DE3311108C2 - - Google Patents

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.