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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Entfernung
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flüssiger und fester Stoffe aus Abluft- und Prozeßgasströmen, wobei
diese Vorrichtung aus einem mit Gaszu- und -ableitungen versehenen Gehäuse und einem
in dem Gehäuse zentrisch angeordneten, als Filter ausgebildeten rotationsssymmetrischen
Zentralkörper besteht.
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Zur Entfernung von kondensierten Stoffen aus Gasströmen sind vielfältige
Vorrichtungen bekannt, die sich auf einige Grundtypen zurückführen lassen.
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Wäscher verschiedener Bauart werden zur Abscheidung von Flüssigkeiten,
feuchten und trockenen Stäuben eingesetzt und zeichnen sich durch geringe Störanfälligkeit
und Betriebskosten aus. Als grundsätzlicher Nachteil muß jedoch die Verlagerung
des Abluftin ein Abwasserproblem angesehen werden; ferner ist der Abscheidegrad
in vielen Fällen unbefriedigend.
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Zur Abscheidung von Feststoffen werden oft Zyklone verwandt. Diese
sind aber für eine Entfernung kleiner Teilchen oder spezifisch leichter Partikel
nicht geeignet.
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Gewebefilter haben sich - vorzugsweise als Schlauch oder Taschenfilter
- vielfach zur Staubabscheidung bewährt. Problematisch sind hier feuchte Teilchen,
die zur Verklebung der Gewebe führen.
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Weitere Nachteile sind die Beanspruchung der Filtergewebe. bei der
pneumatischen oder mechanischen Rückreinigung, die die Standzeiten begrenzt, und
die schlechte Ausnützung der Filterfläche insbesondere bei Kleinanlagen, weil der
jeweils in Rückreiniyung befindliche Teil nicht ausgenützt werden kann. Dies gilt
auch für rückbladJare Metall- oder Keramikkerzen, die als zusätzlichen Nachteil
eine nur niedrige Flächenbelastung für die Gasfiltration aufweisen.
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Elektrofilter sind vielseitiger anwendbar, erreichen aber für viele
Problemstellungen keine ausreichende Abscheideleistung.
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In vielen Fällen scheiden sie wegen der Brückenbildung im Filter aus;
häufig sind die auftretenden Korrosionsprobleme nur unzureichend gelöst.
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Speziell zur Beseitigung von Flüssigkeitsnebeln oder löslichen Stäuben
wurden selbstreinigende Glasfaser-Tiefbettfilter entwickelt. Diese Systeme erreichen
hohe P.bsclleidegrade auch für feinste Aerosole. Sie sind jedoch dann nicht einsetzbar,
wenn feste, unlösliche Bestandteile enthalten sind, die zur Verstopfung der Faserfilter
führen.
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Weiterhin sind Filtersysteme bekannt, die Zyklone und Oberflächenfilter
in einem Gehäuse kombinieren; hier sind jedoch die beiden Abscheideprinzipien nacheinander
geschaltet und die in der zweiten Absciieidestufe eingesetzten Schlauchfilter werden
vom Gas nur durchströmt. Sie müssen daher wie alle Staubfilter in kurzen Abständen
rückgereinigt werden.
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Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Filtervorrichtung
zur Reinigung von Abluft und Prozeßgasströmen, insbesondere zur Entfernung von feinsten
flüssigen und festen Teilchen aus Abgasströmen zu schaffen, die die oben genannten
Nachteile vermeidet, insbesondere einen hohen Abscheidegrad besitzt und eine kontinuierliche
Selbstreinigung sichert.
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Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß man eine Vorrichtung verwendet,
die aus einem mit Gaszu- und -ableitungen versehenen Gehäuse, einem in dem Gehäuse
zentrisch angeordneten, als Filter ausgebildeten rotatioi#ssymmetrischen Zentralkörper
und gegebenenfalls im Gehäuse angebrachten Stützrohrejj und Leitblechen besteht,
wobei erfindungsgemäß die Anordnung der Gaszu- und -ableitungen bzw. der Leitbleche
so erfolgt, daß das zu reinigellde Gas in Rotation versetzt wird mit einer Radialgeschwindigkeit,
die an keiner Stelle des Zentralkörpers weniger als 1 m/sec betragen darf, und die
ucre Oberfläche des Zentralkörpers möglichst glatt ist.
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Durch diese erfindungsgemäße Vorriclltung wird erreicht, daß in dem
gleichen Filtersystem gleichzeitig die Fliehkraft und die mechanische Filtration
ausgenützt werden, wobei die hohe tangentiale Gcscl)windigkeitskomponentc des Gasstromes
einmal eine Vorabscheidung der Schadstoffpartikel nach dem Zyklonprinzip und zugleich
eine kontinuierliche Abreinigung des zentralen, rotationssymmetrischen Filterkörpers
bewirkt. Die äußere Oberfläche des Filterkörpers muß daher, makroskopisch gesehen,
möglichst glatt sein und darf keine größeren Rauhigkeiten aufweisen.
