DE2836772C2 - Vorrichtung zum Entfernen von Feststoffen aus einem in einem Wirbelbett behandelten Gas - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Entfernen von Feststoffen aus einem in einem Wirbelbett behandelten Gas mit einem Zyklon und einem darüber nachgeordneten Filter, dessen Fallrohr in den Zyklon hineinragt, und dessen Reingasleitung ein Absperrventil aufweist

Bei vielen Verfahren ist es erforderlich, einen Gasstrom möglichst vollständig von mitgerissenen feinkörnigen Fcststuffpartikeln zu befreien. Diese Notwendigkeit besteht z. B. beim Betrieb von Gas-Feststoff-Wirbelschichten, die zum katalytischen Behandeln von Gasen eingesetzt werden. Ein Einsatzgebiet derartiger Wirbelschichten besteht in der Methanisierung von Kohlevergasungsgasen.

Werden solche Wirbelschichten mit vergleichsweise hohen Gasgeschwindigkeiten betrieben, so können die in der Zeiteinheit abzuscheidenden Feststoffmengen erheblich sein. Bei mit erhöhtem Druck betriebenen Wirbelschichten besteht das weitere Erfordernis, aus wirtschaftlichen Gründen die Abgasreinigung möglichst kompakt zu bauen, um den kostenintensiven Hochdruckraum möglichst klein zu halten. Hinzu kommt, daß der in der Gasreinigung abgeschiedene Feststoff in möglichst einfacher Weise wieder der Wirbelschicht zugeführt werden sollte.

Werden hohe Forderungen bezüglich des Reinheitsgrades gestellt, so werden in der Praxis die jeweiligen Vorteile von Zyklon und Filter dadurch ausgenutzt, daß für die Grobreinigung, also für die Reinigung des Gases von der Hauptmenge des Feststoffes, ein Zyklon und für die Feinreinigung ein nachgeschaltetes Filter verwendet wird.

Die dabei erheblich geringere Staubbelastung des Filters erlaubt geringere Filterflächen bzw. eine größere Zyklusdauer zwischen zwei Filterreinigungen.

Bei vielen Verfahren, insbesondere bei Wirbelschichtverfahren, muß der abgeschiedene Feststoff wieder in das Gas-Feststoff-System zurückgeführt werden. Bei einem Filter, das einem Zyklon nachgeschaltet ist, ergeben sich erhebliche Schwierigkeiten beim Einschleusen des auf dem Filter abgeschiedenen Feststoffes in das vor der Gasreinigung befindliche Gas-Feststoff-System, da insbesondere der Druckabfall im Zyklon überwunden werden muß. Insbesondere bei mit erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur arbeitenden Wirbelschichten können so große Schwierigkeiten auftreten, daß entweder nur Zyklone mit unzureichender Reinigungswirkung oder nur Filter mit unwirtschaftlichem Bauvolumen eingesetzt werden können.

Aus der deutschen Offenlegungssclirift 15 19 963 ist bereits eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zum Entfernen von Feststoffen aus einem Gas bekannt, bei der ein Gasfilter mit seinem Fallrohr in einen Zyklon bzw. einen Drallraum hineinragt Der Zyklon bedarf dabei einer besonderen Austrag- bzw. Absperrvorrichtung; sie gestattet nur ein portionsweises Abziehen der abgeschiedenen Feststoffteilchen und Einspeisen derselben in ein Wirbelbett Hinzu kommt, daß die

ίο Vorrichtung dem in ihrem Innern herrschenden Gasdruck gewachsen sein muß und demgemäß einen verhältnismäßig hohen Material- und Konstruktionsaufwand erforderlich macht Außerdem besteht die Gefahr von Leckverlusten und Verstopfungen; denn es kann bei

