, such as z. B. Glasses, enamel and ceramic frits.

Es hat bereits Vorschläge gegeben, Fluor aus Abgasen von Glasschmelzofen zu entfernen, indem in diese Erdalkalimetallverbindungen eingeblasen und die Reaktionsprodukte in Filtersäcken aufgefangen werden. Der in dem Abgas enthaltende sehr feinteilige Staub neigt dazu, insbesondere bei gleichzeitiger Anwesenheit von Sulfaten bzw. Schwefelsäuredämpfen zu verkleben, die Filtersäcke zu verstopfen und sich in den Abgasleitungen und anderen Anlagenteilen an Stellen mit geringer Strömungsgeschwindigkeit und Turbulenz abzusetzen, wo er zu schneller Korrosion führt Insbesondere durch die durch die Verstopfung der Filtersäcke bedingte Zunahme des Druckverlustes an den Filtersäcken steigt der Energieverbrauch erheblich s aaThere have been proposals to remove fluorine from glass furnace flue gases by adding in these alkaline earth metal compounds are blown in and the reaction products are collected in filter bags. The very finely divided dust contained in the exhaust gas tends to occur, especially if it is present at the same time of sulfates or sulfuric acid vapors to stick, to clog the filter bags and to get into the Exhaust pipes and other system parts at points with low flow velocity and turbulence settle where it leads to faster corrosion, in particular due to the clogging of the The increase in pressure loss on the filter bags caused by the filter bags increases the energy consumption considerably s aa

Die bekannten Vorschläge zur Abgasreinigung gehen ferner von dem Vorurteil aus, daß die in das Abgas einzuführenden Erdalkalimetallverbindungen möglichst feinteilig sein sollen, um eine möglichst großeThe known proposals for exhaust gas purification are also based on the prejudice that the in the exhaust gas to be introduced alkaline earth metal compounds should be as finely divided as possible in order to achieve the largest possible

ίο Oberfläche zur Reaktion mit den im Abgas enthaltenen Schadstoffen zu ermöglichen.ίο Surface to react with those contained in the exhaust gas To enable pollutants.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren zur Abgasreinigung von Schmelzofen für anorganische Kompositmaterialien, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Abgas vor der Filtration mittels Filtersäcken mit Bor- und Fluor-freien Glasrohstoffen mit einer mittleren Teilchengröße von 100 bis 250 μηι beaufschlagt wird und die sich auf den Filtersäcken absetzenden Staub- und Glasrohstoffteilchen in periodischen Zeitabständen abgereinigt und in den Schmelzofen zurückgeführt werden.The present invention now relates to a method for cleaning exhaust gases from melting furnaces for inorganic composite materials, which is characterized in that the exhaust gas before filtration by means of filter bags with boron and fluorine-free glass raw materials with an average particle size of 100 to 250 μηι is applied and the Dust and glass raw material particles deposited in filter bags are cleaned at periodic intervals and stored in returned to the furnace.

Es wurde gefunden, daß die im Abgas enthaltenen Staubteilchen selbst zur Absorption der im Abgas enihaltenen sauren Gase erheblich beitragen. Die dem Abgas beaufschlagten relativ grobteiligen Glasrohstoffe tragen ebenfalls zur Absorption der sauren Gasbestandteile bei. Geeignete Glasrohstoffe sind z. B. kalzinierte Soda, Tonerdehydrat, Pottasche, Calciumhydroxid, Calciumoxid, Aluminiumoxid und/oder Kaolin.It has been found that the dust particles contained in the exhaust gas themselves to absorb the in the exhaust gas contained acid gases contribute significantly. The relatively coarse-grained glass raw materials exposed to the exhaust gas also contribute to the absorption of the acidic gas components. Suitable glass raw materials are, for. B. calcined Soda, alumina hydrate, potash, calcium hydroxide, calcium oxide, aluminum oxide and / or kaolin.

JO Bevorzugt besitzen die dem Abgas zu beaufschlagenden Glasrohstoffe mittlere Teilchengrößen von etwa 150 bis 200 μιη. Eine besonders bevorzugte Teilchengrößenverteilung enthält 45Gew.-% an Teilchen unter 100 μιη, 90% Teilchen unter 200 μιη und 99% Teilchen unter 300 μιη Durchmesser.The glass raw materials to be exposed to the exhaust gas preferably have mean particle sizes of approximately 150 to 200 μm. A particularly preferred particle size distribution contains 45% by weight of particles below 100 μm, 90% particles below 200 μm and 99% particles below 300 μm diameter.

