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Verfahren und Einrichtung zur Heißgasentstaubung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Heißgasentstaubung,
insbesondere zur Brüdenentstaubung fur direkt behitzte Trockner von organischen
Materialien.
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Beispielsweise können dies Trockner für Holzspäne in der Spanplattenindustrie
sein oder Trockner für zerkleinerten Müll oder sonstigem Abfall zur nachfolgenden
Abfallaufbereitung bzw. Verbrennung.
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Als direkt beheizte Trockner finden hierfiir beisnielsweise Trommeltrockner,
Düsenrohrtrockner oder dergleichen Anwendung. Im folgenden sollen 3 Gasgemische
unterschieden werden: 1.) Rauchgas: Obwohl natürlich eine rauchfreie Verbrennung
angestrebt wird, soll hierunter das unmittelbare Abgas der öl-, gas- oder staubbeheizten
Brennkammer verstanden werden. Der Temperaturbereich liegt je nach Luftüberschuß
bei der Verbrennung zwischen 1.200 und 1.6000 c.
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2.) Heißgas: Organische Materialien werden niemals mit Hauchgas direkt
beheizt, sondern mit einer Mischung aus auch gas und Frischluft oder mit einer Mischung
aus Rauchgas und Trocknerabgas (Brüden) im sogenannten Umgasbetrieb. Dieses dem
Trockenprozeß zugeführte Heißgas liegt in einem Temperaturbereich zwischen etwa
200 und 400° C.
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3.) Brüden: Unter Brüden wird das den Trockner verlassende und vom
Trockengut getrennte Abgas verstanden. Der Temperaturbereich der Briiden-Gase liegt
im allgemeinen
zwischen 120 rnid 160° C, wobei der untere Wert mehr
für Frischluftbetrieb und der obere Wert mehr für Umgasbetrieb gilt. Der Taupunkt
des Brüden-Gasgemisches liegt zwischen etwa 6o und 80 C, wobei wiederum der untere
Wert für Frischluftbetrieb iind der obere Wert fiir Umgasbetrieb gilt.
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Die Brüden-Abgase derartiger Trockner enthalten außerordentlich feine
organische Staube, die sich aufgrund ihrer geringen Masse nur kaum mechalliscil
in Fliehkraftentstaubern aus dem Gasgemisch trennen lassen. Auch Multizyklone erreichen
heute nicht mehr den gesetzlich geforderten Mindestreststaubgehalt in den Brüden-Abgasen.
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Die Anwendung von Gewebefiltern ist bei derartigen Trocknern wegen
der Brandgefahr ungeeignet. Naßwäscher verlagern das Problem der Luft- bzw. Gasreinigung
in dasjenige einer anschließenden Wasserreinigung. Der Aufwand für eine nachfolgende
Kläranlage für das Waschwasser ist vielerorts wirtschaftlich nicllt zu vertretenO
Geeignete Einrichtungen zur Brüdenentstaubung scheinen Kiesbettfilter zu sein, wie
sie sich bei der Klinkerentstaubung von Kalk- und Zementwerken oder in der Eis enhüttenindustri
e bereits bewährt haben. Bei der Brüdenentstaubung können jedoch folgende Probleme
auftreten: 1.) Durch bber- bzw. Unterschreiten des Taupunktes können Verklebungen
im Kiesbett stattfinden.
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2.) Durch Harz- oder Teerablagerungeii können Verklebungen des Kiesbettes
eintreten.
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3.) Der Aufwand für mechanische Bewegungsanlagen (Rührarme, Vibratoren
oder dergleichen) des Kiesbettes
während bzw. vor der Rückspülung
kann für derartige Anlagen aus wirtschaftlichen Gründen zu hoch sein.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung zu
schaffen, bei dem die geschilderten Probleme in einem Kiesbettfilter bei der Brüdenentstaubung
nicht auftreten können. Die gleiche Aufgabe stell sich jedoch auch bei anderen Heißgasentstaubungsanlagen,
beispielsweise bei der Müll- und Abfallverbrennung. Auch hierbei können, wie bei
der Brüdenentstaubund eilies direkt beheizten Trockners für organische Materialien,
Verklebungen des Kisbettes bei Taupunktüber- bzw. -unterschreitungen auftreten,
und es können Verklebungen durch harzige oder teerige Ablagerungen im Kiesbett entstehen.
