DE2909647C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Gichtgas - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Gichtgas

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reinigung von Gichtgas gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des oben genannten Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2.
Aus der US-PS 40 33 117 ist ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt, bei dem bzw. bei der der Filtermittel-Kreislauf derart aufgebaut ist, daß das im Feinstaubabscheider vorhandene Gichtgas in den Filtermittel-Kreislauf eindringen und dort zu Schaden führen kann.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine auf der Grundlage dieses Verfahrens arbeitende Vorrichtung zur kontinuierlichen Reinigung von Gichtgas zu schaffen, bei dem unter Beibehaltung einer wirksamen Reinigung des Gichtgasstroms ein Eindringen von Gichtgas in den Filtermittel-Kreislauf zuverlässig verhindert wird.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Verfahrensschritte und hinsichtlich der Vorrichtung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 2 angegebenen Merkmale gelöst.
Eriindungsgemäß erfolgt bei kontinuierlich betriebenem Filter eine intermitiierende Zufuhr von Filtermittel. Durch den darauf abgestimmten synchronisierten Aufbau eines Inertgas-Gegendrucks im Fütermittel-Kreislauf wird die Möglichkeit eröffnet, die Reinigung des Gichtgases kontinuierlich durchzuführen, gleichzeitig aber zu den Zeitpunkten des Zu- und Abströmens des Filtermittels zuverlässig ein Eindringen des Gichtgases in den Filtermittel-Kreislauf zu verhindern, so daß es geling;, die Filtermittel-Umwälz- und Reinigungsgerät^ außerhalb des aggressiven Gichtgas-Systems anzuordnen, wodurch die Wartung dieser Anlagenteile vereinfacht wird.
Mit der Weiterbildung gemäß Unteranspruch 3 gelingt es, auf vorteilhafte Weise die dem Feinstaubabscheider nachgeschaltete Mehrfachschleuse zu entlasten und gleichzeitig die hierfür vorgesehenen Absperrorgane sinnvoll dazu heranzuziehen, die Strömungsgeschwindigkeiten in den verschiedenen Schüttschichten so zu steuern, daß der Reinigungs-Wirkungsgrad optimiert werden kann.
Zwar ist aus der DE-OS 23 29 229 eine Vorrichtung zur Reinigung von staubbeladenen Gasen in einem Schüttschichtfilter bekannt, bei der in der Filtermiltel-Zuleitung und in der Filtermiuel-Abzugsleitung ein regelbares Austragsorgan in Form einer Zellenradschleuse eingegliedert ist, durch die der im Feinslaubabschcider anliegende Druck des Gichtgases vom Filtcrmittelkreislauf abgeschirmt werden kann. Da die Zuführungs- und Austragsorgane in Form von Zeilenradschleuscn jedoch gleichzeitig das Filtermittel dosieren, kann während der Durchführung des Dosiervorgangs eine Abschirmung des Gichtgas-Kreislaufes vom Filtermittel-Kreislauf nur über das Filtermittel selbst erfolgen, so daß diese bekannte Einrichtung nicht geeignet ist, eine wirksame Abschirmung der sich im Feinstaubabscheider treffenden beiden Kreisläufe bereit zu stellen.
Aus der Druckschrift »Der Hochofenbetrieb, A. N. Pocnwisnew u. a., VEB Verlag Technik, Berlin 1954« ist schließlich ein das Gasnetz eines Hochofens absperrendes Ventil gezeigt, das zwei hintereinander angeordnete Dichtflächen aufweist, zwischen denen ein Sperrmedium, wie z. B. Wasserdampf, zu Dichtungszwecken einleitbar ist. Dieses Ventil weist lediglich zufällige Gc-
bo meinsamkeiten mit der crfindungsgcmäüen Mchrfachschleuse auf. Denn die unmittelbar hintereinander angeordneten Dichtflächen des Sperrventils sind nur synchron bewegbar, so daß der Kegelverschluß nicht als Schleuse arbeiten, d. h. dazu dienen kann, einen Filiermittelstrom intermittierend aufzusteuern und gleichzeitig das Eindringen von Gichtgas in den Filtermittel-Kreislauf zu verhindern. Ein Abheben des Kegelverschlusses führt vielmehr unmittelbar zur Öffnung der
Hochofenatmosphäre gegenüber der Umgebung. Auch erfüllt das in dieser Druckschrift angesprochene Dampfpolster nicht die Funktion, während des Öffnens des Kegelverschlusses einen Gegendruck zu erreugen sondern es soll den Kegel an seinen Sitz pressen.
Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Rückgewinnung von Energie aus Gichtgas, bei dem das anmeldungsgemäße Reinigungsverfahren angewendet werden kann,
F i g. 2 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Feinstaubabscheiders der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung,
F ί g. 3 einen schematischen Längsschnitt durch eine gasdicht abschließende Filtermittelzuführvorrichtung der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung;
F i g. 4a einen Längsschnitt durch ein zweites Ausfühningsbeispiel des Feinstaubabscheiders in der Ausbil- dung als Schüttschicht-Staub-Trockenabscheider;
F i g. 4b einen Querschnitt durch den Schüttschicht-Staubtrockenabscheider gemäß F i g. 4a; und
Fig.4c in einer >-ig.4b ähnlichen Ansicht einen Querschnitt durch eine Variante d?s Schüttschicht-Staubtrockenabscheiders gemäß F i g. 4a.
Bei der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Gichtgas-Reinigungsvorrichtung wird zunächst auf F i g. 1 eingegangen, die ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Rückgewinnung von Energie bzw. Leistung aus Gichtgas zeigt, bei dem das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren anwendbar ist Bei diesem Verfahren wird zunächst mittels eines Grobstaubabscheiders 7 der grobe Staub aus dem Gichtgas eines Hochofens 1 entfernt; dann erfolgt die Endreinigung des Gichtgases,die mit Hilfe eines Schüttschicht-Staubtrokkenabscheiders 8 erfolgt. Das Gichtgas wird dann zur Rückgewinnung des Gichtgasdrucks direkt einer Axialturbine 9 zugeführt, die vom Gichtgas angetrieben wird. Das aus der Axialturbine 9 austretende Gichtgas wird danach zu einem Gasbehälter 6 oder dergleichen geleitel.
Wie F i g. 2 zeigt, weist der Schüttschicht-Staubtrokkenabscheider 8 einen druckbeständigen, geschlossenen, länglichen Behälter 10 mit zylindrischer Form auf, der an seinem oberen Ende mittels einer konischen Stirnwand 10a und an seinem unteren Ende mittels einer konischen Stirnwand lOb verschlossen ist. In der Mitte des Behälters 10 ist ein zylindrisches inneres Drahtsieb 12 mit kleinem Durchmesser angeordnet, an dessen oberes Ende sich eine konische Abdeckung 11 anschließt. Um das innere Drahtsieb 12 herum ist konzentrisch zu diesem ein zylindrisches äußeres Drc.htsieb 14 mit größerem Durchmesser angeordnet, das an einem nicht dargestellten Stützteil befestigt und aufgehängt ist. Das innere zylindrische Drahtsieb 12 und das äußere zylindrische Drahtsieb 14 schließen zwischen sich eine wandernde Schützschicht 13 aus Filtermittel ein.
Durch die konische obere Stirnwand 10a des Behälters 10 verläuft abgedichtet eine Zuleitung 15 zur Zu- fuhr des vom Grobstaub befreiten Gichtgases. Die Zuleitung 15 ist an die konische Abdeckung 11 des inneren zylindrischen Drahtsiebes 12 angeschlossen. Mit der oberen konischen Stirnwand 10a ist eine Ableitung 16 zur Ableitung des staubfreien Gichtgases an einer anderen Stelle als der Durchführungsstelle der Zuleitung 15 verbunden. Die vom inneren Drahtsieb 12 und vom au?· ßeren Drahtsieb 14 eingeschlossene Schüttschicht 13 aus Fütermittel ist an seinem oberen Ende über eine Verbindungsleitung 13a mit einer gasdicht abschließenden Filtermittelzuführvorrichtung bzw. Dosiervorrichtung 17 verbunden. Am unteren Ende des Behälters 10 ist ferner eine gasdicht abschließende Filtermittelabführverrichtung 18 angeschlossen.
Die gasdicht abschließende Filtermiuclzuführvorrichtung 17 ist als eine den Filtermittelstrom chargenweise dosierende mit zwei GasverschlQssen und einem Absperrorgan ausgebildet, wie sie in F i g. 4 dargestellt ist Die in F i g. 4 dargestellte Filtermittelzuführvorrichtung 17 umfaßt ein Absperrventil 19, ein Dämpfungselement 20, ein oberes Kegelventil 21, ein unteres Kegelventil 22, Trichter 23,24,25 und 26 sowie Füllstandsmesser 27,28, 29 und 30. Das Absperrventil 19, die Kegelventils 21 und 22 sowie der Dämpfer 20 werden von den Füllstandsmessern 27 bis 30 gesteuert geöffnet und geschlossen. Die Filtermittelzuführvorrichtung 17 gemäß F i g. 4 arbeitet in folgender Weise.