Die Glasrohstoffe werden im Abgas vorteilhaft in Mengen von 200 bis 400 Gew.-%, bezogen auf die im Abgas enthaltene Staubmenge, eingesetzt. Es soll jedoch mindestens eine solche Menge an Staub bzw. Staub- und Glasrohstoffen vorhanden sein, daß die im Abgas enthaltenen korrosiven sauren Dämpfe stöchiometrisch gebunden werden können.The glass raw materials are advantageously in the exhaust gas in amounts of 200 to 400 wt .-%, based on the im Amount of dust contained in exhaust gas, used. However, there should be at least such an amount of dust or Dust and glass raw materials are present that the corrosive acidic vapors contained in the exhaust gas are stoichiometric can be bound.

Nach dem Verlassen des Emailschmelzofens werden die Abgase mittels Rekuperatoren und durch Zugabe von Sekundärluft auf Temperaturen zwischen 150 und 4500C abgekühlt. Während beim Einsatz von textlien Filtersäcken eine Abkühlung auf Temperaturen bis unter 2500C wegen der geringeren Temperaturbeständigkeit der Textilfasern im allgemeinen nötig ist, ist beiAfter leaving the enamel melting furnace, the exhaust gases are cooled to temperatures between 150 and 450 ° C. by means of recuperators and by adding secondary air. While cooling to temperatures below 250 0 C due to the lower temperature resistance of the textile fibers is generally necessary when using text lien dust bags, wherein

so dem bevorzugten Einsatz von Filtersäcken aus Glasfaser- oder Teflongeweben eine Abkühlung auf 400 bis 4500C ausreichend. Eine solche Abkühlung bis 450° C kann im allgemeinen durch Wärmeaustauscher und geringe Sekundärluftmengen erreicht werden. Dagegen verlangt die weitere Abkühlung bis herab zu den bei Einsatz von textlien Filtersäcken notwendigen geringeren Temperaturen die Einblasung von erheblichen Mengen an Sekundärluft in den Abgasstrom. Die Sekundärluft vergrößert das zu filtrierende Abgasvolumen in ungünstiger Weise, so daß eine entsprechend größere Filterfläche notwendig ist. Es wurde gefunden, daß der erfindungsgemäß erreichte Abschneidegrad für Fluoride bzw. Staub bei Einsatz von Glasfaserfiltersäkken nicht geringer ist als bei Einsatz von Textilfiltersäkken. Es werden Abscheidegrade von oberhalb 97% erreicht.so the preferred use of filter bags made of fiberglass or Teflon tissue, cooling to 400 to 450 0 C is sufficient. Such a cooling to 450 ° C can generally be achieved by heat exchangers and small amounts of secondary air. On the other hand, the further cooling down to the lower temperatures required when using textile filter bags requires the blowing of considerable amounts of secondary air into the exhaust gas flow. The secondary air increases the volume of exhaust gas to be filtered in an unfavorable manner, so that a correspondingly larger filter surface is necessary. It has been found that the degree of cut-off for fluoride or dust achieved according to the invention when using glass fiber filter bags is not less than when using textile filter bags. Degrees of separation of over 97% are achieved.

Die relativ grobteiligen, dem Abgas zugesetzten Glasrohstoffe sind in der Lage, die sehr feinteiligenThe relatively coarse-grained glass raw materials added to the exhaust gas are capable of the very fine-grained ones

Staubbestandteile über Adhäsionskräfte an ihrer Oberfläche zu binden, wodurch auf der Oberfläche der Filtersäcke eine relativ lockere Sorbens-Schicht aufgebaut wird, die dem hindurchtretenden Abgasstrom einen relativ geringen Strömungswiderstand entgegensetzt Die Sorbens-Schicht, angereichert rait dem feinen Staub des Abgases, ist leicht von der Filteroberfläche abzureinigen und das relativ grobteilige, von den Filterschläuchen abgeschüttelte Pulver seSzt sich schnell in der unterhalb der Rltersäcke angeordneten Auffangvorrichtung ab, ohne daß es von dem Abgas aufgewirbelt und auf die Filterschläuche zurückgeführt wird.To bind dust components to their surface via adhesive forces, creating on the surface of the Filter bags a relatively loose sorbent layer is built up, which is one of the exhaust gas flow passing through Relatively low flow resistance opposes the sorbent layer, enriched rait the fine dust of the exhaust gas is easy to clean from the filter surface and the relatively coarse one, from the Powder that has been shaken off by the filter hoses quickly settles in the collecting device located below the rucksack without being whirled up by the exhaust gas and returned to the filter bags will.

