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Verfahren und Vorrichtung zum Austausch eines kornförmigen
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die Füllung eines Filters bildenden Filtermaterials einer Gasreinigungsanlage
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Austausch eines kornförmigen, die
Füllung eines Filters bildenden Filtermaterials einer Gasreinigungsanlage gemäß
dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens.
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Bei einem bekannten Austauschverfahren der genannten Art (CH-PS 68
3231 läßt es sich nicht vermeiden, daß bei der Abführung des verbrauchten Filtermaterials
der darin abgeschiedene Staub durch die durchbrochenen Begrenzungsflächen des Filters
sowohl zur Reingasseite als auch zur Rohgasseite hin austritt und in beiden genannten
Räumen jeweils eine Dichte Wolke von Staub bildet, so daß bei der Wiederaufnahme
des Filter- bzw. Reinlyungs
betriebs nach dem Entleerungs- und Füllungsvorgang
der Staub mit dem Reingas ausgetragen wird. Nach jedem Reinigungsvorgang tritt danach
eine Wolke von Staub aus dem Kamin aus, der die Umgebung belästigt und verschmutzt.
Bei einem Industriefilter, z.B. für einen Zementdrehofen, bei welchem ein Filter
aus ca.
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10 - 20 Kammer besteht, und der Reinigungszyklus für jede Kammer alle
30 bis 60 Minuten vorgenommen werden muß, ergeben sicn in Abstand von nur einigen
Minuten derartige, in die Umgebung austretende und diese belästigende und verschmutzende
Staubwolken.
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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, das bekannte Austauschverfahren
dahingehend zu verbessern, daß ein Staubaustritt verhindert wird und daß das Filtermaterial
über längere Zeit eingesetzt werden kann, d.h. in intermittierende Austausch seltener
erfolgen muß.
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Diese Aufgabe wird bei einem Austauschverfahren der vorausgesetzten
Art durch die Kombination der Merkmale gelöst, daß zur Abreinigung des Filtermaterials
die rohgasseitige Filterschicht in den rohgasseitigen Filterraum intermittierend
meachanisch abgetragen und aus diesem durch eine Austragsöffnung ausgetragen wird,
daß das ausgetragene Filtermaterial aus einem Vorratsbehälter ergänzt wird, daß
nach mehreren Abreinigungszyklen das gesamte Filtermaterial aus dem Filtermaterial
aufnehmenden Filterraum durch eine Austragsöffnung ausgetragen wird, wobei während
der einzelnen Abreinigungszyklen und der periodischen Entleerung ein Gegen luftstrom
entgegen der Strömungsrichtung des zu reinigenden Gases zur Verhinderung des Eintritts
von Staub in die Reingasseite durch den Filter geführt wird, daß das entleerte Filtermaterial
einer Regenerierung und daraufhin erneut der Gasreinigungsanlage zugeführt wird,
wobei die einzelnen Verfahrensschritte Abreinigung, Entleerung, Regenerierung und
Nachfüllen mittels einer programmierten Schaltung gesteuert werden.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird diejenige Filtermaterialschicht,
die am schnellsten und am stärksten verschmutzt.
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aus der Zelle mittels der Reinigungselemente entnommen, so daß nur
diese Filtermaterialmenge durch neues Filtermaterial ersetzt zu werden braucht.
Zugleich wird auch die am stärksten der Verschmutzung ausgesetzten Zellenwand, nämlich
die innenliegenden Lamellen, gereinigt, so daß das von innen nach aussen durch die
Zelle strömende Rohgas wieder ohne große Strömungsverluste durch die wieder qesäuberte
innere Wand hindurchtreten und in das frische Filtermedium eindringen kann. Das
mittels der Reinigungselement entnommene Filtermaterial kann ohne Störung nach unten
fallen und durch eine entspr#echende Austragsschleuse von der Filteranlage abgeführt
und der Regeneration zugeführt werden. Durch die periodische Entleerung und Regeneration
werden auch die nicht mechanisch abgereinigten Schichten erneuert, wobei durch die
Beaufschlagung mit Gegenluft ein Eintritt von Staub in den Reingasabschnitt vermieden
wird.
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Die derart mechanisch abgereinigte innere Filtermaterialschicht beträgt
etwa 1 bis 2 cm. Das bereits in der Filterzelle befindliche Filtermaterial rückt
nach der-Entnahme des abgeführten Filtermaterials von oben her nach und ergänzt
den natürlichen Böschungskegels des Filtermaterials zwischen den durch den Abreinigungsvorgang
ebenfalls gesäuberten Lamellen. In der Regel genügt für diese Zwischenreinigung
ein einziger Bewegungszyklus, in den die Reinigungselemente sich einmal entlang
der inneren Wand der Zelle bzw. der Lamellen der inneren Wand bewegen. Bei einem
stark verschmutzten Filter können zwei oder mehrere Bewegungszyklen der Reinigungselemente
zweckmäßig sein.
