DE3311108C2 - - Google Patents
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- DE3311108C2 DE3311108C2 DE3311108A DE3311108A DE3311108C2 DE 3311108 C2 DE3311108 C2 DE 3311108C2 DE 3311108 A DE3311108 A DE 3311108A DE 3311108 A DE3311108 A DE 3311108A DE 3311108 C2 DE3311108 C2 DE 3311108C2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
- B01D46/30—Particle separators, e.g. dust precipitators, using loose filtering material
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Filter zur Reinigung
von Gasen, bei dem das Filtermedium aus einer Material
schüttgutschicht, vorzugsweise hochtemperaturbeständiger
Materialschüttgutschicht besteht, das Filter in mehrere, eine
Materialschüttgutschicht enthaltende Kammern aufgeteilt
ist, die an einem Kanal mit Abzugsöffnungen oberhalb der
Materialschüttgutschichten für den Austrag der aus den
Gasen abgeschiedenen Medien angeordnet sind, wobei die
Kammern mit Leitungen für die Rohgaszuführung und die Rein
gasabführung in Verbindung stehen, und wobei Mittel zur
Zufuhr eines Spülgases zu den Materialschüttgutschichten
von unten vorgesehen sind.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 21 17 088 ist ein
Filter obiger Bauart zur Reinigung von Gasen bekannt, bei
dem der zentrale Kanal zylinderförmig ausgebildet und im
unteren Bereich mit einer Rohgaszuführungsleitung versehen
ist, die radial in den Kanal mündet. Weit oberhalb der
Materialschüttgutschichten sind im Kanal Öffnungen für die
Rohgaszuleitung in die Kammern von oben her angeordnet. Im
Betrieb dieses Filters werden die durch die Rohgaszufüh
rungsleitung in den Kanal eingebrachten staubhaltigen Gase
darin von unten nach oben geführt und dabei einer Vorab
scheidung unterworfen. Von hier aus gelangen die vorgerei
nigten Gase über im oberen Bereich in der Kanalwandung an
geordnete Öffnungen in die mit Materialschüttgutschichten
versehenen Kammern, von wo sie die jeweils darin befindli
che Materialschüttgutschicht von oben nach unten durch
strömen, wobei sie einer Nachreinigung unterzogen werden
und in eine darunter befindliche Sammelkammer gelangen,
aus der sie über eine Reingasleitung nach außen abgeführt
werden.
Zentral im Kanal ist von oben ein Staubabscheider mit
Saugzuggebläse eingeführt, mit dessen Hilfe jeweils eine
Spülung der in den einzelnen Kammern befindlichen Materi
alschüttgutschichten erfolgt. Ferner sind hierbei die Fil
terkammern mit besonderen Rührwerken zum Umrühren und Auf
lockern der Materialschüttgutschichten versehen, um den
Spülvorgang der Materialschüttgutschichten zu unterstüt
zen. Dieser bekannte Filter ist daher in seinem konstruk
tiven Aufbau nicht nur sehr kompliziert, material- und
kostenaufwendig, sondern er ist auch aufgrund der verhält
nismäßig vielen Antriebsaggregate, insbesondere der vielen
Rührvorrichtungen in den Kammern mit hohen Betriebskosten
verbunden und daher auch unwirtschaftlich. Hinzu kommt,
daß hierbei nicht nur die stabförmigen Rührelemente der
Rührvorrichtungen, sondern auch die Siebböden in den Kam
mern einem hohen Verschleiß ausgesetzt sind und daher häu
fig ausgewechselt werden müssen, was wiederum mit einem
hohen Arbeits-, Zeit- und Kostenaufwand verbunden ist.
Darüber hinaus ist bei diesem bekannten Filter auch die
Erneuerung der Schüttgutschichtmaterialien in den einzel
nen Kammern sehr schwierig, da hierzu die Rührvorrichtun
gen vorher ausgebaut und die Schüttgutmaterialien nach
oben hin aus den Kammern herausbefördert und entfernt wer
den müssen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Filter zur
Reinigung von Gasen zu schaffen, das sich nicht nur durch
seinen einfachen konstruktiven Aufbau auszeichnet, sondern
das auch eine kontinuierliche Reinigung von Gasen in be
sonders einfacher und wirtschaftlicher Weise ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die gekennzeichneten Maßnahmen
des Patentanspruches 1 gelöst.