(1) Wenn der Füllstand des Filtermittels im Trichter 26 sinkt, steuert der Füllstandsmesser 30 das untere Kegelventil 22 so an, daß dieses öffnet und Filtermittel aus dem Trichter 25 bzw. der zugeordneten Dosierkammer in den Trichter 26 gelangt.
(2) Wenn der Trichter 25 bzw. die entsprechende Dosierkammer vollständig geleert ist, spricht der Füllstandsmesser 29 an, was zur Folge hat, daß das untere Kegelventil 22 geschlossen wird, während das obere Kegelventil 21 geöffnet wird, so daß die Zufuhr von Filtermittel aus dem Trichter 24 und der betreffenden Dosierkammer in den Trichter 25 beginnt
(3) Wenn der Trichter 24 vollständig geleert ist, spricht der Füllstandsmesser 28 an, was zur Folge hat, daß das Absperrventil 19 geöffnet wird, nachdem das obere Kegelventil 21 geschlossen und das Dämpfungselement 20 geöffnet worden sind. Dies wiederum hat zur Folge, daß Filtermittel aus dem Trichter 23 in den Trichter 24 gelangt. Wenn dann der Füllstand des Filtermittels im Trichter 24 auf einen bestimmten Wert angestiegen ist, spricht der Füllstandsmesser 27 in der Weise an, daß das Absperrventil 19 geschlossen wird, so daß die Zufuhr von Filtermittel aus dem Trichter 23 beendet wird, wonach das Dämpfungselement 20 geschlossen wird.
Das Filtermittel wird durch Wiederholung der vorstehenden Schritte (1) bis (3) zugeführt. Während des Betriebes der Dosier- bzw. Filtermittelzuführvorrichtung in vorstehend beschriebener Weise wird Inertgas in Form von Stickstoffgas (N2) mit gleichem Druck wie das Gichtgas mittels einer Druckausgleichsvorrichtung 32 und eines Ventils 31 in den Raum zwischen den Trichtern 24 und 25 eingeleitet.
Allerdings wird dann, wenn das Dämpfungselement 20 geöffnet wird, ein Ventil 33 geöffnet, um den Druck des Stickstoffgases im Trichter 24 abzubauen, damit das Dämpfungselement 20 leichter geöffnet werden kann. Beim Schließen des Dämpfungselements 20 wird dann wieder Stickstoffgas mit gleichem Druck wie das Gichtgas in den Trichter 24 eingeleitet. Durch dieses Vorgehen ist dafür gesorgt, daß der Raum im Trichter 25 ständig mit Stickstoffgas gefüllt ist, das den gleichen Druck wie das Gichtgas hat, so daß vollständig verhindert wird, daß Gichtgas durch die Kammer des Trichters 25 nach oben austreten kann. Die Dosiervorrichtung
arbeitet damit mit den Elementen zur Steuerung des Inertgasdrucks als Abschirmeinheit gegen den Eintritt von Gichtgas in den Filtermittelkreislauf.
Als gasdicht schließende Filtermittelabführvorrichtung 18 kann ebenfalls eine Vorrichtung mit zwei Gasverschlüssen und einem Absperrorgan zur Anwendung kommen, die prinzipiell die gleiche Ausbildung wie die Filtermittelzuführvorrichtung 17 hat, so daß auch hinter dem Feinstaubabscheider eine chargenweise dosierende und fordernde Abschirmeinheit vorliegt.
Das Filtermittel wird zur oben angeordneten gasdichten Filtermittelzuführvorrichtung 17 von einer Filtermittelfördervorrichtung 35 gefördert. Aus der Filtermittelzuführvorrichtung 17 fällt das Filtermittel in den zuvor beschriebenen Schüttschicht-Staubtrockenabscheider 8, wobei die Zufuhrmenge durch Steuerung des Öffnens und Scliließens der Kegelventile 21 und 22 geregelt wird. Durch die Verbindungsleitung 13a gelangt das Filtermittel in die Schüttschicht 13, wobei das Austreten von Gas aus dem geschlossenen, druckfesten Behälter 10 nach außen vollständig verhindert wird.