Der Eintrag der relativ grobteiligen Glasrohstoffe kann kontinuierlich über Förderschnecken in die Abgasleitung erfolgen. Es wurde jedoch gefunden, daß ein chargenweiser Eintrag vorteilhaft ist, wodurch die auf den Filtersäcken abgeschiedene Sorbens-Schicht im Hinblick auf ihre Abreinigung und Rückführung günstig beeinflußt wird. Die chargenweise Fördtrung der relativ grobteiligen Glasrohstoffe in die Abgasleitung erfolgt bevorzugt pneumatisch mittels Umgebungsluft als Fördermittel.The entry of the relatively coarse-grained glass raw materials can be carried out continuously into the exhaust pipe via screw conveyors. However, it has been found that a batch entry is advantageous, as a result of which the sorbent layer deposited on the filter bags is im Is influenced favorably with regard to their cleaning and recycling. The batch-wise conveyance of the relative coarse-grained glass raw materials into the exhaust pipe are preferably carried out pneumatically by means of ambient air Funding.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The present invention also relates to the device for carrying out the process according to the invention Procedure.

Diese besteht aus einem dem Schmelzofen nachgeschalteten Wärmeaustauscher, einem Einlaß für Umgebungsluft in die Abgasleitung, einem Dosierbehälter für den chargenweisen Eintrag der erfindungsgemäß eingesetzten Glasrohstoffe, einer pneumatischen Fördervorrichtung für die Glasrohstoffe in die Abgasleitung, und mindestens einem, an der Innenseite mit dem Abgas zu beaufschlagenden Filterschlauch, der mit einer Abreinigungseinrichtung, sowie einer Auffang- und Austragsvorrichtung für die vom Filter aus dem Abgas zurückgehaltenen Staub- und Pulvermaterialien versehen istThis consists of a heat exchanger downstream of the melting furnace, an inlet for ambient air in the exhaust pipe, a metering tank for the batch entry of the invention used glass raw materials, a pneumatic conveying device for the glass raw materials in the exhaust pipe, and at least one filter hose to which the exhaust gas is applied on the inside, which is equipped with a Cleaning device, as well as a collection and discharge device for the filter from the exhaust gas retained dust and powder materials is provided

Bevorzugt werden 4 bis 6 Filterkammern parallel eingesetzt die eine gemeinsame Auffang- und Austragsvorrichtung für den Filterniederschlag besitzen. Die Abreinigung der Filterschläuche kann über mechanische Rütteleinrichtungen und/oder durch Erzeugung eines Gasüberdruckes auf der Außenseite des Filtersackes erfolgen. Abreinigungszyklen zwischen 10 und 30 Minuten sind ausreichend, wobei die Dauer des Abreinigungsvorgangs zwischen 10 und 60 Sekunden betragen kann.Preferably 4 to 6 filter chambers are used in parallel, which have a common collection and discharge device for filter precipitation. The filter bags can be cleaned mechanically Vibrating devices and / or by generating excess gas pressure on the outside of the filter bag take place. Cleaning cycles between 10 and 30 minutes are sufficient, the duration of the cleaning process being between 10 and 60 seconds can.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung werden anhand der diagrammatischen Zeichnung näher erläutert: Die Abgase aus dem Emailschmelzofen 1 gelangen nach Abkühlung in den Wärmeaustauscher 2 in die Abgasleitung 3, wobei gegebenenfalls über den Einlaß 4 Umgebungsluft zur weiteren Kühlung zugemischt werden kana Aus der Vorlage 7 gelangen die erfindungsgemäß einzusetzenden Glasrohstoffe in einen durch Schieber verschließbaren Dosierbehälter 8 und werden in periodischen Abständen mittels der durch das Gebläse 9 singeblasenen Umgebungsluft als Fördermittel über die Leitung 10 in die Abgasleitung 3 eingeblasen. Gemeinsam mit dem Abgas werden die Glasrohstoffe zur Innenseite der Filtersäcke 6 befördert und dort niedergeschlagen. Während des Abreinigungs-Vorgangs durch Rütteln gelangen die Glasrohstoffe, die an ihrer Oberfläche die Staubbestandteile des Abgases adhäsiv gebunden haben, in den Auffangbehälter 5, von wo sie mittels einer Schnecke 11 zur Abfüllung in Säcke 12 ausgetragen werden. Das von den korrosiven saurenThe method and the device according to the invention are illustrated in the diagrammatic drawing explained in more detail: The exhaust gases from the enamel melting furnace 1 reach the heat exchanger 2 after cooling into the exhaust pipe 3, with ambient air optionally being mixed in via the inlet 4 for further cooling are kana The glass raw materials to be used according to the invention arrive from the template 7 in a Dosing container 8, which can be closed by a slide, and are periodically removed by means of the Blower 9 singly blown ambient air as a conveying means via line 10 into exhaust gas line 3 blown in. The raw glass materials are conveyed to the inside of the filter bags 6 together with the exhaust gas and knocked down there. During the cleaning process by shaking the glass raw materials, the have adhesively bound the dust components of the exhaust gas on their surface, in the collecting container 5, of where they are sacked by means of a screw 11 12 will be carried out. That of the corrosive acidic