Die Lösuiig der erfindungsgemäßen Aufgabe beschränkt sich deshalb nicht auf die
Brüdenentstaubung von Trocknungsanlagen allein. Nach <ler Erfindung wird diese
Aufgabe durch ein Verfahren zur Heißgasentstaubung, insbesondere zur Brüdenentstaubung
von direkt beheizten Trocknern für organisches Material mit Hilfe eines Kiesbettfilters
nach folgenden Verfahrensschritten gelöst: a) Die Entstaubung geschieht in einem
Temperaturbereich von 2(3 bis do0, vorzugsweise 30 bis 600 jeder dein Taupunkt des
Brüden-Gasgemisches.
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b) Beim An- und Abfahren des Trockners wird der Kiesbettfilter umgangen,
solange, bis dieser Temperaturbereich im Brüden-Abgas erreicht ist.
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c) Zum Rückspülen der Kiesbettfilterzellen wird zumindes periodisch
das dem Trockner bei Trocknungsbeginn zugeführte Heißgas verwendet.
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d) Das mit Staub angereicherte Rückspülgas wird ohne zwischengeschalteten
Entstauber unmittelbar der Brennkammer zur Heißgaserzeugung des Trockners zugeführt.
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Vorteilhafterweise wird zur Rückspülung des kiesbettfilters ausschließlich
ein Teilgasstrom des Heißgases verwendet, das zwischen Mischkammer und Trockner
abgezweigt wird Jeder Rückspülvorgang des Kiesbettfilters bzw. einzelner Kiesbettfilterzellen
wird durch enen Drucksto mit einen Gas bzw. Gasgemisch bei einem Überdruck zwischen
300 und 1.000 mm WS eingeleitet. Für diesen Druckstoß zur Einleitung des Rückspülvorganges
kann verdichtete Luft verwendet werden. Ebenso kann jedoch die Einleitung des Rückspülvorganges
durch einen Druckstoß mit überhitztem Wasserdamf geschehen.
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Eine vorteilhafte Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens besteht
aus einem Kiesbettfilter, der in zahlreiche kleine Filterzellen aufgeteilt ist,
die vorzugsweise kreisrunden oder quadratischen Querschnitt haben und deren Durchmesser
bzw. deren Querabmessung nicht wesentlich höher ist als die Schütthöhe der Kiesschicht.
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Diese Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt eindeutig,
die Uberschreituiigen des Taupunktes beim An-und Abfahren des Trockllers bzw. einer
anderen Anlilge mit staubhaltigen, heißen Abgasen mit Sicherheit vermieden wird,
wodurch Verklebungen in diesem kritischen Bereich, aber auch Korrosionen an den
Metallteilen der Filteranlage vermieden werden0 Norlnalerweise ist der Staubgehalt
des heißen Abgases beim An- und Abfahren einer derartigen anlage gering. Andererseits
sind die Stuabpartikel in der Nähe des Taupunktes feucllt, dt 5 te einen sogenannten
Kondensationskern bilden. In diesem Zustand lassen sich die Staubpartikel im allgemeinen
ausreichend mit einem Hochleistungszyklon abscheiden.
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Die periodische oder ständige Rückspülung einzelner Filterzellen mit
frischem Heibgas, so wie es dem Trockner zugeführt wird, verhindert zusätzlich ein
Verkleben des Kiesbettes, da im Temperaturbereich dieses Heißgases
Harz-
oder Teerbestandteile thermisch zersetzt werden.