Dadurch, daß gemäß der Erfindung die Kammern über in der
Kanalwandung unmittelbar oberhalb der Materialschüttgut
schicht angeordneten Öffnungen miteinander verbunden sind,
und daß jede Kammer an eine eigene Rohgaszuleitung und
eine Reingasabzugsleitung angeschlossen ist, wird in sehr
einfacher Weise, und zwar ohne besondere Rührvorrichtungen
oder Abscheidevorrichtung eine intensive Abreinigung der
Materialschüttgutschicht in den einzelnen Kammern während
des Betriebes ermöglicht. Auch zeichnet sich der erfin
dungsgemäß ausgebildete Filter gegenüber den bisher be
kannten Staubfilteranlagen durch seinen besonders kleinen
Platzbedarf und seinen geringen Material- und Kostenauf
wand bei vergleichsweise gleicher Durchsatzleistung pro
Zeiteinheit aus.
Darüber hinaus wird dadurch, daß die Schüttgutschichtober
flächen vom Kanal ausgehend dem Schüttgutwinkel entspre
chend ansteigend ausgebildet und jede Kammer mit einer Zu
leitung für die Zufuhr des Filtermediums von oben versehen
ist, sehr vorteilhaft das Auswechseln der jeweils in den
Kammern verbrauchten Materialschüttgutschicht sehr verein
facht und erleichtert. Im übrigen wird durch die erfin
dungsgemäße Ausgestaltung des Filters gegenüber den bisher
bekannten Filteranlagen einerseits nicht nur eine erhebli
che Vereinfachung des Filters im konstruktiven Aufbau er
reicht, sondern es werden auch andererseits, da keine
mechanischen Rührvorrichtungen vorhanden sind, erhebliche
Betriebskosten eingespart und das Filter vor Verschleiß
bewahrt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfin
dung sind in der Filterwandung Düsen für die Zufuhr von
Spülmedien vorgesehen, die unterhalb der Materialschütt
gutschichtoberfläche in die Kammern münden. Mit Hilfe die
ser Düsen wird bei jedem Abreinigungsvorgang die obere
Materialschüttgutschicht zusammen mit den aus dem Rohgas
strom abgeschiedenen Medien abgeblasen und über den zen
tralen Kanal ausgetragen. Die mit den abgeschiedenen
Medien ausgetragene Materialschüttgutschicht kann hierbei
sehr vorteilhaft während des Betriebes erneuert und an
schließend zur Reinigung des Rohgasstromes freigegeben
werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Er
findung ist jede Reingasabzugsleitung mit wenigstens einer
Düse oder einem Injektor ausgestattet. Mit Hilfe der Düsen
oder Injektoren kann der Materialschüttgutschicht von un
ten Spülmedien zugeführt werden und dadurch eine Abreini
gung der Materialschüttgutschicht entgegen dem Rohgasstrom
von unten her erfolgen, oder aber es wird mit den über die
Düsen oder Injektoren eingebrachten Spülmedien nur ein so
hoher Gegendruck in der Materialschüttgutschicht
aufgebaut, daß von der Rohgaszuführungsseite her keine Gase
durch die Materialschüttgutschicht hindurchtreten können.
In diesem zuletzt genannten Fall erfolgt nur eine
Abreinigung der oberen Materialschüttgutschicht mit Hilfe
der in der Filterwandung angeordneten Düsen, und zwar durch
Abblasen der oberen Materialschüttgutschicht und Austragen
dieser oberen Materialschüttgutschicht zusammen mit den aus
dem Rohgasstrom abgeschiedenen Medien in den zentralen
Kanal.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung eines in der
Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Filter gemäß der Erfindung im
Längsschnitt;
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1.
Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, besteht das Filter gemäß
der Erfindung aus einem zylinderförmig ausgebildeten und
senkrecht angeordneten Behälter 1, der innen durch
Trennwände 2 in einzelne Kammern 3 aufgeteilt ist, die
ringförmig um einen zentralen Kanal 4 angeordnet sind. In
jeder Kammer 3 befindet sich eine als Filtermedium dienende
Materialschüttgutschicht 5, die auf einem gelochten Boden 6
ruht und trichterförmig nach oben hin verlaufend angeordnet
ist. Oben ist der Behälter 1 an eine
Rohgaszuführungsleitung 7 angeschlossen, die in die
Kammern 3 mündet. Die Trennwände 2 reichen von der Mündung
der Rohgaszuführungsleitung 7 bis zum Boden 8 des Behälters
und trennen, wie Fig. 2 zeigt, die Kammern 3 voneinander.