ti Dämpfen und dem Staub gereinigte Abgas gelangt über die Abgasleitung 13 in die Atmosphäre. Die in der Zeichnung beispielhaft angedeutete Abreinigungsvorrichtung durch Erzeugung von Überdruck auf der Außenseite der Filtersäcke enthält Klappen 15 zum Abschluß der einzelnen Filterkammern, in die über ein Gebläse (4 und eine Umgehungsleitung gereinigtes Abgas mit dem für die Abreinigung notwendigen Druck eingeleitet werden kann.ti fumes and the dust cleaned exhaust gas passes over the exhaust pipe 13 to the atmosphere. The cleaning device indicated by way of example in the drawing by generating overpressure on the outside of the filter bags contains flaps 15 for Completion of the individual filter chambers into which the cleaned Exhaust gas can be introduced with the pressure required for cleaning.

Die vorliegende Erfindung wird anhand des nachfol-The present invention is based on the following

« genden Ausführungsbeispieles näher erläutert«Lowing embodiment explained in more detail

Beispielexample

Eine Filterfläche von 250 m2, die gleichmäßig aufgeteilt ist auf fünf Filterkammern mit je 30 Filterschläuchen, bestehend aus einem aromatischen Polyamid (Nomex) mit 0,2 m Durchmesser und 2,80 m Länge werden mit dem Abgas eines industriellen öl-befeuerten Emailschmelzofens mit einer Kapazität von 500 kg pro Stunde beaufschlagt. Die Abgasmenge einschließlieh Sekundärluft beträgt 8500 NmVh. Die Filterbetriebstemperatur beträgt 220°C. Dem Abgas werden in Abständen von 3 Minuten über eine pneumalische Fördereinrichtung jeweils 1,75 kg Soda entsprechend einer Zugabe von 35 kg pro Stunde zugeführt. Jede Filterkammer wird im Abstand von 15 Minuten 30 Sekunden lang gereinigt, durch Rückspülung unter Erzeugung eines Gasdrucks von gereinigtem Abgas und gleichzeitige Vibration der Filterschläuche. Die einzelnen Kammern werden nacheinander zyklisch mit jeweils 3 Minuten Zeitabstand abgereinigt. Die Zugabe der Soda erfolgt jeweils anschließend an einen Abreinigungsvorgang. Der Druckverlust an den Filterflächen beträgt 350 mbar. Es wird ein Abscheidegrad für Fluoride von 97% entsprechend einem Gehalt von 10 mg F-/Nm3 im gereinigten Gas, für SO» von 30%, entsprechend einem Gehalt von 350 mg S/Nm3 im gereinigten Gas sowie ein Abscheidegrad für Stäube von 98% entsprechend einer Konzentration von 30 mg/Nm3 erreicht.A filter area of 250 m 2 , which is evenly divided into five filter chambers with 30 filter hoses each, consisting of an aromatic polyamide (Nomex) with a diameter of 0.2 m and a length of 2.80 m, are mixed with the exhaust gas of an industrial oil-fired enamel furnace a capacity of 500 kg per hour. The amount of exhaust gas including secondary air is 8500 NmVh. The filter operating temperature is 220 ° C. 1.75 kg of soda, corresponding to an addition of 35 kg per hour, are added to the exhaust gas at intervals of 3 minutes via a pneumatic conveying device. Each filter chamber is cleaned at intervals of 15 minutes 30 seconds by backwashing with generation of a gas pressure of cleaned exhaust gas and simultaneous vibration of the filter bags. The individual chambers are cleaned cyclically one after the other with an interval of 3 minutes each. The soda is added after a cleaning process. The pressure loss on the filter surfaces is 350 mbar. There is a degree of separation for fluoride of 97% corresponding to a content of 10 mg F- / Nm 3 in the cleaned gas, for SO »of 30%, corresponding to a content of 350 mg S / Nm 3 in the cleaned gas and a degree of separation for dusts of 98% corresponding to a concentration of 30 mg / Nm 3 is achieved.