In der Schüttschicht 13 hat sich das Filtermittel, das zuvor zugeführt worden ist, auf der unteren konischen Stirnwand 106 des Behälters 10 angesammelt, so daß die unteren Enden des inneren zylindrischen Drahtsiebes 12 und des äußeren zylindrischen Drahtsiebes 14 bis in das Filtermittel 36 ragen. Das Filtermittel 36 bildet daher eine Schüttschicht im Raum zwischen dem inneren zylindrischen Drahtsieb 12 und dem äußeren zylindrischen Drahtsieb 14. Wenn die gasdichte Filtermittelabführvorrichtung 18 in Betrieb ist und das unten angesammelte Filtermittel abläßt, bewegt sich die SchüttschL.it 13 allmählich nach unten entsprechend der von der Filtermittelabführvorrichtung abgeführten Menge des Filtermittels 36. Auf diese Weise bewegt sich die Schüttschicht 13 aus Filtermittel kontinuierlich nach unten, wobei für ständige Erneuerung der Schüttschicht 13 durch neu zugeführtes Filtermittel gesorgt ist.
Das von der gasdichten Filtermittelabführvorrichtung 18 abgeführte Filtermittel 36 wird mittels einer Filtermittelreinigungsvorrichtung 37 regeneriert und von der Filtermittelfördervorrichtung 35 zur gasdichten Filtermittelzuführvorrichtung 37 gefördert. Auf diese Weise wird das Filtermittel umgewälzt und wiederholt verwendet.
Das Gichtgas wird nach der Abscheidung des groben Staubes im Grobstaubabscheider 7 durch die Zuleitung 15 in das Innere des inneren zylindrischen Drahtsiebes 12 im Behälter 10 geleitet. Während dies vom groben Staub befreite Gichtgas entlang dem Staubabscheideweg quer durch die Schüttschicht 13 aus Filtermittel zum von der Innenwand des Behälters 10 begrenzten Raum strömt, werden die im Gichtgas enthaltenen und suspendierten Staubteilchen von den Teilchen des Filtermittels 36 praktisch vollständig absorbiert Nach dieser Endreinigung, d. h. abschließenden Staubabscheidung, wird das Gichtgas durch Ableitung 16 zur Axialturbine 9 geleitet, die zur Rückgewinnung d.es Gichtgasdruckes dient. Die Verwendung der Axialturbine ist insbesondere deshalb möglich, weil die Temperatur des der Turbine zugeführten Gichtgases auf einem Wert von ungefähr 1200C gehalten werden kann, der wesentlich höher ist als der Temperaturwert, der mit Staubnaßabscheidern erreicht wird, und weil die Anwendung des Schüttschicht-Staubtrockenabscheiders den Druckabfall verringert
In der Regel hat Gichtgas einen Druck von ca. 1,5 bis 3.0 χ 105 N/m2 und einen Gehalt von 20 Gew.-% Kohlenmonoxid (CO). Die druckfeste Konstruktion des Behälters 10, der Überdrücken von 3 · 1O5NZm2 standhält und die gasabdichtende Konstruktion der Filtermittelzuführvorrichtung 17 sowie der Filtermittelabführvorrichtung 18 verhindern das Austreten von Gas nach außen. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß sie es ermöglicht, daß die Filtermittelfördervorrichtung 35, die Filtermittelreinigungsvorrichtung 37 und andere angetriebene Anlageteile außerhalb des Kohlenmonoxidsystems angeordnet werden, was eine einfachere Wartung dieser Anlageteile ermöglicht.
Damit der Vorteil der Axialturbine, die typbedingt einen hohen Wirkungsgrad hat, ausgenutzt werden kann, ist es notwendig, den Staubgehalt des der Axialturbine zugeführten Gichtgases auf einem Wert von lOmg/Nm3 oder weniger zu halten, damit die Turbinenschaufeln geschont werden.
Es ist möglich, die Staubkonzentration zu senken, indem die Strömungsgeschwindigkeit des vom Grobstaub befreiten, durch die Schüttschicht 13 aus Filtermittel strömenden Gichtgases niedrig gehalten wird oder indem alternativ eine Schüttschicht 13 mit größerer Dicke verwendet wird. Versuche haben jedoch gezeigt, daß die Staubkonzentration auf den Wert von 10 mg/NmJ oder weniger gesenkt werden kann, indem der Staub zweistufig abgeschieden wird, d. h. indem das vom Grobstaub befreite Gichtgas durch zwei aufeinanderfolgende Schüttschichtcn 13 aus Filtermittel geleitet wird, sofern verschiedene Filtrierbedingungen wie beispielsweise die Dicke der beiden Schüttschichten der ersten und zweiten Stufe, die Staubmenge in den beiden Schüttschichten 13, die Strömungsgeschwindigkeit des durch die beiden Schüttschichten 13 strömenden Gichtgases usw. zweckmäßig gewählt werden.
