DE2741031A1

DE2741031A1 - Vorrichtung zum entfernen von feinteiligen festkoerpern aus gasen

Info

Publication number: DE2741031A1
Application number: DE19772741031
Authority: DE
Inventors: Richard Griffith Rees
Original assignee: Combustion Power Co Inc
Current assignee: Joy Manufacturing Co
Priority date: 1976-09-13
Filing date: 1977-09-12
Publication date: 1978-03-23
Also published as: CA1106778A; AU2875977A; AU513882B2; CH610213A5; JPS6146167B2; GB1586266A; JPS5358866A; DE2741031C2

Description

zylindrische Wand, deren Durchmesser kleiner ist als der des Gefäßes, ist im Gefäß angeordnet, um einen länglichen Ringraura zu schaffen, der zwischen dieser Wand und der Gefäßwand liegt. Die erste zylindrische Wand liegt dicht an dem Oberteil des Gefäßes an. Eine zweite allgemein zylindrische Wand mit einem Durchmesser kleiner als der der ersten Wand ist innerhalb der ersten Wand angeordnet, um einen länglichen Ringraum zwischen den beiden Wänden zu schaffen, der mit einem gekörnten Festkörper-Kontaktmaterial gefüllt ist, das sich unter dem Einfluß der Schwerkraft durch den Ringraum nach unten bewegt. Die Flächen der beiden zylindrischen Wände sind mit Schlitzen versehen, die dadurch gebildet sind, daß die Wände so perforiert werden, daß Schlitzfahnen gebildet werden, die unter einem Winkel zwischen 15 und 80 gegen die Vertikale geneigt sind, wobei die Schlitze derart große öffnungen haben, daß die meisten der Partikeln, die die Kontaktmasse bilden, in der Lage sind, durch die öffnungen hindurchzutreten. Die Schlitzfahnen der ersten Zylinderwand erstrecken sich nach außen und die der zweiten Wand nach innen. Es sind Einrichtungen vorgesehen, mit denen der Strom des Festkörper-Kontaktmaterials durch die Schlitzöffnungen kontrolliert wird, um diesen auf einen kleinen Anteildes gesamten Kontaktmaterials zu begrenzen, sowie eine Einrichtung, mit der der Durchtritt des überfließenden Kontaktmaterials durch eine Festkörperauslaßöffnung im Boden des Gefäßes erleichtert wird.

Hintergrund der Erfindung

Das Konzept, mitgeführte Festkörper von Gasen dadurch zu trennen, daß diese Gase durch eine Masse von gekörntem

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Festkörpermaterial geschickt werden, ist nicht neu ("Chemical Engineer's Handbook" (Perry, 4. Auflage, McGraw-Hill) Seiten 20 bis 74). Spezielle Anwendungen des Konzepts sind verschiedentlich beschrieben worden (US-PS 890 625; 2 493 356; 3 220 165; 3 59^ 991; 1 995 293 und Französische TS 899 920).

Die bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen, mit denen das Konzept für den praktischen Gebrauch verwendbar gemacht wurde, sind gekennzeichnet durch niedrige Betriebsfaktoren, die allgemein auf die Kompliziertheit der Konstruktion oder die Unfähigkeit zurückzuführen sind, Verstopfungs- oder Druckabfallprobleme zu lösen, die dadurch verursacht werden, daß die im in die Vorrichtung eingespeisten Gas enthaltenen mitgeführten Festkörper sich ansammeln.

Durch die Erfindung wird eine auffallend einfache Prozeßführung und Vorrichtungsanordnung verfügbar gemacht, die einen kontinuierlichen Betrieb für lange Zeitspannen mit hochwirksamer Trennung von im eingespeisten Gas enthaltenen mitgeführten Festkörpern erlaubt, selbst wenn deren Größe unter einem Tausendstel Millimeter liegt.

Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden; es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Trennvorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Horizontalschnitt entsprechend der Linie 2-2 in Fig. 1;

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Fig. 3 eine teilweise geschnittene .Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten Trenngefäßes;

Fig. 4 ein Detail der geschlitzten Zylinderfläche

der Wand, die die Masse an gekörntem Material enthält;

Fig. 5 einen Schnitt durch die geschlitzte Zylinderfläche entsprechend der Linie 5-5 in Fig. 4-;

Fig. 6 ein Detail des unteren Innenteils des Gefäßes;

Fig. 7 ein Detail des gekörnten Festkörper-Kontaktmaterials, wie es von den beiden geschlitzten Zylinderwänden gehalten wird; und

Fig. 8 ein Detail der Masse aus Kontaktmaterial, wie es von den beiden zylindrischen Wänden im oberen Bereich des Gefäßes gehalten wird.

Gemäß Fig. 1 weist ein zylindrisches Gefäß 1, das gewöhnlich einen flachen oder kegelstumpfförmigen Oberteil und einen sich verjüngenden, kegelstumpfförmigen Boden aufweist, einen Gaseinlaß 2 auf, der oben angeordnet ist, einen Festkörperauslaß 4- im Boden, und wenigstens einen Festkörpereinlaß 5» der seitlich an der Oberseite des Gefäßes angeordnet ist. Eine erste zylindrische Wand 6 mit geschlitzter Fläche und einem Durchmesser kleiner als der des Gefäßes 1 ist konzentrisch im Gefäß 1 angeordnet, um einen Ringraum 7 zwischen der Seitenwand des Gefäßes 1 und der Wand 6 zu lassen. Die Zylinderwand 6 ist am oberen Ende an die Oberseite des Gefäßes dicht angesetzt, um den Ringraum 7 oben abzuschließen. Ein festes Teil 8 ist an der Oberkante der Wand 6 und