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Es wurde zwar vorgeschlagen (DT-AS 2 418 003) das körnige Filtermaterial,
dessen stoffliche Zusammensetzung an die zu behandelnden Stäube bzw. Abgase angepasst
ist, nach Erreichen eines bestimmten Verschmutzungsgrades völlig auszutauschen und
durch reines, d.h. entweder neues oder gereinigtes Filtermaterial zu ersetzen, wobei
während der Austauschperiode ein Gegenluftstrom entgegen der Strömungsrichtung zu
reinigenden Gases zur Verhinderung des Eintritts von Staub in die Reingasseite durch
den Filter geführt wird. Im Betrieb der Filteranlage hat sich gezeigt,
daß
dieser Austausch zwar problemlos durchgeführt werden kann, jedoch einerseits eine
Verlängerung der Einsatzperiode des Filtermaterials wünschenswert ist und andererseits
ein Austausch des gesamten Filtermediums unbedingt in allen Fällen erforderlich
ist.
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Es wurde ferner vorgeschlagen (DE-PS 418 008) die Filterschicht in
treppenförmig übereinander angeordneten Ringräumen anzuordnen, wobei die den Ringraum
begrenzende innere Zylinderfläche teilweise geöffnet ist und das Filtermaterial
auf einer unterhalb der öffnung angeordneten Plattform eine seinem Böschungskegel
entsprechende Neigung einnimmt. Das am meisten mit Staub beladene Filtermaterial
wird mittels Abstreichern abgeschält. Hierdurch kann zwar eine längere Standzeit
des Filtermaterials erzielt werden, jedoch ist die treppenförmige Anordnung der
Ringräume mit Nachteilen verbunden, die insbesondere in der Bildung eines nicht
austauschbaren Kegels von Filtermaterial, sowie der über dem Querschnitt ungleichförmigen
Filtermaterialdicke bestehen Weiter ist es bekannt, bei der Reinigung von Schüttgutfiltern
mittels Spülluft mittels mechanischen Rühranordnungen das Filtermaterial in der
Zelle zu bewegen, um die abgeschiedenen Partikel von dem Filtermaterial mechanisch
zu lösen, so daß die Spülluft die gelösten Abscheidungen aus dem Filter zur Rohgasseite
hin austragen kann (DE-OS 1 519 963). Demgegenüber dienen die erfingungsgemäßen
Reinigungselemente dazu, daß Filtermaterial der am schnellsten verschmutzenden Schicht
zusammen mit den abgeschiedenen Stäuben intermittierend der Zelle zu entnehmen und
dabei gleichzeitig die benachbarte Zellenwand, die ebenfalls am stärksten der Verschmutzung
unterliegt, zu reinigen.
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Zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösung ergeben sich
aus den übrigen Ansprüchen.
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Es ist zur Durchführung des Verfahrens besonders vorteilhaft, die
Gegenluft auf ca. -1500 bis 2000C vorzuwärmen. Dies geschieht
um
in dem Abgas enthaltene korrosive Dämpfe zur Vermeidung von Korrosionen nicht unter
ihren Taupunkt abzukühlen.
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Durch ein Abtrennen der Reingasseite mittels eines Absperrorgans von
der Filterkammer wird eine zusätzliche Sicherheit gegen den Eintritt von Staub in
den Reingasabschnitt geschaffen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung besteht das
Filtermaterial aus ungebrochenem Magnesit-Slnterkorn mit einem Durchmesser von 1
bis 8 mm vorzugsweise 2 bis 6 mm. Es handelt sich bei diesem Material um natürlich
gekörntes Material, das für eine thermische Beanspruchung von bis 5000C besonders
geeignet ist.
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Durch ein geschlossenes Transportsystem zwischen Filterkammer und
Regenerierung und Regenerierung und Filterkammer wird zusätzlich ein Austritt von
Filterstaub verhindert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird in vorteilhafter Weise mit einer
Vorrichtung durchgeführt, die eine Zelle mit zwei zylindrischen, koaxial angeordneten,
gasdurchlässigen Wänden auf weist, von denen die innere aus ringförmigen, koaxial
mit eine Winkel von 350 schräg nach oben gerichteten Lamellen besteht, und die einen
ringförmigen Filterraum bilden, der von innen nach aussen von dem zu reinigenden
Gas durchströmt wird und der mit dem körnigen Filtermaterial gefüllt ist, dabei
sind zwischen den Lamellen der inneren Wand und zumindest in die dieser Wand benachbarte
Filtermaterialschicht hi#ingreifende, entlang den Lamellen bewegliche mittels Federarmen
mit einer Antriebswelle zum dauernden federnden Eingriff mit den Lamellen verbundene
Reinigungselemente vorgesehen.
