DE3331225A1

DE3331225A1 - Filtervorrichtung zur abgasfilterung

Info

Publication number: DE3331225A1
Application number: DE19833331225
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: INSUMMA ENERGIE SYSTEMPLANUNG
Current assignee: INSUMMA ENERGIE SYSTEMPLANUNG
Priority date: 1983-08-30
Filing date: 1983-08-30
Publication date: 1985-03-14
Also published as: DE3331225C2

Description

Filtervorrichtung zur Abgasfilterung"
Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtervorrichtung zur Abgasfilterung, insbesondere zur Reinigung von Rauchgas, von Arsen, Blei, Fluor oder Gichtgas.
Im Zuge der ständig verschärften Umweltschutrbestimmungen kommt der Abgasfiltrierung eine erhöhte Bedeutung zu. Dieses Problem stellt sich dabei nicht nur bei Kraftwerken, sondern auch bei einer Vielzahl von industriellen Fertigungsanlagen, bei denen Rauchgase in großem Umfang anfallen, die sehr häufig mit Schwermetallen belastet sind, beispielsweise dem Rauchgas aus Glasschmelzöfen. Die bislang für die Filtrierung eingesetzten Schlauchfilter sind technisch und damit auch vom Preis her sehr aufwendige Anlagen, die darüber hinaus: infolge der Notwendigkeit einer zyklischen Reinigung der Filterflächen immer wieder ;abgeschaltet und durch eine Paralle-l-anlage ersetzt werden müssen.
Darüber hinaus ist auch die Filterwirkung solcher Schlauchfilter für viele schädliche Bestandteile von Abgasen ungenügend.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Filtervorrichtung zur Abgasfilterung zu schaffe-n, die einfach und wartungsfrei ausgebildet ist und gleichwohl die wesentlichen schädlichen Bestandteile des Abgases quantitativ herausfiltert, also insbesondere eine Entschwefelung vornimmt und auch die schädlichen Schwermetalle zurückhält.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Filtervorrichtung erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen mit porösen Filterkugeln, insbesondere aus Keramik, gefüllten Filterbehälter, mit einer Einlaßöffnung für das zu reinigende Abgas am einen Behälterende und einer Auslaßöffnung für das gereinigte Abgas am anderen Behälterende, eine Transporteinrichtung zur Entnahme von Filterkugeln am einen Behälterende und zur Wiedereinfügung am anderen Behälterende, sowie eine im Zuge der Transporteinrichtung angeordnete Waschvorrichtung zur Reinigung der Filterkugeln.
Durch den erfindungsgemäßen Kugel filter - die Kugeln bestehen dabei bevorzugt aus Aluminiumoxid oder Aluminiummagnesiumoxid mit etwa 74% Aluminium und 26% Magnesium, wobei der Durchmesser der zwischen etwa 12000 C und 16000C gebrannten Filterkugeln zwischen 5 mm und 30 mm schwanken kann - wird sowohl eine Entschwefelung des Abgases, als auch ein #urückhalten von giftigen Bestandteilen wie Arsen, Blei und Fluor (neben der selbstverständlich ebenfalls erfolgenden Entstaubung) erreicht, wobei durch das ständige Umwälzen und Wiederreinigen der Kugeln ein völlig wartungsfreier Betrieb sichergestellt ist. Durch die Wahl des Kugeldurchmessers und die Porosität- der Keramikkugeln und der Zusammensetzung der Lauge kann dabei eine Anpassung an die jeweils im Rauchgas vorhandenenverunreinigungsstoffe erzielt werden, d. h. das Ausmaß der Filterwirkung für die bereits angesprochenen Verunreinigungen kann durch diese Parameter beeinflußt werden, so daß jeweils durch Wahl der speziellen Kugelarten eine Anpassung an die jeweiligen technischen Gegebenheiten, beispielsweise bei der Reinigung der Abgase von Kraftwerken oder des Rauchgases aus Glasschmelzöfen, erreicht werden kann.
Grundsätzlich kann ein erfindungsgemäßer Behälter in beliebiger Weise mit beabstandeten Einlaßöffnungen und Auslaßöffnungen versehen sein, beispielsweise könnte in einem horizontalen Behälter die Einlaßöffnung am einen Ende und die Auslaßöffnung am anderen Ende angeordnet sein. Baulich am einfachsten gestaltet sich jedoch eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung dann, wenn, wie in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, der Filterbehälter ein stehender Zylinder mit einer Auslaßöffnung am oberen Ende ist, der im Bereich unter der Einlaßöffnung als Laugenbehälter für eine Waschlauge ausgebildet ist. Der Laugenbehälter ist dabei bevorzugt mit einander gegenüberliegenden, über eine Trennvorrichtung zum Abscheiden des Abschlamms