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dem kegelstumpfförmigen Oberteil des Gefäßes befestigt und schließt den Ringraum 7 oben gegen das Einströmen von gekörntem Festkörpermaterial 14 ab. Der Ringraum ist unten offen und steht dort mit dem kegelsturapfförmigen Boden des Grfäßes 1 in Verbindung. Eine zweite zylindrische Wand 9 mit einem Durchmesser kleiner als der der ersten Zylinderwand 6 und geschlitzter Fläche ist konzentrisch innerhalb der ersten Zylinderwand 6 angeordnet, so daß ein Ringraum zwischen den beiden Zylinderwänden besteht, der von der Oberseite bis zur Unterseite des Gefäßes 1 reicht. Die zweite Zylinderwand 9 steht mit dem Gasauslaß 3 im Oberteil des Gefäßes 1 in Verbindung und erstreckt sich allgemein über den Oberteil des Gefäßes als Kamin hinaus, durch den behandelte Gase das Gefäß verlassen. Das untere Ende der Zylinderwand liegt an einem sich nach unten verjüngenden konischen Verschluß 15 an. Der konische Verschluß 15 ist am Boden mit Schlitzen 16 versehen, die seitlich durch einen Abschirmring 17 abgeschirmt sind. Die Schlitze 16 sorgen für eine Verbindung zwischen dem Inneren der Zylinderwand und dem kegelstumpfförmigen Boden des Gefäßes 1. Eine Masse gekörnten Festkörper-Kontaktmaterials 14 füllt den Ringraum zwischen den Zylinderwänden 6 und 9» den Oberteil des Gefäßes 1, der die zweite Zylinderwand 9 am oberen Ende umgibt, und den kegelstumpfförmigen Boden des Gefäßes 1, so daß das gekörnte Festkörpermaterial sich in offener Verbindung mit dem Festkörperauslaß 4 befindet. Eine erste Festkörpertransporteinrichtung 11 verbindet den Festkörperauslaß 4 des Gefäßes 1 mit dem unteren Ende eines äußeren Elevators 10. Bei der Festkörpertransporteinrichtung 11 kann es sich um irgendeine übliche Festkörperfördereinrichtung handeln, beispielsweise einen mechanischen Vibrationsförderer, einen Schraubenförderer

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oder einen Bandförderer. Die Rate, mit der die Transporteinrichtung 11 betrieben wird, kann variiert werden und damit steuert ihr Betrieb die Rate, mit der das Festkörperkontaktmaterial sich im Ringraum zwischen den Wänden 6 und 9 abwärts bewegt. Beini Elevator 10 kann es sich um irgendeinen üblichen Festkörperförderer handeln, der dazu geeignet ist, Festkörper vertikal zu transportieren. Ein üblicher Eimerförderer bildet eine einfache und zuverlässige Vertikaltransporteinrichtung. Eine zweite Festkörpertransporteinrichtung 12 ist vorgesehen, um gekörntes Festkörpermaterial vom oberen Ende des Elevators 10 zur Festkörpereinlaßöffnung 5 in der Oberseite des Gefäßes 1 zu fördern. Ein Festkörperseparator 15 der in der Lage ist, feingeteilte Festkörper vom gekörnten Festkörperkontaktmaterial zu trennen, ist in den Strömungsweg der einen oder anderen Festkörpertransporteinrichtung 11 oder 12 eingesetzt. Geeignete Festkörperseparatoren sind Schwingsiebseparatoren, sei es solche mit hin und hergehenden oder kreisenden Sieben, die Siebe mit Öffnungsgrößen enthalten, die den Durchtritt von sehr feingeteiltem Material erlauben, das aus dem behandelten Gas abgetrennt worden ist, und das gekörnte Festkörperkontaktmaterial nicht durchlassen, das durch das System zirkuliert. In dem Falle, daß die feingeteilten Festkörper, die aus dem zugeführten Gas entfernt werden, ölig oder klebrig sind, können sie vom Festkörperkontaktmaterial dadurch entfernt werden, daß sie abgebrannt oder abgelöst werden statt daß sie durch Sieben mechanisch abgetrennt werden. Eine dritte Zylinderwand 18 ist eine perforierte Zylinderwand mit einem Durchmesser 5 bis 16 cm (2 bis 6") größer als der der Zylinderwand ?/♦ Die Perforationen sind so bemessen, daß der Durchtritt praktisch

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aller Festkörperkontaktmaterialpartikeln möglich ist. Die dritte Zylinderwand ist nicht notwendig, wenn die Festkörperkontaktmaterialpartikeln groß sind, beispielsweise 3 bis 6 mm (1/8 bis 1/4"), wird jedoch verwendet, um den seitlichen Fluß von feingeteilten Kontaktmaterialpartikeln, beispielsweise 2 bis 3 mm Sieböffnung (6 bis 8 mesh) durch die Schlitzöffnungen der Zylinderwand 9 zu steuern. Die Funktion des zylindrischen Elementes wird näher in Verbindung mit Fig. 7 beschrieben.

Fig. 2 ist ein Schnitt durch das Gefäß 1 längs der Linie 2-2. Rippen 20 sind Versteifungselemente die die erste Zylinderwand 6 an Ort und Stelle halten. Die Rippen 20 sind über ihre ganze Länge geschlitzt, um einen freien Strom des eingespeisten Gases durch den Ringraum zu erlauben. Der Gasteiler 19 ist ein V-förmiges Element, das in den Gaseinlaß 2 eingesetzt ist, um das ankommende Gas in beide Richtungen vom Einlaß 2 in den Ringraum 7 aufzuteilen. Zusätzlich dazu, daß das eingespeiste Gas in beiden Richtungen vom Einlaß 2 geschickt wird, verhindert der Teiler 19 einen senkrechten Kontakt des eingespeisten Gases mit der geschlitzten Wand 6, der dazu führen könnte, daß die Schlitze im Bereich des direkten senkrechten Kontaktes ganz oder teilweise verstopft werden.

Fig. 3 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Gefäßes 1, in der insbesondere Details des konischen Verschlußes 15 am unteren Ende der Zylinderwand 9» Schlitz 16 und äußerer Schutzring 17 dargestellt sind.