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Eine besonders einfache Betätigung der Reinigungselemente ergibt sich
gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes dadurch, daß die
Reinigungselemente in einer in der Zellenacnse liegenden, antreibbaren Welle angeordnet
sind.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung
besteht darin, daß die Reinigungselemente längs der Welle spiralförmig zueinander
versetzt angeordnet sind. Dadurch ergibt sich nicht nur eine gleichmäßige Belastung
der Antriebswelle der Reinigungselemente, sondern auch ein gleichmäßiges und gleichzeitiges
Nachrücken des Filtermaterials über den gesamten Umfang der inneren Wand der Filterzelle.
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Eine besonders einfache Konstruktion ergibt sich dann, wenn die Welle
radial verlaufende Arme besitzt, an deren Enden jeweils zumindest ein Reinigungselement
befestigt ist.
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Gemäß der Erfindung ist es schließlich vorteilhaft, daß das Reinigungselement
durch eine pflugscharartige Abstreiferplatte gebildet ist, die entgegen der Bewegungsrichtung
des Reinigung selements schräg nach hinten gerichtet ist. Dadurch ergibt sich eine
besonders zuverlässige Entnahme des Filtermaterials der inneren Schicht und zugleich
ein exaktes Reinigen der Lamellen der inneren Wand der Zelle. Nachdem die pflugscharartigen
Abstreiferplatten geschleppt werden, besteht im Gegensatz zu dem Fall, in dem die
Abstreifer schiebend durch das Filtermaterial geführt werden, nicht die Gefahr,
daß bei einem großen mechanischen Widerstand sich die Abstreiferplatten in Richtung
in die Zelle hinein verbiegen und dadurch tiefer in das Filtermaterial eingreifen,
wodurch nicht nur die Zerstörung weiterer Reinigungselemente, sondern auch der Zellenwand
zu befürchten wäre.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß sich an die koaxial angeordneten, gasdurchlässigen Wände an ihren oberen und
unteren Enden ein konusförmiger Ringraum anschließt. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit
im oberen Ringraum einmal genügend Material zu lagern, um das abgestreifte Material
zu ersetzen und zum anderen das Material so vorzuwärmen, daß an den Filterkornoberflächen
des nachgerückten Materials keine Kondensation auftritt. Das Volumen dieses oberhalb
des Filters befindlichen Hohlraums ist so grobe daß es zumindest dem Filtermaterialverlust
einer Abreinigung entspricht. Durch den
unteren konusförmigen Ringraum
ist es in vorteilhafter Weise möglich, eine Schleuse sowohl für den rohgasseitigen
Filterraum als auch für den das Filtermaterial aufnehmenden ringförmigen Filterraum
zu verwenden.
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Es ist weiter vorteilhaft, die äussere koaxiale Wand aus einem Lochblech
mit aussenseitig angeordnetem feinen Drahtgewebe herzustellen. Durch die Verwendung
eines Lochbleches mit aussenseitig angeordnetem feinen Drahtgewebe wird einerseits
ein geringer Strömungswiderstand erreicht und andererseits das Austreten von Filtermaterial
in die Reingasseite verhindert.
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Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es ist zeigt: F i g. 1 einen axialen Vertikalschnitt durch die erfindungsgemäuse
Filteranordnung; F i g. 2 eine radiale Teilansicht der Filteranordnung gemäß Fig.
1 in vergrößertem Maßstab und F i g. 3 eine axiale Ansicht eines Reinigungselements.