und der Feststoffteilchen sowie eine Umwälzpumpe miteinander verbundenen Laugenzuführ- und -entnahmeöffnungen versehen, so daß die Waschlauge ständig regeneriert wird. Die im Laugenbehälter gereinigten Filterkugeln werden von der bereits angesprochenen Transportvorrichtung entnommen und am oberen Ende des Behälters wieder eingefüllt, so daß ständig eine Umschichtung erfolgt, bei der die Filterku-geln mit den absorbierten Verunreinigungen nach unten zum Laugenbehälter durchrutschen und von oben ständig gereinigte Filterkugeln wieder nachgefüllt werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann dabeivorgesehen sein, daß die Transportvorrichtung eine den Filterbehälter vertikal, vorzugsweise in seiner Mittelachse, durchsetzende, in einem Rohr mit Auswurföffnungen am oberen Ende angeordnete Förderschnecke ist, die vom Boden des Laugenbehälters bis in den kugel freien Raum am oberen Ende des Filterbehälters sich erstreckt und mit einer vorzugsweise stufenlos regelbaren Antriebsvorrichtung verbunden ist. Ei-.
ne mit einer Meßeinrichtung zur Bestimmung des Reinigungsgrades des Abgases nach Durchsetzen des erfindungsgemäßen Kugelfilters verbundene Regeleinrichtung der Antriebsvorrichtung sorgt dabei selbsttätig für eine Anpassung der Umwälzgeschwindigkeit der Filterkugeln, je nach dem Anfall an Rauchgas bzw. an Verunreinigungsteilchen, wobei mit die- ser Regeleinrichtung vorzugsweise auch gleichzeitig die Umwälzpumpe für den Laugenbehälter mitgesteuert wird, um auch im selben Ausmaß eine ausreichende Reinigung der Filterkugeln sicherzustellen.
Bei dieser Anordnung ist die Welle der Förderschnecke bevorzugt durch eine über den Filterkugeln verlaufende Getriebeverbindung mit einer seitlich an das Filtergehäuse angesetzten Antriebsvorrichtung verbunden, so daß eine abgedichtete Wellendurchführung am Boden des Laugenbehälters nicht erforderlich ist. An dieser Stelle ist lediglich ein einfaches Drehlager zur Abstützung der Förderschneckenwelle angeordnet.
Um eine Ausnützung des gesamten von Filterkugeln gefüllten Abschnitts des Filterbehälters sicherzustellen, d.h.
um zu gewährleisten, daß das Gas die Filterkugeln möglichst gleichmäßig durchströmt, kann gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung der Filterbehälter über dem Laugenbehälter mit einem einspringend umlaufenden Ringkasten versehen sein, in den die Einlaßöffnung für das Abgas einmündet und dessen obere Deckwand mit Gasdurchtrittsöffnungen versehen ist. Diese Gasdurchtrittsöffnungen sind dabei bevorzugt gitterförmig ausgebildet, d. h. die obere Deckwand ist als Gitter mit einer Maschengröße ausgebildet, die selbstverständlich etwas kleiner ist als der Durchmesser der Filterkugeln.
Der Durchmesser des Filterbehälters kann je nach den Anforderungen an die Filterleistung zwischen etwa 1 m und 4 m variieren, während die Höhe in stärkerem Umfang verändert werden kann. Typischerweise liegt die Höhe etwa beim eineinhalb bis zweifachen des Durchmessers.
Bei der Filtrierung von heißen Rauchgasen soll erfindungs- gemäß vor der Einlaßöffnung ein erster Wärmetauscher angeordnet sein, damit das zu reinigende Rauchgas nur mit Temperaturen zwischen etwa 150 und 3000 in den Kugelfilter eintritt. Dies erhöht nicht nur die Wirksamkeit der Filterkugeln, sondern ermöglicht auch die Rückgewinnung eines erheblichen Energieanteils, der ansonsten ungenutzt durch den Schornstein in die Umgebung abgegeben würde. In entsprechender Weise kann in der Umwälzleitung der Waschlauge ein zweiter Wärmetauscher angeordnet sein, der die erhebliche von den Filterkugeln an die Waschlauge abgegebene Wärme nutzbringend wieder ableitet.
Schließlich liegt es auch noch im Rahmen der Erfindung, an die Auslaßöffnung am oberen Ende des Filterbehälters ein Gebläse anzuschließen, um den durch die Kühlung des Abgases und das Durchdrücken durch die Filterkugeln resultierenden Dru-ckabfall zu kompensieren und ein Einleiten des gereinigten Abgases in bestehende Abgaskamine zu ermöglichen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, sowie an Hand der schematischen#Zeichnung.