Fig. 3 zeigt eine besonders erwünschte und wirksame

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Konstruktion des konischen Boden des Gefäßes 1. Der Boden besteht bis zwei kegelstumpfförmigen Elementen und 28. Der obere kegelstumpfförmige Abschnitt 27 hat relativ steile Seitenwände, die Elemente liegen unter einem Winkel zwischen 65 und 90° relativ zur Horizontalen, während die Seitenwände des kegelstumpfförmigen Teils weniger steil sind, deren Elemente liegen unter einem Winkel zwischen 45 und 70° zur Horizontalen. Diese Anordnung der beiden kegelstumpfförmigen Abschnitte erlaubt einen glatten, ununterbrochenen Strom von gekörntem Festkörperkontaktmaterial 14 vom Ringraum zwischen den zylindrischen Seitenwänden 6 und 9 zur Festkörperauslaßöffnung 4. Dieser Strom wird auf diese Weise mit einer Herabsetzung der Gesamthöhe des Gefäßes 1 gegenüber der Höhe erreicht, die sich ergeben würde, wenn eine einzelne kegelstumpfförmige Struktur mit steiler Wand verwendet würde, um einen zuverlässigen Strom des gekörnten Festkörperkontaktmaterials zu erhalten.

Um zu gewährleisten, daß das gekörnte Festkörpermaterial, das durch die Schlitze der Zylinderwand 6 hindurchtritt und zum Boden des Ringraums 7 fällt, nach unten und aus der Auslaßöffnung 4 hinaus strömt, statt sich im Ringraum anzusammeln, sollte der Abstand b zwischen dem unteren Ende der Wand 9 und der konischen Fläche 27 nicht das Zehnfache des Abstandes a zwischen dem unteren Ende der Wand 6 und der konischen Fläche 27 übersteigen. Andersherum gesagt, die Wand 9 soll weit genug nach unten in das Gefäß hineinreichen, bis zu einem Punkt, der sich ausreichend weit unterhalb des unteren Endes der Wand befindet, so daß eine Linie, die das obere Ende der Wand

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mit dem unteren Ende der Wand 9 verbindet, einen steileren (oder stumpferen) V.inkel zur Horizontalen hat als der Schutt- oder Böschungswinkel des gekörnten Festkörperkontaktmaterials. Die genannte Linie wird natürlich die kürzeste Linie sein, die einen bestimmten Punkt am unteren Ende der Wand 6 mit einem Punkt am unteren Ende der Wand 9 verbindet.

Um weiter den Strom des Kontaktmaterials vom Ringraum zum Festkörperauslaß 4 zu erleichtern, ist der untere Teil der Zylinderwand 6 am Boden 29 einwärts gebogen. Der Zweck und Effekt dieser Biegung wird genauer in Verbindung mit Fig. 6 beschrieben.

Fig. 4 und 5 zeigen Einzelheiten der Schlitzfläche der ersten Zylinderwand 6 und einen Teil der geschlitzten Wand. Die Fläche der Zylinderwand ist mit versetzten Reihen von Schlitzen 24 perforiert, wie dargestellt. Die Schlitzfahnen 25 stehen nach außen aus der Oberfläche der Wand 6 hervor und sind gegen die Vertikale unter einem Winkel zwischen 15 und 80°, vorzugsweise 30 bis 50°» geneigt. Die Schlitzöffnungen 26 sind ausreichend groß, so daß praktisch alle die Masse des Festkörperkontaktmaterials 14 bildenden Partikeln in der Lage sind, durch die Schlitze hindurchzutreten. Die zweite Zylinderwand ist ähnlich geschlitzt, die Schlitzfahnen erstrecken sich jedoch zum Inneren der Zylinderwand hin. Schlitzöffnungen von 2,5 bis 13 mm (0,1 bis 0,5") werden bevorzugt, da sie die Aufrechterhaltung des gewünschten kleinen Partikelstroms unterstützen, aus dem die Masse des Festkörperkontaktmaterials besteht, wobei die Partikeln in den meisten Anwendungsfällen in der Größe zwischen 2 mm und 12 mm Durchmesser liegen. Da die Schlitzfahnen dadurch

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geformt sind, daß die Zylinderwand perforiert wird, liegt das obere Ende der Fahnen unter dem Oberteil der Schlitzöffnung um eine Distanz d, die sich mit dem Fahnenwinkel ändert.

Viele der Gase, die mitgeführte Festkörper enthalten und die nach der Erfindung behandelt werden können, um die Festkörper zu entfernen, haben einen hohen Wasserdampfgehalt bis zu etwa 50 Gew.%. Wenn Gase dieser Art verarbeitet werden, ist es notwendig, die Temperatur des Inneren des Gefäßes 1 und des gekörnten Kontaktmaterials 14 aui einer Temperatur oberhalb des Taupunktes des eingespeisten Gases zu halten. Um die Temperaturen oberhalb des Taupunktes im Trennsystem aufrechtzuerhalten, ist es erwünscht, wenigstens den unteren kegelstumpfförmiger. Abschnitt gemäß Fig. 3, die erste Festkörpertransporteinrichtung 11 und den unteren Teil des Elevators 10 zu isolieren.

Fig. 6 zeigt ein Detail des unteren Teils der Zylinderwand 6. Wenn eine Filtereinheit mit einer zylindrischen Wand 6 als vertikale Wand gebaut wird, die vertikal im unteren Teil des Gefäßes endet, so daß das Ende der Vertikalwand zwischen dem Festkörperkontaktmaterial, daß den Ringraum zwischen den Zylinderwänden 6 und 9 füllt, und dem Festkörperkontaktmaterial liegt, das sich im Ringraum 7 zwischen der Gefäßwand 1 und der Zylinderwand 6 aufgrund des Durchtritts von Festkörperkontaktmaterial durch die Schlitze der Zylinderwand 6 ansammelt, fließt das Kontaktmaterial aus dem Ringraum 7 sehr langsam in den unteren Teil des Gefäßes und schließlich aus der Festkörperausla'3öffnung 4 heraus. Festkörperkontaktmaterial neigt dazu, sich im Ringraum 7 anzusammeln und