Ausgehend von den einzelnen Kammern 3 sind im Boden 8
Reingasabzugsleitungen 9 vorgesehen, die in eine gemeinsame
Reingassammelleitung 10 münden. Jede Reingasabzugsleitung
9 ist mit wenigstens einer Düse 11 ausgestattet, die an
eine Gaszuführungsleitung 12 angeschlossen ist. Anstelle
der Düsen 11 können gegebenenfalls auch sehr vorteilhaft
Injektoren vorgesehen werden.
Ferner sind in der Wandung des Behälters 1 Düsen 13 für die
Zufuhr von Spülmedien vorgesehen, die unterhalb der
Oberfläche der Materialschüttgutschicht 5 in die einzelnen
Kammern 3 münden. Oberhalb der Materialschüttgutschicht 5
sind die Kammern 3 durch Öffnungen 14 in der Wandung des
Kanals 4 miteinander verbunden. Diese Öffnungen 14 in der
Wandung des Kanals 4 dienen zum Austragen der aus den Gasen
abgeschiedenen Medien beim Abreinigungsvorgang der
Materialschüttgutschicht 5 in den zentralen Kanal 4. Für
den gasdichten Austrag der Medien aus dem Kanal 4 ist eine
im Kanal 4 angeordnete Zellenradschleuse 15 vorgesehen.
Schließlich ist jede Kammer 3 mit einer oberhalb der
Mäterialschüttgutschicht 5 angeordneten Zuleitung 16 für
die Zufuhr von neuem Filtermedium versehen. Um einen
gasdichten Abschluß dieser Zuleitungen 16 nach außen hin zu
erreichen, sind in diesen Zuleitungen 16
Doppelpendelklappen 17 und 18 angeordnet. Die Zufuhr von
neuem Filtermedium in die einzelnen Kammern 3 kann
gegebenenfalls auch sehr vorteilhaft mit Hilfe eines in der
Zeichnung nicht näher dargestellten Druckbehälters
erfolgen, von dem das Filtermedium pneumatisch in einen
Zyklon gefördert wird, deren Feststoffaustrag in die
Zuleitung 16 mündet und dessen Tauchrohr mit der
Rohgaszuführungsleitung 7 verbunden ist. Dies ist
insbesondere dann sehr vorteilhaft, wenn das Filter unter
Überdruck steht. Außerdem können bei dieser Art der
Filtermedium-Zuführung die Doppelpendelklappen 17 in den
Zuleitungen 16 fortgelassen werden.
Im Betrieb dieses Filters gemäß der Erfindung wird das
Rohgas durch die Rohgaszuführungsleitung 7 von oben her in
Pfeilrichtung 19, 20 den Kammern 3 mit einer
Geschwindigkeit von 1 bis 4 m/s zugeführt. Während das
Rohgas in den einzelnen Kammern 3 die Schüttgutschicht 5
und den darunter befindlich gelochten Boden durchströmt,
werden die im Gas befindlichen Medien, zum Beispiel
Feststoffe, vom Gas getrennt und das auf diese Weise
gereinigte Gas über die Reingasabzugsleitungen 9 und
Sammelleitung 10 aus den Kammern nach außen abgeführt. Die
hierbei in der Materialschüttgutschicht 5 abgeschiedenen
Feststoffe sammeln sich anfangs im Oberflächenbereich der
Schüttgutschicht und bauen nach einer bestimmten Zeit eine
entsprechende Feststoffschicht darauf auf. Die Abreinigung
der Materialschüttgutschicht erfolgt dann entweder nach
einem festgelegten Abreinigungsplan, das heißt, die
Abreinigung erfolgt nacheinander in den einzelnen Kammern,
oder aber die Abreinigung der Materialschüttgutschicht wird
in der jeweiligen Kammer vorgenommen, in der der jeweils
höchste Druckverlust aufgetreten ist, oder in der ein
bestimmter Grenzwert erreicht ist. Dieser Druckverlust kann
in einfacher Weise durch Messung des Druckes in den Kammern
3 und in den Reingasabzugsleitungen ermittelt werden. Die
Abreinigung der Materialschüttgutschicht in den einzelnen
Kammern 3 erfolgt Kammer für Kammer, indem mit Hilfe eines
Druckmediums, zum Beispiel Reingas, über die Leitung 12 und
Düse 11 in die Reingasabzugsleitung 9 im Gegenstrom zu den
Reingasen derart eingeführt wird, daß sich unter der
Materialschüttgutschicht 5 ein so hoher Druck aufbaut, daß
keine Gase von oben durch die Materialschüttgutschicht 5
hindurchtreten können. Die Düse 11 hat nämlich die Aufgabe,
durch Injektorwirkung die Strömungsrichtung der Reingase im
Reingasabzugsrohr 9 und in der Kammer 3 umzukehren.