In der Figur erkennt man einen als stehender Kreiszylinder ausgebildeten Filterbehälter 1, in welchem aus einer porösen technischen Keramik bestehende Filterkugeln 2 eingefüllt sind. Bei 3 ist eine Einlaßöffnung für das zu reinigende Abgas, beispielsweise das Rauchgas aus Glasschmelzöfen, angedeutet, die über eine Rohrleitung 4 mit einem vorgeschalteten Wärmetauscher 5 verbunden ist. Die Einlaßöffnung 3 mündet in einen einspringenden Ringkasten 6 ein. Dessen ringförmig umlaufende Deckwand 7 ist dabei mit Gasaustrittsöffnungen versehen. Bevorzugt ist diese Deckwand als engmaschiges Gitter ausgebildet, dessen Maschengröße kleiner ist als der Durchmesser der Filterkugeln 2. Durch diesen als Verteiler für das zu reinigende Abgas wirkenden Ringkasten erfolgt eine gleichmäßigere Durchsetzung der Filterkugeln vom Abgas und damit können alle Filterkugeln zur Abgasreinigung beitragen. Der Bereich unterhalb des Ringkastens 6 ist als Laugenbehälter 8 ausgebildet. In ihm befindet sich eine Waschlauge, beispielsweise Kalkwasser oder Natronlauge, um die von den Filterkugeln absorbierten Verunreinigungen wieder auszuwaschen. Die Waschlauge wird durch eine von einem Gitter verschlossene Laugenentnahmeöffnung 9 abgesaugt, in einem Wärmetauscher 10 gekühlt, der beispielsweise mit einem Warmwasserbereiter oder der Heizung gekoppelt ist. Nach Durchsetzen einer schematisch angeordneten Trennvorrichtung 11, in der der Abschlamm und das Bleioxid abgezogen werden, wird durch eine Umwälzpumpe 12 die Lauge dem Laugenbehälter 8 wieder über eine Laugenzuführöffnung 13 zugeführt. Bei 14 ist ein Laugenvorratsbehälter angedeutet, der mit einer Wasserleitung 15 und einer NachfUllvorrichtung 16, beispielsweise für Kalziumoxid, versehen ist.
Er gestattet über ein Ventil 17 die Ersetzung der unvermeidlichen Laugenverluste.-Ein nicht unerheblicher Teil der Lauge wird ja durch die gewaschenen und gereinigten Filterkugeln nach oben gefördert und verdunstet beim Vorbeistreichen der relativ heißen Abgase.
Zur Förderung der im Laugenbehälter gewaschenen Filterkugeln nach oben ist erfindungsgemäß eine Förderschnecke 18 vorgesehen, die in einem Steigrohr 19 angeordnet ist und sich vom Boden 20 des Laugenbehälters bis in den von Filterkugeln freien Raum 21 des Filterbehälters 1 erstreckt.
Das Steigrohr ist in diesem Bereich mit seitlichen Auswurföffnungen 22 versehen, so daß die gereinigten Filterkugeln oben auf die Filterkugelpackung auffallen, die so- mit ständig nach unten nachrutscht und fortlaufend am unteren Ende im Laugenbehälter 8 gereinigt wird, um anschliessend wieder von oben neu zugeführt zu werden. Dies ergibt ersichtlich einen kontinuierlichen wartungsfreien Betrieb eines erfindungsgemäßen Kugelfilters. Die Welle 23 der Förderschnecke ist im dargestellten Ausführungsbeispiel über einen Kettentrieb 24 mit der seitlich an den Filterbehälter angesetzten Antriebsvorrichtung 25 verbunden, wobei diese Antriebsvorrichtung mit einer nicht dargestellten Regelvorrichtung versehen ist, die automatisch durch eine Meßvorrichtung gesteuert werden kann, deren Meßsonde in den oberen Bereich 21 des Filterbehälters einragt. Ergibt die Meßvorrichtung einen noch zu hohen Grad an Verunreinigungsstoffen oder einer zu hohen Temperatur des Rauchgases, so bedeutet dies, daß die Filterkugeln bei der gegebenen Umsetzgeschwindigkeit die anfallenden Schadstoffe oder die Rauchgaswärme nicht aufnehmen können. Es muß daher die Fördergeschwindigkeit der Förderschnecke erhöht werden, um rascher frische gereinigte Filterkugeln bereit zu stellen.
In entsprechender Weise wird dabei auch die Leistung der Umwälzpumpe 12 erhöht, um auch die Reinigung der Waschlauge in entsprechendem Umfang sicherzustellen. Bei 26 ist ein Gebläse dargestellt, welches von einem Elektromotor 27 angetrieben wird und das es gestattet, trotz der Kühlung des Abgases im Wärmetauscher sowie auch im Kugelfilter selbst und trotz der Druckverluste beim Durchsetzen der Filterkugeln in gleicher Weise in den Schornstein 28 einzuleiten.
der ja für höhere Abgastemperaturen und entsprechend höhere Drucke gebaut war. Es lassen sich also bestehende Anlagen sehr problemlos mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung nachträglich für eine Abgasfilterung umrüsten.
Die Deckwand 7 ist nach innen geneigt, so daß sichergestellt ist, daß alle Filterkugeln nachrutschen und nicht "tote" Ecken entstehen, in denen mit Schadstoffen gesättigte Filterkugeln liegen bleiben, ohne jemals in die Waschlauge zu gelangen.