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In Figur #I wird eine beispielhafte Ausfiihrungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung schematisch näher beschrieb-en. Die Figuren II bis V zeigen weitere
Ausführungsformen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem rotationssymmetrischen
Gehäuse (3), in dem zentral eine ebenfalls rotationssymmetrische, vorzugsweise zylindrische
Filterkerze (2) mit glatter Oberfläche angeordnet ist. Ober ein tangential angebrachtes
Gaszuleitungsrohr (1) wird die ungereinigte Abluft oder das Prozeßgas (8) angesaugt
oder eingedrückt und über das Gasableitungsrohr (9) wieder entfernt. Die Oberflächen
und Querschnitte sind so ausgelegt, daß die niedrigste Radialgeschwindigkeit am
unteren Ende des Zentralkörpers mindestens doppelt so hoch ist, wie die Durchtrittsgeschwindigkeit
durch die Filterfläche. Sie darf im allgemeinen nicht niedriger als 1 m/sec liegen.
Dadurch und durch die extrem glatte Oberfläche des Filterkörpers wird eine ständige
Abreinigung erreicht.
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Die zurückgehaltenen Verunreinigungen werden über einen Auslaß (4)
und ein Absperrorgan (5) in eine Vorlage (6) gefördert.Die im Filter (2) abgeschiedenen
Aerosole laufen auf der Sekundärseite in eine Abtauchung (7).
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Die Porengröße des als Filter ausgebildeten Zentralkörpers betrugt
vorzugsweise 5-150/um, während die Rauhtiefe der Filteroberfläche bei Verwendung
von Polypropylen kleiner als 40/um sein sollte.
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Das Gehäuse und der Zentralkörper bestehen im allgemeinen aus einem
korrosionsbeständigen Material, wie Polyäthylen, Polytetrafluoräthylen oder Graphit.
Besonders bewährt hat sich Polypropylen, aber auch Sinterkeramik und Sintermetall
haben sich für spezielle Zwecke gut bewährt.
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Das Gehäuse selbst ist im Normalfall zylindrisch oder kegelförmig
ausgeführt und am unteren Teil mit einer Austrageinrichtung für die abgeschiedenen
Stoffe versehen, die beispielsweise als tangentialer oder zentraler Auslaßstutzen
ausgebildet sein kann, versehen mit einer Zellradschleuse, Drosselklappe oder Quetschventil.
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Bei der Abscheidung radioaktiver Stoffe muß der Austrag der abgeschiedenen
Stoffe in sicherer Geometrie erfolgen.
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Anhand der folgenden Beispiele wird die erfindungsgemäße Vorrichtung
näher beschrieben: Beispiel 1: Das bei der Herstellung einer bindemittellosen Graphitfolie
anfallende Abgas enthält neben gasförmigen SO2# und flüssigen H2 SO 4/S03-Nebeln
größere Mengen einer voluminösen Graphitflocke mit einer spez. Dichte von 2 . 10-3
g/cm³. Dieses Abgas wird in einer in Fig. I gezeigten Vorrichtung gereinigt.
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Das tangential über das Gaszuleitungsrohr (1) in die Anlage eintretende
Rohgas (8) strömt mit großer Geschwindigkeit um den als Filter ausgebildeten, zylindrischen
Zentralkörper (2) aus glattem Polypropylen-Sinterkunststoff.
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Die Feststoffteilchen werden durch Fliehkräfte an die Wandung des
Polypropylen-Behälters(3) gedrückt und in einer sichtbaren Trombe
über
den tangentialen Auslaß (4), versehen mit einem Absperrorgan (5), in die Vorlage
(6) gefördert. Feinstanteile im Rohgas, die radial auf den Zentralkörper mit seiner
glatten Oberfläche treffen, werden durch das nachströmende Gas abgerissen und ebenfalls
in die Austragszone gefördert.
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In der Filterkerze abgeschiedene H 2S0 4/S03-Acrosole agglomerieren
und laufen auf der Reingasseite in die Abtauchung (7). Das gcreinigte Gas tritt
am oberen Ende des Behälters (3) über das Gasableitungsrohr (9) aus der Vorrichtung
aus.
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Beispiel 2: Bei der herstellung von Silbernitrat fallen im Abgas größere
Mengen staubförmiges AgN03 an, die in einer Vorrichtung gemäß Fig. II gereinigt
werden.
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Das über den tangentialen Einlaß (10) in den Zyklonbehälter (11) eintretende
Rohgas (18) bildet eine nach unten gerichtete Trombe aus, die sich mit hoher Radialgeschwindigkeit
um den rotationssymmetrischen Zentralkörper (12) bewegt. Im unteren Teil des Behälters
wird der abgeschiedene Feststoff über einen kegelförmig ausgeführten Behälterboden
(13) in den gegen die Einlaßrichtung geneigten tangentialen Austrag (14) gefördert.
Eine Drosselklappe (15) ermöglicht einen Wechsel der Vorlage (16) während des Betriebes.
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Durch den Einbau des Ventilators (17) unter den Behälterboden wird
das Gerät kompakt und klein. Druckseitig des Ventilators tritt das gereinigte Gas
über das Gasableitungsrohr (19) aus der Anlage aus.
