DE2951877A1

DE2951877A1 - Verfahren und vorrichtung zur intermittierenden, regenerierenden reinigung eines filterbettes

Info

Publication number: DE2951877A1
Application number: DE19792951877
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Gimag AG
Current assignee: Gimag AG
Priority date: 1978-12-22
Filing date: 1979-12-21
Publication date: 1980-07-10
Also published as: ES247612Y; FR2444490B1; AU5405279A; FR2444490A1; CH637845A5; JPS5588819A; ES247612U; CA1127561A; GB2038200B; SE7910615L; ZA796966B; GB2038200A

Description

21. Dezember 1979

Fall 5

CH-7oo2

Gimag Aktiengesellschaft, Chur (Schweiz)

Martinsplatz 8

Verfahren und Vorrichtung zur intermittierenden, regenerierenden Reinigung eines Filterbettes

22.12.78/HE/z

0 3 0 0 2 8 / 0 8 f.; H

v -ι. ■

295187?

CH-7oo2 Chur/Schweiz

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur intermittierenden, regenerierenden Reinigung eines Filterbettes, das in Form eines Granulates zwischen :',wei gasdurchlässigen Wänden gehalten wird, die von einem verunreinigten Rohgas durchströmt werden, wobei das Granulat durch einen Fördergasstrom nach oben bewegt wird, dann im Zwischenraum zwischen den gasdurchlässigen Wänden wieder in den Wirkungsbereich des Fördergasstromes zurückfällt und somit im Kreislauf umgewälzt wird, und während des Reinigungsvorganges ein Spülgas durch das zwischen den gasdurchlässigen Wänden nach unten fallende Granulat hindurchgeblasen und in einem das Filterbett umgebenden Rohgasraum gesammelt und abgeleitet wird.

Ferner betrifft die Erfindung eine zur Durchführung dieses Verfahrens dienende Vorrichtung.

Staubhaltige oder mit sonstigen Verunreinigungen angereicherte Gase können bekanntlich dadurch gereinigt "werden, dass man den Rohgasstrom durch eine Schicht eines granulatförmigen, beispielsweise aus Quarzsand bestehenden Filtermaterials strömen lässt. Im Laufe des Betriebes reichert sich das körnige Filterbett immer mehr mit Staubpartikeln an, bis dessen Zuwachs an Strömungswiderstand eine Regenerierung, d.h. Befreiung des körnigen Filterbettes vom Staub, erforderlich macht.

Zur regenerativen Reinigung des granulatförmigen

03002ß/Ooü3

Filtermateriales sind mehrere Verfahren bekannt geworden. So hat man beispielsweise vorgeschlagen, das Filtermaterial von Zeit zu Zeit abzuziehen, ausserhalb der Filteranlage durch eine Reinigungsvorrichtung (Zyklon) zu leiten und dann dem Filter nach erfolgter Staubabscheidung wieder zuzuführen. Diese Anlagen erfordern einen grossen Aufwand an Fördermitteln, da das Filtermaterial zunächst am Unterteil der Filteranlage abgezogen, dann vertikal nach oben gefördert und schliesslich dem Filter von .oben wieder zugeführt werden muss.

Um diesen Nachteil zu beheben, ist der Vorschlag gemacht worden, das körnige Filterbett zwischen zwei gasdurchlässigen, koaxialen Rohren anzuordnen und das Filtermaterial während der regenerativen Reinigung im geschlossenen Kreislauf umzuwälzen. Das Material wird zu diesem Zwecke durch einen Fördergasstrom in einem zentralen Förderrohr nach oben getragen und fällt dann durch das ringförmig angeordnete Filterbett wieder in den Wirkungsbereich des Fördergasströmes.