Claims

Patent ansprüche 1. Filtervorrichtung zur Abgasfilterung, insbesondere um Rauchgas von Arsen, Blei, Fluor oder Gichtgas zu befreien, gekennzeichnet durch einen mit porösen Filterkugeln (2), insbesondere aus Keramik, gefüllten Filterbehälter (1) mit einer EinQaßöffnung (3) für das zu reinigende Abgas am einen Behälterende und einer Auslaßöffnung (29) am anderen Behäl terende eine Transporteinrichtung zur Entnahme von Filterkugeln (2) am einen Behälterende und zur Wiedereinführung am anderen Behälterende, sowie eine im Zuge der Transporteinrichtung angeordnete Waschvorrichtung zur Reinigung der Filterkugeln (2).
2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterbehälter (1) ein stehender Zylinder mit einer Auslaßöffnung (29) am oberen Ende ist, der im Bereich unter der Einlaßöffnung (3) als Laugenbehälter (8) für eine Waschlauge ausgebildet ist.
3. Filtervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß der Laugenbehälter (8) einander gegenüberliegende, über eine Trennvorrichtung (11) zum Abscheiden des Abschlamms und der Feststoffteilchen und eine Umwälzpumpe (12) miteinander verbundene Laugenzuführ-und -entnahmeöffnungen (9, 13) aufweist.
4. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung eine den Filterbehälter (1) vertikal durchsetzende, in einem Steigrohr (19) mit Auswurföffnungen (22) am oberen Ende angeordnete, vom Boden des Laugenbehälters (8) bis in den kugelfreien Raum (21) am oberen Ende des Förderbehälters (1) sich erstreckende Förderschnecke (18) ist, die mit einer vorzugsweise stufenlos regelbaren Antriebsvorrichtung (25) verbunden ist.
5. Filtervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle der Förderschnecke (18) durch eine über den Förderkugeln verlaufende Getriebeverbindung (24) mit der seitlich an das Fördergehäuse (1) angesetzten Antriebsvorrichtung (25) verbunden ist.
6. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterbehälter über dem Laugenbehälter (8) mit einem einspringend umlaufenden Abgasverteil-Ringkasten versehen ist, in den die Einlaßöffnung (3) für das Abgas einmündet und dessen obere Deckwand (7) mit Gasaustrittsöffnungen versehen ist.
7. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterkugein (2) aus bei Temperaturen zwischen etwa 12000 C und 15000 C gebranntem Aluminiumoxid oder Aluminiummagnesiumoxid bestehen.
8. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterkugeln (2) einen Durchmesser zwischen etwa 5 mm und 30 mm besitzen.
9. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des stehenden zylinderischen Förderbehälters 1 bis 4 m beträgt.
10. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß vor der. Einlaßöffnung (3) ein erster Wärmetauscher (5) angeordnet ist.
11. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Umwälzleitung der Waschlauge ein zweiter Wärmetauscher (10) angeordnet ist.
12. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an die Auslaßöffnung (29) ein Gebläse (26) angeschlossen ist.