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in diesem Raum aufzubauen, so daß die Schlitzöffnungen im unteren Teil der geschlitzten Wand 6 blockiert werden. Dadurch würde die Fläche der geschlitzten Wand 6 reduziert, durch die das eingespeiste Gas in Kontakt mit dem Festkorperkontaktmaterial, das zwischen den Wänden 6 und 9 liegt, strömen kann. Es wurde festgestellt, daß dieses Problem dadurch beseitigt weiden kann, daß der untere Teil (5 bis 12 cm = 2 bis β") der Schlitzwand 6 unter einem Winkel von 20 bis 70° nach innen gebogen wird. Der abgebogene Teil der Wand ist in der Zeichnung bei 29 dargestellt. Statt die unteren 5 bis 13 cm der Schlitzwand nach innen zu biegen, kann eine nicht dargestellte massive Metallplatte am Boden der Wand 6 befestigt werden, derart, daß sie unter 20 bis 70° zur Vertikalen nach einwärts geneigt ist. Sowohl das dargestellte Abbiegen der Wand als auch die Befestigung einer einwärts geneigten massiven Platte sorgt für den gewünschten verbesserten Fluß. Der Effekt, diesen abgebogenen (mit 29 bezeichneten) Teil der Wand 6 zwischen das Festkörperkontaktmaterial, das zwischen den Zylinderwänden 6 und 9 liegt, und das Festkörperkontaktmaterial einzubringen, das sich im Ringraum 7 angesammelt hat, besteht darin, daß ein freier Strom des im Ringraum angesammelten Materials in den unteren Teil des Gefäßes und aus dem Festkörperauslaß 4 heraus bewirkt wird. Die Ansammlung von Festkörperkontaktmaterial im Ringraum 7 und die resultierende Blockierung der Schlitzöffnungen im unteren Teil der Zylinderwand 6 wird damit verhindert.

Fig. 7 zeigt Einzelheiten eines Querschnitts durch die ringförmige Masse aus Festkörperkontaktmaterial und die Stützwände im mittleren Teil des Gefäßes. Die Korngröße des gekörnten Festkörper-Kontaktmaterials, mit dem der Raum zwischen den Zylinderwänden 6 und 9 gefüllt ist,

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kann variiert v3rden, je nach dem Charakter des eingespeisten Materials. Wenn die feingeteilten Festkörperpartikeln, die im eingespeisten Material enthalten sind, sehr klein sind, ist vorzuziehen, relativ kleine Körnungen des Festkörpermaterials zu verwenden, etwa 2 bis 3i5 nun Sieböffnung (6 bis 8 mesh). Bei der Verwendung von testkörperkontaktmaterial kleinerer Korngröße sind Schwierigkeiten aufgetreten, die sich aus dem flüssigkeitsähnlichen Verhalten der Kontaktmaterialpartikeln in der Nähe der Zylinderwand 9 und dem resultierenden schnellen Strom der Kontaktmaterialpartikeln durch die Schlitze der V.^;and 9 ergeben. Dieses schnelle Strömen von Kontaktmaterial durch die Schlitze resultiert in der Ansammlung von Kontaktmaterialpartikeln am Boden des Inneren der Zylinderwand 9, die Partikeln bauen sich in diesem Inneren auf und blockieren die Schlitzöffnungen im unteren Teil der Zylinderwand 9, so daß die effektive Verwendung eines erheblichen Teils des Kontaktmaterials, das im unteren Teil des Ringraums zwischen den ^uänden 6 und 9 liegt, reduziert wird. Diese Ansammlung erfordert periodische Betriebsunterbrechungen, um das angesammelte Kontaktmaterial zu entfernen, so daß sich der Betriebsfaktor entsprechend verschlechtert. Das Problems des Überlaufs von Festkörperkontaktmaterial kleiner Größe durch die Schlitzöffnungen der Wand 9 wurde dadurch überwunden, daß eine dritte Zylinderwand mit einem Durchmesser 2,5 "bis 25 cm (1 bis 10") größer als der der Zylinderwand 9 im G^. faß zwischen den Wänden 6 und 9 angeordnet wurde. Die Fläche dieser dritten Zylinderwand ist mit Perforationen perforiert, deren Größe ausreicht, praktisch alle Partikeln des Festkörperkontaktmaterials hindurchtreten zu lassen, wobei die Perforationen die Fläche der dritten Zylinderwand 18 über den größeren Teil

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ihrer Fläche überdecken, aber die Perforationen hören am oberen Ende der Wand 18 an einem Punkt auf, derart, daß die höchste der Perforationen mehrere Dezimeter unter der höchsten der Schlitzfahnen der Wand 9 liegt. 7;ie Verwendung der Vand 18 in der beschriebenen Weise eliminiert die "Verflüssigung" der Festkörperkontaktmaterialpartikeln und reduziert die Strömungsrate durch die Schlitze der Wand 9 mit einer entsprechenden Erhöhung des Betriebsfaktors des Filters.

Fig. 8 zeigt ein Detail des Oberteils des Gf fäßes mit der Anordnung der Schlitzöffnungen in der Wand 6 relativ zur Position der Schlitzöffnungen in der Zylinderwand 9· Wenn das Gefäß so konstruiert ist, daß die Wände 6 und so geschlitzt sind, daß die obersten Schlitze in der '.and 6 den obersten Schlitzen in der Wand 9 gegenüberliegen, wird ein schneller Strom aus Festkörperkontaktmaterial durch die oberen Schlitze der 'Jand 9 beobachtet. Dieser schnelle Strom resultierte in einer Ansammlung von Festkörperkontaktmaterial im Inneren der Zylinderwand 9i ein Aufbau dieses Materials mit einer Rate, die seinen Austritt durch die Öffnung 16 verzögern kann, mit entsprechender Blockierung der Schlitzöffnungen im unteren Teil der Wand 9· Der beobachtete schnelle Strom des Festkörperkontaktmaterials durch die oberen Schlitze der Wand 9 scheint darauf zu beruhen, daß das einströmende Gas, das durch die oberen Schlitze der Vand 6 in die Masse des Kontaktmaterials 14 eintritt, nicht nur horizontal läuft, um durch die Schlitzöffnungen der Wand zu entweichen, sondern auch nach oben in das Kontaktmaterial läuft,das oberhalb der geschlitzten Teile der