. Bei diesen Anlagen ist zwischen dem äusseren Begrenzungsrohr des Filterbettes und einem Aussengehäuse ein Rohgasraum vorgesehen, der im Filterbetrieb vom Rohgas, in der Regenerierphase von dem staubbeladenen Spülgas durchströmt wird. Dabei ist es unvermeidlich, dass sich der im Rohgasraum umherwirbelnde Staub auch an der Aussenseite des Aussenrohres absetzt und dadurch den Wirkungsgrad der Filteranlage auf die Dauer beeinträchtigt. Ausserdem muss das staubbeladene Fördergas aus der Filteranlage herausgeführt und vor dessen Abströmen ins Freie

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durch einen Abscheider gereinigt werden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur regenerativen Reinigung solcher Filterbetten zu schaffen, bei welchen einerseits das Fördergas nicht nach aussen abgeführt werden muss und andererseits innerhalb des Rohgasraumes eine gezielte Abscheidung des Staubes erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch eine Merkmalskombination, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen 1 und ^l\ definiert ist.

Auf der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht.

Fig. 1 ist ein vereinfachter Vertikalschnitt einer Filtereinheit und zeigt dieselbe in deren Betriebsphase (Rohgasreinigung),

Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1 und veranschaulicht gleichzeitig die Nebeneinanderschaltung mehrerer FiltereinhejLten,

Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie III - III in Fig. 1,

Fig. 4 ist ein Schnitt längs der Linie IV - IV in Fig. 5,

Fig. 5 zeigt die in Fig. 1/2 dargestellte Filtereinheit während der regenerativen Reinigungsphase

0 3 0 0 2 9 / Π !Hl 3

(Filterbettreinigung) und

Fig. 6 ist ein Vertikalschnitt einer Variante.

Die unter Verzicht auf unwesentliche Einzelheiten schematisch dargestellte Filtereinheit weist ein Gehäuse 1 auf, das an seinem Oberteil eine Einlassöffnung 2 für Spülgas, welches durch eine Spülgasleitung 3 eintritt, besitzt. An der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 1 ist eine Austrittsöffnung 4 für das Reingas vorgesehen, das durch eine Leitung 5 abströmt. Mittels zweier Schieber 7 und 8 können die beiden Oeffnungen 2 und h wechselweise verschlossen werden, wobei der Steuerimpuls beispielsweise von einem schematisch angedeuteten Stellmotor M ausgehen kann.

Innerhalb des praktisch kreiszylindrischen Gehäuses 1 sind zwei gasdurchlässige, koaxiale, ebenfalls kreiszylindrische Rohre 9/10 angeordnet; der von diesen beiden Rohren umgrenzte Zwischenraum ist mit einem Filterbett 11 ausgefüllt. Letzteres besteht aus einem granulat förmigen Material, beispielsweise Quarzsand.

^Di-^e beiden gasdurchlässigen Rohre 9/10 verengen sich nach unten konisch; in das äussere Rohr 9 mündet an dessen unterster Stelle eine £ördergasleitung 12, in welcher eine Absperrklappe 13 und eine poröse, d.h. gasdurchlässige Platte 29 eingebaut ist. Von der untersten, zentralen Stelle des Innenrohres 10 geht ein zentrales Förderrohr 1*4 aus. Oberhalb der oberen Mündung des Förderrohres I¹I ist ein Ablenkkörper 15 angeordnet, der die Form eines mit der Spitze nach unten weisenden Kegels hat und somit eine kegelige, nach unten verjüngte

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Ablenkfläche besitzt. Durch Streben 16 ist der Ablenkkörper 15 am Gehäuse 18 einer Trennvorrichtung befestigt. Das Gehäuse 18 ist in Form eines Doppelkegels ausgebildet, dessen breitester Abschnitt etwa in dessen Mittelbereich liegt. Dieses Gehäuse 18 ist über eine Leitung 19 mit dem Zwischenraum zwischen dem Aussenrohr und dem Gehäuse 1 verbunden, der hinfort als Rohgasraum bezeichnet werden soll.

Die beiden Schieber 7 und 8 sind über zwei Stangen 6 und nicht sichtbare, im Bereich der Schieber angeordnete Traversen miteinander verbunden. Die Stangen 6 liegen somit beidseits des Trenngehäuses 18 und koppeln die Schieber 7/8 starr.