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Beispiel 3: Die bei der Aufarbeitung von radioaktivem Uranschrott
unterschiedlici#ster Zusammensetzungen auftretenden Abgasverunreineigungen l;önnen
trotz großer Schwankungen in der Abgasmenge und Beladung mit gleichbleibend guter
Abscheideleistung in einer Vorrichtung gemäß Fig. III abgeschieden werden.
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Das über den tangentialen Einlaß (20) in den kegelförmigen Behälter
(21) eintretende Rohgas (22) rotiert in einer sich ausbildenden Trombe um den rotationssymmetrischen
Zentralkörper (27). Durch Fliehkräfte und die Rückhaltewirkung der Filtermatrix
abgeschiedene Stoffe werden durch Schwerkraft in eine Vorlage (23) mit sicherer
Geometrie gefördert, die durch einen Schnellspannverschluß (24) gasdicht an den
Behälter angeflanscllt wird. Da sich die Filteroberfläche selbständig durch das
radial um den Zentralkörper (27) nachströmende Gas reinigt, bleibt der Druckverlust
der Anlage konstant und wird nur durch den am Reingasaustritt (25) herrschenden
Volumenstrom (26) bestimmt.
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Die kegelförmige Ausführung des Behälters wurde aus Gründen der sicheren
Geometrie, und um eine gleichförmigere Radial-Gasgeschwindigkeit an der Filteroberfläche
zu erreichen, gewählt.
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Die Zentripetalb@schl@unigung, die bei einer derartigen Anordnung
mindestens um den Faktor 4 kleiner ist als die Zentrifugalbeschleunigung, garantiert
auch für Stoffe, die zu Brückenbildung eigen, eine einwandfreie Selbstreinigung
bei hohem Abscheidegrad.
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Beispiel 4: Beim Abrösten ven MDS2 wird neben SO2 metallisclses, schwerlöslichcs
Seien und wasserlösliches @henium VII-Oxid bei ca. 70°C freigesetzt. Die Abgasreinigung
erfolgt dabei in einer Vorrichtung gemäß Fig. IV.
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Das über den tangentialen Einlaß (30) in den Behälter (31) eintretende
Rohgas (38) wird mit einer Vorsprühdüse (32) aus dem geschlossenen Kreislaufsystem
(33) mit Wasser besprüht.
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Die im Einlaß herrschcndc Gasgeschwindigkeit von 40 m/sec zerreißt
unterstützend die Flüssigkeistiöfchen aus der Düse, wodurch eine intensive Durchmischung
der Gas-Flüssigphase unter gleichzeitiger Abkühlung erfolgt.
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Aus der sich ausbildenden Trombe werden zum großen Teil durch Fliehkräfte
metallisches Seien sowie das im Wasser gelöste Rc207 abgeschieden und laufen in
11Strähnen11 schraubenartig an den Wandungen ab und durch den Ablaßstutzen (34)
in den Kreislaufbehälter (35).
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Die aus dem Abgas dampfförmig in den rotationssynin0etrischen Zentralkörper
(36) eintretenden Bestandteile werden in der Filtcrschicht (aus Sinterkunststoff)
größtenteile abgeschieden und laufen auf der Innenseite durch die Abtauchung (37)
ebenfalls in den Kreislaufbehälter.
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Die sich aufkonzentrierende Lösung wird bei 1000 ppm zur Rückgewinnung
von Selen und Rhenium wirtschaftlich aufgearbeitet.
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Das derart gereinigte S02-Riechgas (39) tritt im Oberteil der Anlage
(31) aus und wird weiterverarbeitet.
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Beispiel 5: Das in Hüttenwerken in größeren Mengen anfallende Gichtgas
(40) wird zur Entstaubung über eine Zuleitung (41) in den Rohgasbodenraum (42) geleitet,
in dessen Boden (43) mehrere Stützrohre (44) eingelassen sind (Fig. V). In diesen
Stützrohren (44) steckt jeweils ein Tauchrohr (45), welches am oberen Ende am Reingasflansch
(46)
befestigt ist, im unteren Teil mit schraubenförmige Leitblechen (47) versehen ist
und in den zylindrischen, porösen Zentralkörper (48) übergeht.
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Der auf der Reingasseite stehende Ventilator saugt über die Zentralkörper
(48) und die Abtauchrohre C45) das Rohgas achsial in die Stützrohre (44), in denen
es durch die Leitbleche (47) in Rotation versetzt wird.
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Die sich ausbildende T;cmbe umströmt radial die Zentralkörper (48)
und stützt sich an der Innenwandung der Stützrohre (44) ab. Durch Fliehkräfte und
durch die Rückhaltewirkung der Filtermatrix abgeschiedene Stoffe werden mit der
Trombe bis in den Sammelbunker (49) gefördert, aus dem sie kontinuierlich mit einer
Schnecke (51) ausgetragen werden. Nachströmendes Gas verhindert das Verstopfen der
Zentralkörper (48).
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Das gereinigte Gas (50) tritt über das Tauchrohr und den Reingaskopfraum
(52) aus der Anlage.
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Diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat sich besonders
bei hohen Gasdurchsätzen, d.h. Durchsätzen von mehr als 3 1000 m /h bewährt.