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beiden Wände liegt. Dieser aufwärts gerichtete La\:f geht weiter, bis der Druckwiderstand des Kontaktmate rials dafür sorgt, daß er sich nach unten wendet und schließlich durch die oberen Schlitze in der Wand 9 austritt. iJadurch ist die Gasstromrate durch die oberen Schlitze der Wand erheblich größer als die Rate durch die Schlitze im mittleren Teil der Wand 9. Diese höhere Gasstromrate führt einfach eine zu große Menge Festkörperkontaktma .erial durch die oberen Schlitze der Wand 9· Diese Schwierigkeit wurde dadurch überwunden, daß die Schlitze im oberen Teil der Wand 6 blockiert wurden, so daß der oberste Schlitz, der in der Wand 6 verbleibt, unter dem obersten Schlitz in Wand 9 liegt, und zwar um eine Distanz im Bereich von 16 bis 48 cm (6 bis 18") und vorzugsweise etwa 32 cm (12"). Diese Anordnung der relativen Vertikalposition der Schlitze in den oberen Teilen der Wände 6 und 9 ist so, daß eine massive, ungeschlitzte Fläche den oberen Teil der Wand 6 bildet, und diese ungeschlitzte Fläche liegt einer oberen geschlitzten Fläche der Wand 9 gegenüber. Diese Anordnung der relativen Vertikalpositionen der obersten Schlitze der Wände 6 und 9 verhinderte den schnellen Strom des Festkörperkontaktmaterials durch die oberen Schlitze der Wand 9 und die Ansammlung dieses Überlaufmaterials im Inneren der zylindrischen Wand 9 und eliminierte die Notwendigkeit für gelegentliche Abschaltungen mit entsprechendem Verlust an Betriebsfaktor, um das akkumulierte Festkörperkontaktmaterial vom Inneren der Zylinderwand 9 zu entfernen.

Betriebsweise

Gase, die feingeteilte Festkörper enthalten, und die zur Festkörperentfernung nach der Erfindung behandelt

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werden können, kommen von den verschiedensten Quellen. Rauchgase von Kesseln, die mit Abfallmaterial beheizt werden und Gasströme, die Festkörper mit sich führen, die in Zementwerken oder Kalkbrennereien entstehen, sind Beispiele für solche eingespeisten Gase. Die Trennung ist wirksam, gleichgültig, ob die suspendierten feingeteilten Festkörper hohe oder niedrige Dichte haben und eine wirksame Trennung von Festkörpern mit Durchmessern von etwa 0,5 Mikron wird erreicht.

Das Material, das die Masse des gekörnten Festkörperkontaktmaterials bildet, durch das das eingespeiste Gas passiert, sollte bei der Temperatur des eingespeisten Gases temperaturbeständig sein, soll vorzugsweise abgerundete statt eckige Oberflächen haben, um das Fließen zu erleichtern und eine Brückenbildung zu verhindern, und die Partikeln sollten eine vernünftige Gleichförmigkeit der Partikelgröße haben. Die Partikelgrößen liegen vorzugsweise im Bereich zwischen 2 mm D urchmesser und 12,5 nun Durchmesser. Eine Partikelmasse, von der die größten Partikeln, die in merklicher Menge vorhanden sind, Durchmesser haben, die nicht mehr als das Dreifache bis Vierfache des Durchmessers der kleinsten Partikeln haben, die in erheblicher Menge vorhanden sind_T wird als vernünftig gleichförmige Masse betrachtet und zeigt gute Fließeigenschaften im System. Grober Sand oder feingeteilter Kies sind billig, leicht verfügbar und bilden ausgezeichnete Kontaktmassen. Ein San Simeon-Sand, der 8 % 3,3 mm Sieböffnung (6 mesh), 62 % 2,8 mm Sieböffnung (7 mesh) und 30 % 2,4 mm Sieböffnung (8 mesh) enthält, ist ein befriedigender grober Sand. Feiner Kies, der

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aus 66 ^vo Partikeln Siebgröße 4,8 mm (4 mesh), 26 % 4 mm Sieböffnung (5 mesh) und Rest nur geringfügig größer als 4,8 mm und geringfügig kleiner als 3,4· mm ist, ist ein brauchbarer feiner Kies zur Verwendung im Verfahren. Falls das Gas bei sehr hohen Temperaturen zu behandeln ist, sind Metallschrot, Keramik- oder Quarz-Perlen und ähnliche Materialien, die widerstandsfähiger gegen Temperaturbruch sind als Sand oder Kies als Festkörperkontaktmaterial zu verwenden.

Strömungsraten des Zuführgases durch die gekörnte Festkörpermasse liegen gewöhnlich zwischen 15 und 61 Meter pro Minute (50 bis 200 Fuß pro Minute). Dieser Geschwindigkeitsbereich ist nicht kritisch und die Geschwindigkeit kann über einen beträchtlichen Bereich variiert werden, wenn sich die Zielwerte der Anlagendurchsätze und der Trennungswirkungsgrad ändern.

Der Druckabfall durch die Masse aus gekörntem Festkörpermaterial liegt gewöhnlichim Bereich von 5 bis 30 cm Wassersäule (2 bis 12 " Wasser). Höhere Druckabfälle werden gewöhnlich bei höheren Trennungswirkungsgraden erhalten, das geht jedoch auf Kosten einer höheren Energieanforderung, um das eingespeiste Gas durch die Trenneinheit zu treiben.