ι? normalerweise geschlossener Austragvorrichtung im unteren Teil des Zyklons leicht zu einer Brückenbildung kommen, die das normale Ausfließen des abgeschiedenen Feinen verhindert Darüber hinaus erfordert eine derartige externe Abscheidevorrichtung zusätzlichen Raum und besondere Leitungen für das zu reinigende Gas und das abgeschiedene Feine zwischen dem Wirbclbcttbchälter und dem Zyklon.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine besonders kompakte Abgasreinigung mit möglichst kleinem Hochdruckraum zu schaffen und gleichzeitig die im Zyklon und im Filter abgeschiedenen Feststoffteilchen kontinuierlich direkt in dir. Wirbelschicht zurückzuführen, um deren Konsistenz im wesentlichen konstant zu halten. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß der Zyklon innerhalb des Wirbelbettbehälters angeordnet ist und mit seinem Fallrohr in die Wirbelschicht hineinragt. Das erlaubt ein kontinuierliches Einspeisen der im Filter und im Zyklon abgeschiedenen Feststoffteilchen, so daß die Konsistenz der Wirbelschicht ständig erhalten bleibt. Außerdem ergibt sich eine sehr kompakte Abgasreinigung und ein sehr kleiner Hochdruckraum.

Vorzugsweise sind mehrere Zyklone mit den zugehörigen Filtern innerhalb des Wirbelbettbehälters angeordnet. Auf diese Weise bietet sich die Möglichkeit, ohne Betriebsunterbrechung die Filter abwechselnd zu reinigen, weil während des Reinigens des einen Filters der andere Filter in Betrieb bleibt und umgekehrt.

Weiterhin lassen sich bei Teillastbetrieb eine oder mehrere Zyklon-Filter-Einheiten vorübergehend abschalten und die in Betrieb befindlichen Zyklon-Filter-Einheiten in oder annähernd in ihrem optimalen Arbeitspunkt betreiben. Das Einschalten und Absperren des Gasstroms sowie das Ein- und Abschalten der Filterreinigung kann nach vorgewählten Zykluszeiten automatisch erfolgen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

In einem Wirbelbettbehälter 1 befindet sich ein Wirbelbett 2, das vom Boden 3 her durch Öffnungen 4 von dem zu behandelnden Gas durchströmt wird. Innerhalb des Wirbelbettbehälters 1 befinden sich Zyklone 5 und 6, die mit ihren Fallrohren 7 und 8 in die Wirbelschicht 2 hineinragen. Ansaugstutzen 9 und 10 der Zyklone 5 und 6 befinden sich im oberen Teil des Wirbelbettbehälters 1, nahe unterhalb eines Deckels 11 des Wirbelbettbehälters 1.

Oberhalb des Deckels 11 befinden sich Filter 12 und 13, die mit ihren Fallrohren 14 und 15 den Deckel 11 des Wirbelbettbehälters 1 durchdringen und mit Zyklontauchrohren 16 und 17 unmittelbar verbunden sind. In Reingasleitungen 18 und 18 oberhalb der Filter 12 und

13 liegen Ventile 20 und 21 zum Einschalten und Absperren des Gasstromes.

Die in der Abbildung links dargestellte Zyklon-FiI ter-Einheit befindet sich in Betrieb; demzufolge ist das auf der Reingasseite befindliche Ventil 20 geöffnet, und das Gas durchströmt den Zyklon 5 und das Filter 12 auf dem durch Pfeile 22,23,24 und 25 angedeuteten Weg. Infolge Zentrifugalwirkung werden die meisten Feststoffpartikel im Zyklon S abgeschieden und fallen über das Fallrohr 7 zurück in die Wirbelschicht 2. Die im Zyklon 5 nicht abgeschiedenen Partikel werden im Filter 12 abgeschieden und bauen dort während des Betriebs eine Partikelschicht auf.