Anschließend wird durch die in der Behälterwandung
angeordnete Düse 13, die unterhalb der
Materialschüttgutschichtoberfläche in die Kammer 3 mündet,
ein Spülmedium, zum Beispiel Luft oder gereinigtes Gas,
eingeblasen und die aus dem Rohgasstrom abgeschiedenen
Feststoffe zusammen mit der oberen Lage der
Materialschüttgutschicht aufgewirbelt und über die Öffnung
14 in den Kanal 4 und von dort durch die Zellenradschleuse
15 nach außen ausgetragen. Zum Abblasen der oberen Lage der
Materialschüttgutschicht können gegebenenfalls auch mehrere
Düsen 13 in der Wandung des Behälters 1 oder auch
zusätzliche Düsen in den Trennwänden 2 angeordnet sein. Das
zur Abreinigung der Materialschüttgutschicht durch die Düse
13 eingeführte Gas verteilt sich über die in der Wandung im
Kanal 4 angeordneten Öffnungen 14 auf die übrigen Kammern 3
und wird dort mit dem von oben kommenden Rohgasstrom durch
die jeweilige Materialschüttgutschicht 5 mit nach unten
geführt und über die Reingasabzugsleitung 9 und
Sammelleitung 10 nach außen abgezogen. Im Anschluß an
diesen Abreinigungsvorgang wird die mit den Feststoffen
ausgetragene Materialschüttgutschicht durch die Zufuhr von
unverbrauchtem Filtermedium über die Leitung 16 in die
Kammer 3 erneuert. Da die trichterförmige, nach oben hin
verlaufende Materialschüttgutschicht etwa dem natürlichen
Schüttwinkel entspricht, baut sich beim Einführen von neuem
Filtermedium in die Kammer 3 eine entsprechend geneigte
Materialschüttgutschicht in der Kammer von selbst auf. Nach
Beendigung dieser Abreinigung der Materialschüttgutschicht
in der jeweiligen Kammer wird der Zustrom des Druckmediums
durch die Düse 11 abgeschaltet und dadurch der Gegendruck
in der Kammer 3 unterhalb der Materialschüttgutschicht
aufgehoben, und die erneute Materialschüttgutschicht in der
Kammer 3 zur Reinigung des Rohgasstromes freigegeben. Die
Abreinigung der Materialschüttgutschichten 5 in den übrigen
Kammern 3 erfolgt in gleicher Weise. Hierbei können
gegebenenfalls auch die Materialschüttgutschichten in
mehreren Kammern gleichzeitig abgereinigt werden, wobei die
übrigen Kammern weiterhin für die Reinigung der Gase in
Betrieb sind. Auf diese Weise kann sehr vorteilhaft die
Reinigung des Rohgasstromes und die Abreinigung der
Materialschüttgutschicht in den einzelnen Kammern
gleichzeitig und somit ohne Betriebsunterbrechung
vorgenommen werden. Falls eine Abreinigung der gesamten
Materialschüttgutschicht in den Kammern 3 erforderlich ist,
so kann dies in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß über
die Düsen 11 entsprechend große Mengen an Spülmedien in die
Reingasabzugsleitung 9 eingebracht werden, die zusammen mit
dem Reingas die Materialschüttgutschicht von unten nach
oben durchströmen.