In das Gehäuse 1 mündet ferner ein Rohgaskanal 21 und im unteren Abschnitt des ebenfalls konisch nach unten verjüngten Gehäuses ist in einem Kanal 22 ein Austragförderer, vorzugsweise eine Austragsschnecke 23, angeordnet. Der Rohgaskanal 21 wird seitlich von zwei parallelen, vertikalen Wänden 39 und ¹JO begrenzt.

. Wie Fig. 1 im Zusammenhang mit Fig. 2 zeigt, werden in einer Filteranlage mehrere Filtereinheiten nebeneinander angeordnet und von dem gemeinsamen Rohgaskanal 21 beschickt. Die einander benachbarten Filtereinheiten sind im unteren Bereich unterhalb eines Bodens 3^ durch vertikale Wände 33 voneinander getrennt und durch Oeffnun^en 35 an den Rohgaskanal 21 angeschlossen.

Im Boden des Gehäuses 18 münden vier radialgerichtete Fallrohre 24, die den vom Gehäuse 18 umschlossenen Raum mit dem Filterbett 11 verbinden. Die Fallrohre

030028/ϋίίύ 3

24 sind nach unten gegen deren Einmündung ins Filterbett 11 geneigt, wobei der Neigungswinkel grosser als der Schüttwinkel des verwendeten körnigen Materiales sein sollte.

Die Verbindungsleitung 19 von dem Trenngehäuse l8 zum Rohgasraum 20 mündet, wie Fig. 3 zeigt, vorzugsweise tangential in den oberen Abschnitt des Rohgasraumes 20.

Wie bereits erwähnt, ist das in Fig. 1 und 5 da:°- gestellte Filterelement als Teil einer Anlage zu denken, welche mehrere solcher Elemente umfasst, so dass nach Belieben eines der Elemente regeneriert werden kann, während die übrigen Elemente den Rohgas-Reinigungsbetrieb aufrecht erhalten.

Im Rohgas-Reinigungsbetrieb strömt das staubhaltige Rohgas gemäss Fig. 1 durch den Kanal 21 in den Rohgasraum 20, durchströmt anschliessend das Filterbett 11 und . verlässt den inneren, vom Filterbett umschlossenen Reingasraum durch die Zwischenräume 25 der Fallrohre 2H (Fig.3)· Durch die Oeffnung 4 gelangt das Reingas dann in die Ableitung 5. Die Fördergasklappe 13 ist geschlossen.

Soll das Filterhettmaterial regeneriert werden, so wird die Förderluft-Absperrklappe 13 geöffnet (Fig. 5). Der Schieber 7 gibt die Zuströmöffnung für Spülgas frei, das somit durch die Zwischenräume 25 (Fig. 3) in den Reingasraum des Filters und von dort durch das Filterbett 11 radial nach aussen (Pfeile 27) in den Rohgasraum 20 strömt.

D30028/CSQ3

Der Fördergasstrom strömt, wie erwähnt, durch die Leitung 19 tangential in den Rohgasraum 20 ein. Da der Rohgasraum 20 ein von zwei kreiszylindrischen Wänden 1/9 begrenzter Ringraum ist, strömt der Fördergasstrom in Form einer Schraubenlinie S (Fig. -5) nach unten. Auf diesem Wege vereinigt er sich mit dem staubbeladenen Spülgasstrom (Pfeile 27), so dass auch die Staubkörner, welche vom Spülgas aus dem Filterbett 11 herausgespült wurden, der nach unten gerichteten Schraubenlinie folgen.

Würde nun dieser staubbeladene Gasstrom, an beliebiger Stelle in den unteren Sammelraum 26 eintreten, so käme ein grosser Staubanteil in den Rohgaskanal 21 und damit in die nachfolgenden Filterelemente. Um dies zu verhindern, wird die Eintrittsstelle E der Fördergasleitung 19 unter Berücksichtigung der Abmessungen des Gehäuses 1 und der Gasstromgeschwindigkeit in einer solchen Lage am Umfang des Gehäuses 1 angeordnet, dass der Endpunkt Z der Schraubenlinie S möglichst diametral gegenüber der Abströmöffnung 35 (die beim Rohgas-Reinigungsbe- trieb als Zuströmöffnung dier.t) liegt. Dank dieser Anordnung fällt die Hauptmenge D des Staubes nicht im Abströmbereich des Gases, sondern gegenüber der Abströmöffnung 35 an, gleitet längs der geneigten Wand 36 nach unten und wird dort vom Schneckenförderer abtransportiert.