Indem zwei Schüttschichten 136 und 13c aus Filtermittel im druckbeständigen Behälter 10 in Form konzentrischer Kreise oder polygonaler Ringe angeordnet werden, wie dies in den F i g. 4a, 4b und 4c dargestellt ist, und indem das Durchmesserverhältnis der inneren Schüttschicht 136 zur äußeren 13c geeignet gewählt wird, ist es möglich, ein geeignetes Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeiten des Gichtgases durch die innere Schüttschicht 136 und die äußere Schüttschicht 13c zu erreichen, wenn das vom Grobstaub befreite Gas im druckbeständigen Behälter 10 von innen nach außen strömt.
Wenn zwei Schüttschichten 136 und 13c aus Filtermittel vorgesehen sind, so ermöglicht dies eine Optimierung der Dicken der beiden Schüttschichten 136 und 13c. Gleichzeitig ist es möglich, den Durchsatz des Filtermittels in beiden Schüttschichten 136 und 13c unabhängig voneinander zu optimieren, indem das Ablassen von Filtermittel aus den beiden Schüttschichten 136 und 13c mit Hilfe getrennter Absperrorgane 38a und 386 gesteuert wird. Dadurch können die in den beiden Schüttschichten 136 und 13c ausgefilterten Staubmengen richtig eingestellt und so optimiert werden, daß höchster Staubabscheidegrad erreicht wird.
Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel dient die Zuleitung 15 zur Zufuhr von vom Grobstaub befreiten Gichtgas und dient die Ableitung 16 zum Ableiten des Gichtgases nach der Endreinigung. Diese Anordnung ist allerdings nicht unbedingt notwendig; vielmehr kann die Leitung 15 zum Ableiten und die Leitung 16 zur Zufuhr des Gichtgases dienen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Reinigung von Gichtgas, bei dem das Gichtgas durch einen Grobstaubabscheider und im Anschluß daran durch einen Feinstaubabscheider geleitet wird, indem man zur Feinfiherung das Gichtgas im Querstrom durch eine wandernde Schüttschicht eines im Kreislauf rückgeführten umlaufenden Filtermittels fördert, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermittel (36) chargenweise gefördert und während des Förderns das Eindringen des Gichtgases in den Filtermittelkreislauf durch absatzweise gesteuerten Aufbau eines Inertgas-Gegendrucks unterbunden wird.
2. Vorrichtung zur Reinigung von Gichtgas, mit einem Grobstaubabscheider und einem aachgeschalteten Feinstaubabscheider, der als Schüttschicht-Staub-Trockenabscheider ausgebildet ist, durch den ein durch eine Dosiereinrichtung gesteuerter Filtermittelstrom geführt wird, der einen geschlossenen Filtermittelkreislauf durchläuft, wobei das Filtermittel im Feinstaubabscheider parallel zu dessen Längsachse in einer ringförmigen Schüttschicht strömt, die in radialer Richtung für Gichtgas durchlässig ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtung (17, 18) sowohl vor als auch hinter dem Feinstaubabscheider (10) eine den Filtermittelstrom chargenweise dosierende Abschirmeinheit (20 bis 33) besitzt, durch die der im Feinstaubabscheider (10) und an der Dosiereinrichtung (17,18) anliegende Druck des Gichtgases vom Filtermittelkreislauf abschirmbar ist, und daß die Abschirmeinheit (20 bis 33) als Mehrfachschleuse mit hintereinander geschalteten, durch Ventilelemente (21,22) untereinander und vom Filtermittelkreislauf durch ein Dämpfungselement (20) abgetrennten Dosierkammern ausgebildet ist, Füllstandsmesser (27 bis 30) besitzt, durch die Verbindungen unter den Dosierkammern und die Zufuhr des Filtermittels (36) zu.ti Feinstaubabscheider (10) und zu den jeweiligen Dosierkammern zu- und aufsteuerbar sind, und ein unter dem gleichen Druck wie das Gichtgas stehendes Inertgas-Reservoir (N2) aufweist, das durch die Stellung der Ventilelemente (21, 22) sowie durch die Signale der Füllstandsmesser (27 bis 30) aktivierbar ist und durch das wahlweise die Dosierkammern beaufschlagbar sind, die an die unter Gichtgasdruck stehenden Dosierkammern angrenzen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Feinstaubabscheider (10) mindestens zwei konzentrisch zu diesem angeordnete Ringräume ausgebildet sind, die die Schüttschicht (13/?, i3c) des Filtermittels (38) aufnehmen, dessen Strömungsgeschwindigkeit in den jeweiligen Schüttschichten mittels Absperrorganen (38a, 3Sd) hinter dem Feinstaubabscheider (10) und vor der Dosiereinrichtung (18) getrennt steuerbar ist.
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