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Gemäß Fig. 1 besteht die Gasreinigungsanlage aus einer insgesamt mit
1 bezeichneten Zelle oder Filteranordnung, einem nicht gezeigten Fördersystem und
einer nicht dargestellten lsegenerierung. Zur Abreinigung des Filtermaterials wird
die rohgasseitige Filterschicht in den rohgasseitigen Filterraum intermittierend
mechanisch abgetragen und aus diesem durch eine Austragsöffnung 17 ausgetragen und
das ausgetragene Filtermaterial aus einem Vorratsbehälter 16 ergänzt. Nach mehreren
Abreinigungszyklen wird das gesamte Filtermaterial aus dem das Filtermaterial aufnehmenden
Filterraum 18 durh eine Austragsöffnung 19 ausgetragen, wobei während der einzelnen
Abreinigungszyklen und der periodischen Entleerung ein Gegenluftstrom entgegen der
Strömungsrichtung des zu reinigenden Gases zur Verhinderung des Eintritts von Staub
in die Bxeingasseito durch den Filter geführt wird. Das entleerte Filtermaterial
wird einer Regenerierung
und daraufhin erneut der Gasreinigungsanlage
zugeführt. Alle einzelnen Verfahrensschritte wie Abreinigung, Entleerung, Regenerierung
und Nachfüllen, werden mittels einer programmierten Schaltung gesteuert.
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Zur Vermeidung einer Taupunktunterschreitung wird die Gegenluft auf
ca. 150 bis 2000C vorgewärmt. Während der Gegenluftzufuhr wird die Filterkammer
von der Reingasseite durch Schließen eines Absperrorgans abgetrennt. Das in dem
erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Filtermaterial besteht aus ungebrochenem
Magnesit-Sinterkorn mit einem Durchmesser von ca 1 bis 8 mm vorzugsweise 2 bis 6
mm. Das aus der Filtervorrichtung ausgebrachte Filtermaterial wird mittels einem
geschlossenem Transportsystem der Regenerierung und von der Regenerierung wiederum
der Filteranlage zugeführt.
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Die Filteranordnung weist zwei zylindrisch, koaxial angeordnete, gasdurchlässige
Wände 2 und 3 auf. Während die äussere Wand 2 von beliebiger Konstruktion sein kann,
besteht die innere Wand aus ringförmigen, koaxial angeordneten Lamellen 3a, die
gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem Winkel von 350 schräg nach oben
gerichtet sind. Zwischen den Wänden 2 und 3 der Zelle 1 befindet sich das körnige
Filtermaterial 4, dessen stoffliche Zusammensetzung, d.h. dessen physikalische und
chemische Eigenschaften den zu reinigenden Gasen entspricht bzw. entsprechen.
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Zum intermittierenden Austausch des Filtermaterials nach Erreichen
des Sättigungsgrades und zum Ersatz des verschmutzten Filtermaterials durch reines
Filtermaterial kann das verschmutzte Filtermaterial durch eine am unteren Ende der
Zelle 1 angeordnete Schleuse 5 aus der Zelle zusammen mit dem abgeschiedenen Material
aus dem rohgasseitigen Filterraum 15 über Austragsöffnungen 17 und 19 entnommen
werden, deren frisches Filtermaterial durch eine Zuführschleuse 6 und ein Zuführkonus
7 in den Ringraum zwischen den Wänden 2 und 3 der Filter zelle 1 eingeführt wird.
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Das zu reinigende Rohgas wird über einen Einführstutzen 8 in das Innere
der Zelle geleitet und tritt von innen nach aussen durch
die Filterzelle
hindurch in einen durch ein Aussengehäuse 9 bestimmten reingasseitigen Filterraum
20, von wo aus das Reingas durch einen Abführstutzen 10 abgeleitet wird.
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Die mechanische Abreinigungsvorrichtung besteht aus einer in der Zellenachse
liegenden Welle 11, die hängend angeordnet und mittels eines Motors 14 antreibbar
ist. An der Welle 11 sind Radialarme 12 angeordnet, die an ihren Enden jeweils zumindest
ein Reinigungselement, das insgesamt mit 13 bezeichnet ist, tragen. Diese Reinigungselemente
13 greifen zwischen die Lamellen 3a der inneren Wand der Zelle 1 und zumindest in
die dieser Wand benachbarte Filtermaterialschicht ein. Die genaue Konstruktion der
Reinigungselemente ergibt sich aus den Fig 2 und 3. Danach besteht jedes Reinigungselement
13 aus einem bezüglich der Welle 11 radialen Träger 13a, an dem eine pflugscharartige
Abstreifplatte 13b angeordnet ist, die entgegen der Drehrichtung der Welle 11 schräg
nach hinten gerichtet ist.
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Dabei kann der radiale Träger 13a als horizontal angeordnetes Flacheisen
aus Federstahl ausgebildet sein, um die Abstreiferplatten 13b an die untere Lamelle
3a zu drücken, wodurch der Staub besser abgestreift werden kann. Ein weiterer Vorteil
dieser Anordnung besteht darin, daß Maßungenauigkeiten und Maßveränderungen durch
temperaturabhmgige Dehnung der Materialien zwischen der Zellenwand 3 und dem rotierenden
Abstreifersystem 11,12,13 durch den Federweg (elastischer Bereich der Träger 13a)
ausgeglichen werden.