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (7)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Abgasreinigung von Schmelzofen für anorganische Kompositmaterialien, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas von einer Filtration mittels Filtersäcken mit Bor- und Fluor-freien Glasrohstoffen mit einer mittleren Teilchengröße von 100 bis 250 μπι beaufschlagt wird und die sich auf den Filtersäcken absetzenden Staubund Glasrohstoffteilchen in periodischen Zeitabständet! abgereinigt und in den Schmelzofen zurückgeführt werden.1. Process for exhaust gas purification from melting furnace for inorganic composite materials, thereby characterized in that the exhaust gas from a filtration by means of filter bags with boron and Fluorine-free glass raw materials with an average particle size of 100 to 250 μπι is applied and the dust and glass raw material particles that settle on the filter bags at periodic intervals! cleaned and returned to the furnace. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Teilchengröße der Glasrohstoffe 150 bis 200 pm beträgt2. The method according to claim 1, characterized in that the mean particle size of the Glass raw materials is 150 to 200 pm 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Glasrohstoffe calcinierte Soda, Pottasche, Aluminiumoxid, Tonerdehydrat, Calciumhydroxid, Calciumoxid und/oder Kaolin eingesetzt werden.3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the glass raw materials calcined soda, potash, aluminum oxide, alumina hydrate, Calcium hydroxide, calcium oxide and / or kaolin can be used. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasrohstoffe in Mengen von 200 bis 400 Gew.-%, bezogen auf die im Abgas enthaltene Staubmenge, eingesetzt werden, wobei Staub- und Glasrohstoffe jedoch mindestens in einer solchen Menge vorhanden sind, wie zur chemischen Bindung der im Abgas enthaltenen gasförmigen Schadstoffe notwendig ist4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the glass raw materials in Quantities of 200 to 400% by weight, based on the amount of dust contained in the exhaust gas, are used, however, dust and glass raw materials are present in at least such an amount as for chemical binding of the gaseous pollutants contained in the exhaust gas is necessary 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasrohstoffe chargenweise in das Abgas eingeführt werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the glass raw materials be introduced into the exhaust gas in batches. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase vor der Beaufschlagung mit den Glasrohstoffen auf Temperaturen unterhalb 4500C abgekühlt werden.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the exhaust gases are cooled to temperatures below 450 0 C before exposure to the glass raw materials. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bestehend aus einem dem Schmelzofen (1) nachgeschalteten Wärmeaustauscher (2), einem Einlaß für Umgebungsluft (4) in die Abgasleitung (3), einem Dosierbehälter (8) für den chargenweisen Eintrag der Glasrohstoffe, einer pneumatischen Fördervorrichtung (9) für die Glasrohstoffe in die Abgasleitung (3), und mindestens einem, an der Innenseite mit dem Abgas zu beaufschlagenden Filterschlauch (6), der mit einer Rütteleinrichtung (14, 15), einer Auffang-(5) und einer Austragsvorrichtung (11) für die vom Filter aus dem Abgas zurückgehaltenen Staub- und Pulvermaterialien versehen ist.7. Device for performing the method according to one of claims 1 to 6, consisting of a heat exchanger (2) connected downstream of the melting furnace (1), an inlet for ambient air (4) into the exhaust pipe (3), a dosing tank (8) for batch entry the glass raw materials, a pneumatic conveying device (9) for the glass raw materials in the exhaust pipe (3), and at least one filter hose (6) to which the exhaust gas is applied on the inside, the with a vibrating device (14, 15), a collecting device (5) and a discharge device (11) for the from Filter from the exhaust gas retained dust and powder materials is provided.
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