Es ist dem Fachmanne klar, dass die Stelle Z nicht nur an einem bestimmten Punkt diametral gegenüber der Oeffnung 35 liegt, sondern eine relativ breite Zone umfasst, wie dies Fig. 2 zeigt.

0 3 Q 0 2 3 / Q Γ 0 3

Die Eintrittsstelle E (Fig. 5) wird experimentell festgestellt, indem man zunächst die Steigung h der Schraubenlinie S bestimmt und die Schraubenlinie dann, von der Stelle Z beginnend, an der Innenwand des Gehäuses 1 abträgt.

Der vertikale Abstand der Stellen E und Z beträgt ein ganzzahliges Mehrfaches der Steigung h.

Dank dem Zusammenwirken der radial gerichteten Spülgasströmung 27 mit dem tangential einströmenden Fördergasstrom 28 ergibt sich eine Zyklonwirkung, welche eine intensive Staubabscheidung zur Folge hat und die rasche Verschmutzung der Aussenflache des Rohres 9 verhindert.

Durch die abrupte Unterbrechung der schraubenlinienförmigen Strömung S an der Stelle Z, die durch die plötzliche Erweiterung des unteren Raumes 26 bewirkt wird, fällt der in Wandnähe zirkulierende Staub rasch nach unten ab.

Da das Rohgas durch den Rohgaskanal 21 mittels eines am Ende des Kanals angeordneten Sauggebläses gesaugt wird, herrscht in demselben ein Unterdruck, so dass der gemischte Spül- und Fördergasstrom durch die Oeffnung 35 (Fig. 2 und 5) ohne weiteres vom Rohgas aufgenommen wird.

Gemäss Fig. 5 wird das körnige Filtermaterial vom Fördergasstrom an der untersten Stelle des Filterbettes 11 erfasst und im Förderrohr I^ nach oben befördert. Nach dem Verlassen des Förderrohres I¹I trifft das körnige

0 3 C 0 2 3 / C C C 3

Material auf den Ablenkkörper 15. Die Filtermaterialkörner prallen an dem Ablenkkörper 15 ab und werden durch die Innenfläche des Gehäuses nach unten geleitet, wo sie durch die Fallrohre 24 wieder in das Filterbett gelangen. Das Fördergas verlässt die Trennvorrichtung 17 durch die Leitung 19 und tritt, wie bereits erwähnt, an der Stelle E (Fig. 5) tangential in den Rohgasraum 20 ein.

Eine Variante zeigt Fig. 6, wobei die unverändert gebliebenen Teile mit den bereits eingeführten Bezugszahlen bezeichnet sind. Im Unterschied zur Ausführung nach Fig. 1/5 ist hier das Fördergasrohr 37 konzentrisch im Förderrohr lH nach unten geführt und mündet in einer unterhalb des Förderrohres 14 angeordneten Umlenkkammer 38. Das in die Umlenkkammer 38 ausströmende Fördergas wird in derselben nach oben umgelenkt und reisst das Granulat des Filterbettes 11 im Ringraum R mit nach oben. Von diesem Unterschied abgesehen, arbeitet die Filtereinheit wie die anhand von Fig. 1 und h beschriebene.

Der Patentanwalt

Claims

-S-

Patentansprüche

1) Verfahren zur intermittierenden, regenerierender. Reinigung eines Filterbettes, das in Form eines Granulates zwischen zwei gasdurchlässigen Wänden gehalten wird, die von einem verunreinigten Rohgas durchströmt werden, wobei das Granulat durch einen Fördergasstrom nach oben bewegt wird, dann im Zwischenraum zwischen den gasdurchlässigen V/änden wieder in den Wirkungsbereich des Fördergasstromes zurückfällt und somit im Kreislauf umgewälzt wird und während des Reinigungsvorganges ein Spülgas durch das zwischen den gasdurchlässigen V/änden nach unten fallende Granulat hindurchgeblasen und in einem das Filterbett umgebenden Rohgasraum gesammelt und abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Fördergasstrom im Anschluss an die Aufwärtsförderung des Granulats von letzterem getrennt und in den genannten, das Filterbett umgebenden Rohgasraum eingeleitet wird.