Zusätzlich dazu, daß die Rate variiert wird, mit der das eingespeiste Gas durch die Masse aus gekörntem Festkörpermaterial in einer Einheit der oben beschriebenen Art geschickt wird, kann auch die Rate variiert werden, mit der das gekörnte Festkörpermaterial abwärts durch den Ringraum zwischen den beiden geschlitzten Zylinderwänden

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bewegt wird. Das gekörnte Festkörpermaterial kann mit Geschwindigkeiten im Bereich zwischen 0,15 und 12 m pro Stunde bewegt werden und kann zusätzlich nur intermittierend bewegt werden. Höhere Strömungsraten werden mit eingespeisten Gasen verwendet, die stark mit feingeteiltem Festkörpermaterial belastet sind. Kleinere Strömungsraten oder intermittierender Fluß, bei denen das gekörnte Material sich während nur eines Sechstels der Betriebsperiode bewegt, können verwendet werden, wenn das eingespeiste Gas nur leicht mit feingeteiltem Festkörpermaterial belastet ist oder wenn eine sehr hohe prozentuale Entfernung der feingeteilten Festkörper erwünscht ist.

Das Verfahren und die Vorrichtung kann über einem weiten Eruckbereich betrieben werden. Feingeteilte Festkörper, die in Rauchgasen enthalten sind, die nahe Atmosphärendruck haben, oder Gase, die von Kohlevergasungseinheiten ausströmen oder von Abfallverbrennungseinheiten, in denen Drucke von 6,9 Bar (100 psi) oder höher herrschen, können effektiv entfernt werden.

Ein Prototyp einer Trenneinheit mit einer Entwurfskapazität von 1130 m^/min tatsächlich (40 000 tatsächliche Kubikfuß pro Minute) wurde in einer Sägemühle in Washington installiert, um Rauchgase von einem Energieversorgungskessel zu verarbeiten, der mit Abfallbrennstoff befeuert wurde. Die Einheit entsprach in der allgemeinen Konstruktion der in Fig. 1 dargestellten, nur daß der Gaseinlaß etwa in der Mitte zwischen der Oberseite und dem Boden des Gefäßes angeordnet war und der Boden des Gefäßes den sich doppelt verjüngenden konischen Boden gemäß Fig.

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hatte. Das verwendete gekörnte Festmaterial hatte 3 bis 6 mm (1/8 bis 1/A-") Korngröße. Die installierte reinheit hatte nicht die in Fig. 6, 7 und 8 dargestellten Modifikationen. Die ringförmige Masse aus gekörntem Festkörpermaterial hatte eine Dicke von 4-5,7 cm (18") und eine Höhe von 4,9 m (16 Fuß). Die Durchflußrate der Masse aus gekörntem Festkörpermaterial nach unten durch der. Ring zwischen den Zylinderwänden 6 und 9 gemäß Fig. ^Λ betrug 30,5 cm pro Stunde (1 Fuß pro Stunde). Bei dieser Rate ergab sich ein langsamer, gleichmäßiger Strom eines kleinen Anteils des gekörnten Festkörpermaterials durch die Schlitze der Zylinderwand 6 in den Ringraum 7 und von dort zum Boden des Gefäßes, und ein ähnlicher langsamer Stromvon gekörnten Festkörpern durch die Schlitze der zweiten Zylinderwand 9 in den Raum, der von dieser Wand eingeschlossen war, und herab zum konischen Abschluß am Boden der Zylinderwand 9· Der Strom aus dieser kleinen Menge gekörnter Festkörper durch die Schlitze hielt die geschlitzten Oberflächen sauber und frei von Niederschlägen von feingeteilten Festkörpern, die in dem zuströmenden Gas enthalten waren. Es wurden keine Blockierungen der Schlitze oder ernsthafte Steigerungen des Druckabfalls durch Ansammlung von Festkörpern, die im eingespeisten Gas enthalten waren, festgestellt.

Während des Betriebes dieser und anderer Einheiten und des Betriebs einer Pilotanlage wurden die Probleme beobachtet, die zu den Modifikationen der Vorrichtung gemäß Fig. 6, 7 und 8 führten. Durch Änderung der Strömungsrate des gekörnten Festkörpermaterials nach unten durch den Ringraum zwischen den geschlitzten Zylinderwänden und 9 gemäß Fig. 1 oder durch Verringerung der Gaseinströmrate, oder durch beide Maßnahmen, war es möglich,

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die Probleme in dem Maße zu bewältigen, daß es möglich war, häufige Betriebsunterbrechungen zu vermeiden. Eine Erledigung dieser Probleme auf diese Weise war ersichtlich ineffizient. Eine Reduzierung der Gaseinströmrate reduzierte die ausnutzbare Kapazität der Einheiten und eine schnellere Zirkulation des gekörnten Festkörpermaterials erhöhte die Betriebskosten, weil unnötig große Mengen Festkörpermaterial bewegt wurden.

Die Modifikationen der Filtereinrichtung gemäß Fig. 6 und 8 sind in kommerziellen Anlagen untersucht worden und die Modifikation nach Fig. 7 in einer Pilotanlage, und die beschriebenen Probleme wurden überwunden und die Maßnahmen haben zu einem störungsfreien, gleichmäßigen Betrieb geführt, bei dem eine hochwirksame Entfernung feingeteilter Festkörper aus Gasen erreicht wurde.

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zum Entfernen von feinteiligen Festkörpern aus Gasen nach Patent ... (Patentanmeldung P 25 4-3 063.1), bestehend aus einem allgemein zylindrischen Gefäß mit einer Gaseinlaßöffnung in der Seitenwand, einer Gasauslaßöffnung in der Mitte der Abdeckung, einem Festkörperauslaß in der Mitte des Bodens und wenigstens einer Festkörpereinlaßöffnung, die seitlich von der Gasauslaßöffnung in der Abdeckung angeordnet ist, einer erstenallgemein zylindrischen .vand mit einem Durchmesser kleiner als der des Gefäßes, die innerhalb des Gefäßes angeordnet ist, um einen länglichen Ringraum zwisehen der ersten Wand und der Gefäßwand zu bilden, und die dicht an der Abdeckung des Gefäßes anliegt, wobei der Ringraum zwischen der ersten Wand und der Gefäßwand unbehindert ist und in offener Verbindung mit dem Festkörperauslaß im Boden des Gefäßes steht,einer zweiten allgemein zylindrischen Wand mit einem Durchmesser kleiner als der der ersten Wand, die innerhalb der ersten Wand angeordnet ist, so daß ein länglicher Ringraum zwischen den beiden Wänden gebildet wird, der mit der Gasauslaßöffnung in der Abdeckung des Gefäßes und dem Festkörperauslaß am Boden des Gefäßes in Verbindung steht, einer Masse aus gekörntem Festkörperkontaktmaterinl, die den Ringraum zwischen den beiden zylindrischen Wänden vom oberen i'^nde der zweiten Zylinderwand bis zum unteren Teil des Gefäßes füllt und die in offener Verbindung mit der Festkörperauslaßöffnung steht, wobei die Oberflächen der beiden Zylinderwände geschlitzte Flächen sind, die dadurch