Die in der Abbildung rechts dargestellte Zyklon-Filter-Einheit befindet sich in der Reinigungsphase·, demzufolge ist das auf der Reingasseite befindliche Ventil 21 geschlossen, so daß eine Gasströmung durch den Zyklon 6 und das Filter 13 unterbunden ist

Beispielsweise durch Klopfen oder einen pneumatischen Druckstoß wird die auf dem Filter 13 befindliche Feststoffschicht gelöst Da die Gasströmung durch die rechts in der Zeichnung dargestellte Zyklon-Filter-Einheit momentan unterbrochen ist, fällt der vo<n Filier 13 abgelöste Feststoff auf dem durch die Pfeile 26, 27, 28 und 2Si schematisch angedeuteten, weitgehend geradlinigen Weg durch das Tauchrohr 17 und das Fallrohr 8 des Zyklons 6 zurück in die Wirbelschicht

Nach dem Reinigen des Filters 13 wird das Ventil 21 wieder geöffnet und es stehen wieder beide Zyklon-Filter-Einheiten für die Gasreinigung zur Verfügung oder es kann das andere Filter gereinigt werden. Da die beschriebene Reinigungsphase des Filters im Vergleich zur Betriebsdauer während eines Zyklus nur kurz ist, entstehen durch das kurzzeitige Abschalten einer Zyklori-Filter-Einheit keine Betriebsschwierigkeiten.

Durch entsprechende Wahl der Zykluszeiten beider Zyklon-Filter-Einheiten läßt sich erreichen, daß zumeist beide Zyklon-Filter-Einheiten in Betrieb sind und sich jeweils nur kurzzeitig eine Zyklon-Filter-Einheit in der Reinigungsphase befindet Der an den Filtern 12 und 13 abgeschiedene Feststoff gelangt auf sehr einfache Weise im direkten Fall unter dem Einfluß der Schwerkraft wieder in das Gas-Feststoff-System zurück. Irgendwelche Schleusen oder dergleichen sind nicht erforderlich. Durch den praktisch geradlinigen vertikalen Weg der vom Filter abfallenden Partikel werden auch unerwünschte Partikelablagerungen auf dem Rückweg in die Wirbelschicht vermieden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß irgendwelche Ventile, Klappen oder andere Verschlüsse zum Wiedereinschleusen des Feststoffes in die Wirbelschicht entfallen, so daß lediglich die auf der Reingasseite befindlichen und daher unproblematischen Ventile 20 und 21 betätigt werden müssen. Das ist von erheblicher Bedeutung bei Betrieb der Wirbelschicht mit erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur. Das Schließen und Öffnen der Ventile ?0 und 21 bzw. das Inbetriebsetzen und Abschalten der Reinigungsvorrichtungen für die Filter 12 und 13 kann durch eine automatische Steuerung nach vorgewählten Zykluszeiten erfolgen.

Je Wirbelbett können auch mehr als zwei Zyklon-Filter-Eiiiheiten eingesetzt werden. Dies ist insbesondere dann besonders zweckmäßig, wenn häufig auch Teillast gefahren werden muß, wenn also der Gasdurchsatz mit einer erheblichen Variationsbreite verändert wird. Durch Abschalten einer oder mehrerer Zyklon-Filter-Einheiten lassen sich dann die arbeitenden Zyklon-Filter-Einheiten weitgehend im Bereich optimaler Betriebsbedingungen der Zyklone betreiben, so daß deren Trennleistung weitgehend unbeeinflußt vom Gasdurchsatz erhalten bleibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Entfernen von Feststoffen aus einem in einem Wirbelbett behandelten Gas, mit einem Zyklon und einem darüber nachgeordneten Filter, dessen Fallrohr in den Zyklon hineinragt, und dessen Reingasleitung ein Absperrventil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zyklon (5,6) innerhalb des Wirbelbettbehälters (1) angeordnet ist und mit seinem Fallrohr (7, S) in die Wirbelschicht (2) hineinragt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zyklone (5, 6) mit zugehörigen Filtern (12, 13) innerhalb des Wirbelbettbehälters (1) angeordnet sind.