2) Verfahren nach Anspruch 1, wobei das aus dem Filterbett austretende Spülgas in einem praktisch kreiszylindrischen Rohgasraum gesammelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Einleitung des Fördergasstromes in den Rohgasraum in tangentialer Richtung erfolgt> derart« dass sich der Fördergasstrom im Rohgaaraum mit dem staubbeladenen Spülgas vereinigt und die mitgeführten Staubpartikel im Bereich der zylindrischen Rohgasraumwand mindestens

030028/08 η 3

teilweise längs einer Schraubenlinie nach unten gefördert werden.

3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsstelle des Fördergasstromes in den Rohgasraum unter Berücksichtigung der Abmessungen des Rohgasraumes und der Einströmgeschwindigkeit des Fördergases so gewählt wird, dass der Endpunkt der genannten Schraubenlinie der für den gemischten Förderund Spülgasstrom vorgesehenen Austrittsöffnung mindestens annähernd gegenüberliegt. ·

¹O Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit zwei voneinander beabstandeten, ein granulatförmiges Filterbett enthaltenden gasdurchlässigen Wänden, die als praktisch koaxiale Rohre ausgebildet und von einem gasdichten Gehäuse umgeben sind, wobei innerhalb des inneren Rohres ein Förderrohr angeordnet ist, dessen unteres und oberes Ende mit dem zwischen den beiden gasdurchlässigen Wänden gebildeten Zwischenraum verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Ende des Förderrohres (14) zwecks Abscheidung des Granulats

- ■ —*_A-

vom Fördergas in eine Trennvorrichtung (17) mündet, die ihrerseits über eine Verbindungsleitung (19) mit dem Rohgasraum (20) verbunden ist, der zwischen der äusseren (9) der beiden gasdurchlässigen Wände und dem gasdichten Gehäuse (1) liegt.

5) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (19) tangential in den Rohgasraum (20) mündet.

0 3 0 0 2 8 / 0 i; 0 3

6) Vorrichtung nach einem der Ansprüche ^ und 5, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Trennvorrichtung (17), koaxial zum Fördergasstrom, ein nach unten verjüngtes Ablenkorgan (15) angeordnet ist, wobei das die Trennvorrichtung (17) umgebende Gehäuse (18) im Umgebungsbereich des Ablenkorganes (15) in Form einer Ablaufschräge nach unten geführt ist, um das herabrieselnde Granulat wieder dem Filterbett zuzuführen.

7) Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablenkorgan (15) in Form eines mit der Spitze nach unten weisenden Kegels ausgebildet ist.

8) Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterteil der Trennvorrichtung (17) mit dem Oberteil des Filterbettes (11) über eine Mehrzahl nach unten gegen das Filterbett (11) geneigter Fallrohre (2*0 verbunden ist.

9) Vorrichtung nach Anspruch 4, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vertikale Abstand (H) der Eintrittsstelle

(E) des Fördergasstromes (28) in den Rohgasraum (20) vor. Endpunkt (Z) der Schraubenlinie (S) ein ganzzahliges Mehrfaches der Steigung (h) der genannten Schraubenlinie ist.

10) Vorrichtung nach einem der Ansprüche *J bis 9> dadurch gekennzeichnet, dass die Fördergaszuleitung koaxial im Förderrohr (I²O angeordnet ist und unterhalb des Förderrohres (1*0 in eine Umlenkkammer (38) mündet, derart, dass das in der Umlenkkammer (38) nach oben umgelenkte Fördergas im Ringraum ( R ) zwischen Förderrohr (1*4) und Fördergaszuleitung (37) nach oben strömt und dabei das Granulat mitnimmt, Fig. 6.