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gebildet sind, daß die Wände so perforiert werden, daß Schlitzfahnen gebildet werden, die zur Senkrechten unter einem Winkel von etwa 15 bis 80° geneigt sind und die Schlitzöffnungen ausreichend groß sind, so daß praktisch alle die Kontaktmasse bildenden Partikeln in der Lage sind, durch die Öffnungen hindurchzutreten, wobei ferner die Schlitzfahnen der ersten Zylinderwand sich nach außen und die der zweiten Zylinderwand nach innen erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zylinderwand so aufgebaut ist, daß ihr Oberteil eine massive, ungeschlitzte Fläche bildet und die zweite Zylinderwand eine geschlitzte Fläche bildet, die sich vertikal um einen solchen Abstand erstreckt, daß ein geschlitzter Teil der zweiten Wand dem massiven ungeschlitzten Teil der ersten Wand gegenüberliegt.

Vorrichtung zum Entfernen von feinteiligen Festkörpern aus Gasen nach Patent ... (Patentanmeldung P 25 ^3 063.1)» bestehend aus einem allgemein zylindrischen Gefäß mit einer Gaseinlaßöffnung in der Seitenwand, einer Gasauslaßöffnung in der Mitte der Abdeckung, einem Festkörperauslaß in der Mitte des Bodens und wenigstens einer Festkörpereinlaßöffnung, die seitlich von der Gasauslaßöffnung in der Abdeckung angeordnet ist, einer erstenallgeraein zylindrischen Wand mit einem Durchmesser kleiner als der des Gefäßes, die innerhalb des Gefäßee angeordnet ist, um einen länglichen Ringraum zwischen der ersten Wand und der Gefäßwand zu bilden, und die dicht an der Abdeckung des Gefäßes anliegt, wobei der Ringraum zwischen der ersten Wand und der Gefäßwand unbehindert ist und in offener Verbindung mit dem Feetkörperauslaß im Boden des Gefäßes steht, einer zweiten

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allgemein zylindrischen Wand mit einem Durchmesser kleiner als der der ersten Wand, die innerhalb der ersten Wand angeordnet ist, so daß ein länglicher Ringraum zwischen den beiden Wänden gebildet wird, der mit der Gasauslaßöffnung in der Abdeckung des Gefäßes und dem Festkorperauslaß am Boden des Gefäßes in Verbindung steht, einer Masse aus gekörntem Festkörperkontaktmaterial, die den Ringraum zwischen den beiden zylindrischen Wänden vom oberen Ende der zweiten Zylinderwand bis zum unteren Teil des Gefäßes füllt und die in offener Verbindung mit der Festkörperauslaßöffnung steht, wobei die Oberflächen der beiden Zylinderwände geschlitzte Flächen sind, die dadurch gebildet sind, daß die Wände so perforiert werden, daß Schlitzfahnen gebildet werden, die zur Senkrechten unter einem Winkel von etwa 15 bis 80 geneigt sind und die Schlitzöffnungen ausreichend groß sind, so daß praktisch alle die Kontaktmasse bildenden Partikeln in der Lage sind, durch die öffnungen hindurchzutreten, wobei ferner die Schlitzfahnen der ersten Zylinderwand sich nach außen und die der zweiten Zylinderwand nach innen erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß ein kurzer Teil des unteren Endes der ersten Wand einwärts gebogen ist, so daß der abgebogene Teil gegen die Vertikale unter einem Winkel von etwa 20 bia geneigt ist.

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. Vorrichtung zum Entfernen von feinteiligen Festkörpern aus Gasen nach Patent ... (Patentanmeldung P 25 4-3 Ο63·Ό» bestehend aus einem allgemein zylindrischen Gefäß mit einer Gaseinlaßöffnung in der Seitenwand, einer Gasauslaßöffnung in der Mitte der Abdeckung, einem Festkörperauslaß in der Mitte des Bodens und wenigstens einer Festkörpereinlaßöffnung, die seitlich von der Gasauslaßöffnung in der Abdeckung angeordnet ist, einer ersten allgemein zylindrischen wand mit einem Durchmesser kleiner als der des Gefäßes, die innerhalb des Gefäßes angeordnet ist, um einen länglichen Ringraum zwischen der ersten Wand und der Gefäßwand zu bilden, und die dicht an der Abdeckung des Gefäßes anliegt, wobei der Fingraum zwischen der ersten Wand und der Gefäßwand unbehindert ist und in offener Verbindung mit dem Festkörperauslaß im Boden des Gefäßes steht, einer zweiten allgemein zylindrischen Wand mit einem Durchmesser kleiner als der der ersten Wand, die innerhalb der ersten Wand angeordnet ist, so daß ein länglicher Ringraum zwischen den beiden Wänden gebildet wird, der mit der Gasauslaßöffnung in der Abdeckung des Gefäßes und dem Festkörperauslaß am Boden des Gefäßes in Verbindung steht, einer Masse aus gekörntem Festkörperkontaktmaterial, die den Ringraum zwischen den beiden zylindrischen Wänden vom oberen Ende der zweiten Zylinderwand bis zum unteren Teil des Gefäßes füllt und die in offener Verbindung mit der Festkörperauslaßöffnung steht, wobei die Oberflächen der beiden Zylinderwände geschlitzte Flächen sind, die dadurch

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gebildet sind, daß die Wände so perforiert werden, daß Schlitzfahnen gebildet werden, die zur Senkrechten unter einem Winkel von etwa 15 bis 80 geneigt sind und die Schlitzöffnungen ausreichend groß sind, so daß praktisch alle die Kontaktmasse bildenden Partikeln in der Lage sind, durch die Öffnungen hindurchzutreten, wobei ferner die Schiitzfahnen der ersten Zylinderwand sich nach außen und die der zweiten Zylinderwand nach innen erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Zylinderwand, die so perforiert ist, daß Gas hindurchströmen kann, zwischen den beiden Wänden angeordnet ist und einen Durchmesser hat, der 2,5 bis 25 cm (1 bis 10") größer ist als der Durchmesser der zweiten Wand, wobei die Perforationen so bemessen sind, daß im wesentlichen alle Partikeln des Festkörperkontaktmaterials durch sie hindurchtreten können.