Zur Reinigung der Gase können als Filtermedium sehr
vorteilhaft Materialien wie Sand, Aluminiumoxid,
Siliziumoxid verwendet werden, die keine Reaktionen mit den
im Gas vorhandenen Medien eingehen und die leicht
abgereinigt und erneut als Filtermedium eingesetzt werden
können. Andererseits können auch als Filtermedium Kalk oder
Aktivkohle benutzt werden, die die im Gas vorhandenen
Verunreinigungen durch Absorption, Adsorption oder
Chemisorption binden. Schließlich können bei der Reinigung
von Gasen, die bei der Kohle-Vergasung im Eisenbad
anfallen, auch Kokspartikel als Filtermedium benutzt
werden. Hierbei kann durch Eindüsen von Wasser in das etwa
1400°C heiße Kohlegas eine Wassergas-Reaktion
hervorgerufen und dabei der verunreinigte Feststoff zum
größten Teil vergast bzw. in eine Gasphase umgesetzt
werden. Schließlich können als Filtermedien auch Feststoffe
mit permanent-magnetischen Eigenschaften benutzt werden,
die zur Abscheidung von Stäuben entsprechender
Magnetisierbarkeit geeignet sind. Alle diese Filtermedien
sind hochtemperaturbeständig, so daß damit sehr vorteilhaft
auch hochtemperierte Gase, d. h. Gase über 600°C mit dem
erfindungsgemäß ausgebildeten Filter in besonderes
einfacher und wirtschaftlicher Weise gereinigt werden
können.
Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf das in der
Zeichnung schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. So kann beispielsweise auch anstatt der
Materialgutschicht ein beliebig anderes,
abreinigungsfähiges und regenerierbares Filtermedium in den
einzelnen Kammern eingesetzt werden. Auch kann die
Schüttgutschicht in den einzelnen Kammern von innen nach
außen abfallend angeordnet und der Feststoffaustrag über
eine Ringkammer nach außen erfolgen. In diesem Fall muß
auch die Feststoffzufuhr zur Erneuerung des Filtermediums
bzw. der Materialschüttgutschicht durch ein innenliegendes
Rohr von der Mitte her erfolgen. Im übrigen kann der
Abreinigungsvorgang in den einzelnen Kammern mit Hilfe
bekannter Druckmeß- und Steuereinrichtungen jederzeit und
sehr leicht voll automatisiert werden. Ferner kann auch die
Zufuhr des Filtermediums über die Zuleitungen 16 in die
Kammern 3 mit Hilfe eines pneumatischen Druckbehälters
erfolgen, so daß hierdurch die Doppelpendelklappen
entfallen können.
Claims (4)
1. Filter zur Reinigung von Gasen, bei dem das Filterme
dium aus einer Materialschüttgutschicht, vorzugsweise
hochtemperaturbeständiger Materialschüttgutschicht
besteht, das Filter in mehrere, eine Materialschüttgut
schicht enthaltende Kammern aufgeteilt ist, die an
einem Kanal mit Abzugsöffnungen oberhalb der Materi
alschüttgutschichten für den Austrag der aus den
Gasen abgeschiedenen Medien angeordnet sind, wobei
die Kammern mit Leitungen für die Rohgaszuführung und
die Reingasabführung in Verbindung stehen, und wobei
Mittel zur Zufuhr eines Spülgases zu den Material
schüttgutschichten von unten vorgesehen sind, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kammern (3) mit dem Kanal (4)
und untereinander über die Abzugsöffnungen (14) un
mittelbar oberhalb der Materialschüttgutschichten (5)
in Verbindung stehen, daß die Schüttgutschichtober
flächen vom Kanal (4) ausgehend dem Schüttgutwinkel
entsprechend ansteigen, daß jede Kammer (3) mit einer
Zuleitung (16) für die Zufuhr des Filtermediums von
oben versehen ist, und daß jede Kammer (3) für sich
an eine Reingasabzugsleitung (9, 10) angeschlossen
ist.
2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Filterwandung Düsen (13) für die Zufuhr
von Spülmedien vorgesehen sind, die unterhalb der
Materialschüttgutschichtoberflächen in die Kammern
(3) münden.
3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß jede Reingasabzugsleitung (9) mit wenigstens
einer Düse (11) oder einem Injektor ausgestattet ist.
4. Filter nach einem der vorgehenden Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (16) für
die Zufuhr des Filtermediums an einen pneumatischen
Druckbehälter angeschlossen sind.
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