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Aufgrund dieser Ausbildung erfassen die zwischen die Lamellen 3a der
inneren Zellenwand und in die innere Schicht des Filtermaterials eingreifenden pfluqscharartigen
Abstreifplatten 13b beim Drehen der Welle 11 das Filtermaterial der inneren Schicht
und leiten dieses Filtermaterial zwischen den Lamellen 3a aus der Zelle heraus,
so daß dieses Filtermaterial im inneren zylindrischen Raum der Zelle nach unten
fällt, von wo es mittels der Austragschleuse 5 aus der Filteranordnung abgeführt
wird. Die pflugscharartigen Abstreifplatten 13b entnehmen bei der geschilderten
Bewegung
nicht nur das am stärksten verschmutzte Filtermaterial der inneren Schicht desselben,
sondern reinigen dabei zugleich auch die Lamellen 3a der inneren Zellenwand, die
ebenfalls am stärksten der Verschmutzung unterliegen.
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Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, sind die Reinigungselemente 13 und
damit entsprechend die Arme 12 längs der Welle 1i spiralförmig zueinander versetzt
angeordnet, so daß einerseits die Welle 11 gleichmäßig belastet wird und andererseits
ein gleichzeitiges und gleichmäßiges Nachdrücken des Filtermaterials 4 über den
gesamten Umfang der inneren Wand gewährleistet ist, wodurch das nachrückende Filtermaterial
den natürlichen Böschungskegel zwischen den Lamellen 3a der inneren Zellenwand 3
ergänzen.
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Die Verbindung zwischen dem Reinigungselement 13 und den Armen 12
geschieht durch Verschraubung, wobei die eine der beiden aufeinandergeschraubten
Lamellen mit einem nach der Längsachse der Lamelle orientieren Langloch ausgestattet
ist. Mittels dieser Anordnung ist eine genaue Einstellung der Höhenposition der
pflugscharartigen Abstreifplatten 13b möglich.
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Während des mechanischen Abreinigungsvorgangs mittels der in geschilderter
Weise bewegten Reinigungselemente ist es zweckmäßig,' die Gasführung über die kurze
Dauer der mechanischen Abreinigung, d.h. des Betriebs der mechanischen Reinigungsvorrichtung,
zu unterbrechen. Dazu wird der Abgasstutzen 10 auf der Reingasseite geschlossen
und gleichzeitig ein relativ schwacher Gegenluftstrom entgegen der Strömungsrichtung
der zu reinigenden Gase durch den Filter geführt, so daß einerseits eine Verstaubung
der Reingasseit-vermieden und andererseits den Kriech-Gasstrom, der aufgrund der
stets nicht vollständig anzudichtenden Gasverschlüsse in großtechnischen Anlagen
stets gegeben ist, entgegenzuwirken.
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Zwar kann die Ausbildung der äusseren Wand 2 der Zelle 1 beliebig
sein. Jedoch empfiehlt es sich, diese Wand 2 aus einem Lochblech
zu
formen, das aussenseitig mit einem feinen Drehgewebe 2a mit einer Maschenweite von
ca. 2mm umspannt wird. Die konusförmige Ausgestaltung der inneren und äusseren Zellenwände
an ihrem jeweiligen Ende ermöglicht die Bildung eines Vorratsbehälters 16 für das
Filtermaterial, sowie eines Abführraums des verschmutzten Filtermaterials aus dem
ringförmigen Filterraum.
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Durch die konusförmige Ausgestaltung des Vorratsbehälters 16 wird
die Vorwärmung des zuzuführenden Filtermaterials durch das in diesem Bereich zuströmende
Rohgas durchgeführt, während durch die konusförmige Ausgestaltung des Abführraums
eine Austragsschleuse sowohl für die Austragsöffnung 19 aus dem ringförmigen Filterraum
als auch für die Austragsöffnung 17 aus dem rohgasseitigen Filterraum für das Filtermaterial
verwendet werden kann.
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Durch das geschilderte Verfahren zum Austausch eines kornförmigen,
die Füllung eines Filters bildenden Filtermaterials einer Gasreinigungsanlage und
durch die geschilderte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kann das eingesetzte
Filtermaterial wesentlich länger verwendet werden und damit der Austausch des gesamten
Filtermaterials seltener erfolgen, wobei während des Austausch des Filtermaterials
ein Austritt von Staub aus der Anlage vermieden wird. Damit ist ein unweltfreundliches
Filterverfahren von hoher Effizienz geschaffen.
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