Vorrichtung zum Entfernen von feinteiligen Festkörpern aus Gasen nach Patent ... (Patentanmeldung P 25 ^3 063.1) bestehend aus einem allgemein zylindrischen Gr faß mit einer Gaseinlaßöffnung und einer Gasauslaßöffnung an der Oberfläche, und einem Filterelement zum Trennen feingeteilter Festkörper von Gasen, bestehend aus einer länglichen I^asse aus gekörntem restkorpeiciaLerial, das zwischen zwei konzentrischen Zylinderwänden angeordnet ist, von denen eine eine Gaseinlaßwand und die andere eine Gasauslaßwand ist, wobei die äußere Zylinderwand eine geschlitzte Fläche hat, die dadurch gebildet ist, daß die Wand perforiert wird, um nach außen weisende Schlitzfahnen zu bilden und die innere Zylinderwand eine geschlitzte Fläche hat, die dadurch

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geformt ist, daß die Wand derart perforiert wird, daß einwärts weisende Schlitzfahnen entstehen, wobei die Schlitzfahnen beider Wände unter Winkeln von etwa "5 bis 85° zur Vertikalen liegen und die Hchlitzöffnungen in beiden Wänden ausreichend groß sind, so daß im wesentlichen alle Partikeln des Festkörperkontaktmaterials in der Lage sind, durch sie hindurchzutreten, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderwände derart geschlitzt sind, daß der geschlitzte Teil der Gasauslaßwand sich über den geschlitzten Teil der GaseinlaSwand hinaus erstreckt, so daß eine massive, ungeschlitzte Fläche des oberen Teils der Gaseinlaßwand einer oberen geschlitzten Fläche der Gasauslaßwand gegenüberliegt.

5. Vorrichtung zum Entfernen von feinteiligen Festkörpern aus Gasen nach Patent ... (Patentanmeldung P 25 4-3 063.1) bestehend aus einem allgemein zylindrischen G^fäß mit einer Gaseinlaßöffnung und einer Gasauslaßoffnung an der Oberfläche, und einem Filterelement zum Trennen feingeteilter Festkörper von Gasen, bestehend aus einer länglichen Masse aus gekörntem Festkörpermaterial, das zwischen zwei konzentrischen Zylinderwänden angeordnet ist, von denen eine eine Gaseinlaßwand und die andere eine Gasauslaßwand ist, wobei die äußere Zylinderwand eine geschlitzte Fläche hat, die dadurch gebildet ist, daß die Wand perforiert wird, um nach außen weisende Schlitzfahnen zu bilden und die innere Zylinderwand eine geschlitzte Fläche hat, die dadurch

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geformt ist, daß die Viand derart perforiert wird,4i&B I einwärts weisende Schlitzfahnen entstehen, wobei die Schlitzfahnen beider Wände unter Winkeln von etwa 15 bis 85° zur Vertikalen liegen und die Schlitzöffnungen in beiden Wänden ausreichend groß sind, so daß im wesentlichen alle Partikeln des Festkörperkontaktmaterials in der Lage sind, durch sie hindurchzutreten, dadurch gekennzeichnet, daß ein kurzer Teil des unteren Endes der äußeren konzentrischen Wand einwärts zur inneren konzentrischen Wand hin gebogen ist, so daß der abgebogene Teil zur Vertikalen unter einem Winkel von 20 bis 70° geneigt ist.

Vorrichtung zum Entfernen von feinte iliger, Festkörpern aus Gasen nach Patent ... (Patentanmeldung P 25 43 063.1) bestehend aus einem allgemein zylindrischen Gefäß mit einer Gaseinlaßöffnung und einer Gasauslaßöffnung an der Oberfläche, und einem Filterelement zum Trennen feingeteilter Festkörper von Gasen, bestehend aus einer länglichen »"■'asse aus gekörntem Festkörpermaterial, das zwischen zwei konzentrischen Zylinderwänden angeordnet Ist, von denen eine eine Gaseinlaßwand und die andere eine Gasauslaßwand ist, wobei die äußere Zylinderwand eine geschlitzte Fläche hat, die dadurch gebildet ist, daß die Wand perforiert wird, um nach außen weisende Schlitzfahnen zu bilden,und die innere Zylinderwand eine geschlitzte Fläche hat, die dadurch gebildet wird, daß die Wand so perforiert wird, daß nach innen weisende Schlitzfahnen gebildet werden, die Schlitzfahnen beider Wände zur Senkrechten unter einem Winkel von etwa 15 bis geneigt sind und die Gchlitzöffnungen in beiden Wänden ausreichend groß sind, so daß praktisch alle die Kontaktmasse bildenden Partikeln in der Lage sind, durch die Öffnungen hindurchzutreten, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Zylinderwand zwischen den beiden Zylinderwänden angeordnet ist, deren Fläche perforiert ist, wobei die Perforationen so bemessen sind, daß im wesentlichen alle Partikeln des Festkörperkontaktmaterials durch sie hindurchtreten können, und daß die dritte Zylinderwand von der Gasauslaßwand einen Abstand zwischen 1,3 und 12,7 cm (0,5 - 5") hat.

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ORIGINAL INSPECTED