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Sollte die Te lperatur des Heizgases, das den Trockner zugeführt wird,
bei einer extrem milden Trocknungsaufgabe besonders niedrig liegen (z. B. nicht
wesentlich über 2()00 C), so kann den Rückspülgas noch zusätzliches Rauchgas aus
der Brennkammer zugemiscllt werden, damit die Temperatur der Rückspülgase auf jeden
Fall oberhalb der Zersetzungstemperatur fur Harze und Teerbestandteile liegt. (Beispielsweise
zwischen 400 und 6000 C.) Da die heißen Rückspulgase unmittelbar der Brennkammer
bzw. Mischkammer hinter der Brennkammer wieder zugeführt werden, entsteht 10 kein
Wärmeverlust und 2. können die beim Rückspülen verbrennenden bzw. sich thermisch
zersetzendeii organischen Staubpartikel "keinen Schaden anrichten'. Die feinen Staubteilchen
verbrennen praktisch bereits in der Rückspülleitung, sie sind praktisch längst verascht,
wenn sie als Flugasche mit dem Heißgas wieder in den Trockner gelangen. Da zahlreiche
Trockner dieser Art mit Brennkammern beheizt werden, in denen beispielsweise Holzschleifstaub
verbrannt wird, spielt der geringe zusätzliche Anteil an zusätzlichem brennbaren
Feinstaub aus der Filteranlage überhaupt keine Rolle. Ein Teil dieser Flugasche
wird zimmer agglomerieren und durch dell Hochleistungszyklon hinter dem Trockner,
jedoch vor dem Kiesbettfilter, mit den feinen Spänen zusanunen ausgeschieden.
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Während bei den bekannten Kiesbettfilteranlagen die Rückspülluft mit
dem agglomerierten Staub unmittelbar dem Zyklon vor dem Kiesbettfilter zugeführt
wird, wird das Rückspülgas nach der Erfindung erst der Brennkammer bzw.
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der Miscllkaminer hinter der Brennkammer zugeführt und erreicht erst
den Zyklonabscheider nach Durchlauf durch den gesamten Trockner.
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Im Falle einerRauchgasentstaubung einer Miill- oder Abfallverbrennungsanlage
geht das Rückspülgas analog erst durch die Verbrennungsanlage bzw. den der Verbrennungsanlage
nachgeschalteten
Dampferzeuger und dann erst durch den Rauchgaszyklon, der dem Kiesbettfilter vorgeschaltet
ist.
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Die bekannten Kiesbettfilter werden durch Vibrator oder Rührarme vor
bzw. während des Rückspülvorganges aufgelockert. Die Rührarm haben gleichzeitig
den Zweck, etwaige Unebenheiten aiif der Kiesbettschicht, die durch Gaswirbel während
des Rückspülens entstehen können, wieder einzuebnen.
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Um den Aufwand für diese mechanischen Apparaturen zu sparen, wird
nach der Erfindung jeder Rückspülvorgang durch einen kurzen Druckstoß eingeleitet,
der das Kiesbett etwa wie in einem Wirbelschichtreaktor auflockert.
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Dieser Druckstoß kann beispielsweise mit Luft erfolgen, die von einem
Drehkolbengebläse verdichtet und in einem Windkessel gespeichert wurden Wenn eine
Dampferzeugungsanlage vorhanden ist und Wert darauf gelegt wird, in einem möglichst
inerten Rauchgas-Umgas-Gemisch zu trocknen, kann die Einleitung des Rückspülvorganges
auch durch einen Druckstoß von überhitztem Wasserdampf geschehen, natürlich kann
auch der Rückspülvorgang mit einem Hochleistungsventilator eingeleitet bzw. durchgeführt
werden, der den Druck des Heißgas-Teilstromes zur Rückspülung erhöht.
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Bei einem Kiesbettfilter mit großem Querschnitt im Vergleich zur Schütthöhe
würde durch eine derartige Rückspülung mit dem Effekt eines Wirbelschichtreaktors
die Gefahr bestehen, daß das Kiesbett in ungleichmäßiger Schichthöhe nach dem Rückspülvorgang
"zur Ruhe kommt", Um dies zu vermeiden, wird das Kiesbett nach der Erfindung in
zahlreiche kleine Einzelzellen unterteilt, deren Durchmesser bzw. Querabmessung
nicht wesentlich größer ist als die Schütthöhe des Kiesbettes0 Damit ist gewährleistet,
daß nach jedem Rückspülvorgang mit Wirbelschichteffekt die Schütthöhe des Kiesbettes
in jeder Filterzelle praktisch gleich bleibt.