DE3331225C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgas, insbesondere von Rauchgas, mit einem Filterbehäl­ ter, in dem zwischen einer Abgaseinlaßöffnung und einer Abgas­ auslaßöffnung ein Wanderbett aus keramischem Filtermaterial angeordnet ist, mit einer Transporteinrichtung zur Entnahme des verbrauchten Filtermaterials am unteren Ende des Wander­ betts und zur Wiedereinführung am oberen Ende des Wanderbet­ tes, sowie mit einer im Zuge der Transporteinrichtung angeord­ neten Regeneriervorrichtung für das Filtermaterial.

Bei einer derartigen, aus der JP-AS 57-75 119 bekanntgeworde­ nen Reinigungsvorrichtung wird das Wanderbett horizontal von dem zu reinigenden Abgas durchströmt, um Staubanteile des Abgases am Filtergranulat, welches aus Sand, Kies oder Keramik bestehen kann, zu binden und durch eine als Rüttelsieb ausge­ bildete Regeneriereinrichtung im Zuge des Rücktransports des Filtergranulats wieder von diesem zu trennen. Abgesehen davon, daß gegen die quantitative Wirksamkeit der Staubbindung bei den vorgeschlagenen Materialien erhebliche Bedenken bestehen, besitzt diese vorbekannte Reinigungsvorrichtung den Nachteil, daß außer dem Staub keine anderen Verunreinigungsstoffe wie Arsen, Blei, Fluor oder Schwefeldioxyd aus dem Abgasstrom herausgefiltert werden können.

Darüber hinaus ist in der älteren Offenlegungsschrift DE 33 04 344 A1 auch bereits eine Vorrichtung zum Reinigen von Abgas vorgeschlagen worden, bei der das auch dort wiederum horizon­ tal durchsetzte von unten nach oben sich bewegende Wanderbett aus keramischen Filterkugeln eine Regeneriereinrichtung ent­ hält, bei der die Kugeln gewaschen und anschließend mit Flüs­ sigkeiten angereichert werden, die zur Absorption dienen, so daß auf diese Weise auch Schwefeldioxde, Schwermetalle und Chloride abgeschieden werden können. Dabei ergibt sich zum einen die Schwierigkeit, daß die Vorrichtung infolge der ge­ trennten Waschvorrichtung und Anreicherungsvorrichtung für die Absorptionsflüssigkeit relativ aufwendig ist und daß die Reini­ gungswirkung für die das Wanderbett am unteren Ende durchströ­ menden Gasanteile nur unzureichend ist, da dort die Kugeln ja bereits mit Schmutz und absorbierten Giftstoffen so angerei­ chert sind, daß sie gar keine weiteren Stoffe mehr aufnehmen können und dadurch auch die Reinigungswirkung für diesen Teil der Abgasströmung ganz oder teilweise ausfällt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannten Vorrichtungen zur Reinigung von Abgas so auszugestalten, daß neben Staub auch andere schädliche Bestandteile quantitativ aus dem Abgas entfernt werden können, also insbesondere eine Entschwefelung sowie ein Zurückhalten von schädlichen Schwerme­ tallen möglich ist, ohne daß dazu wartungsaufwendige Zusatzein­ richtungen vorzusehen sind und ohne daß die Gefahr einer nur teilweisen Reinigung des Abgases zu befürchten ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das keramische Filtermaterial aus porösen Filterkugeln mit einem Durchmesser zwischen etwa 5 mm und 30 mm besteht, daß der Filterbehälter ein stehender Zylinder mit der Abgasauslaß­ öffnung am oberen Ende ist, daß im Bereich unter Abgaseinlaß­ öffnung ein Laugenbehälter für eine Waschlauge zur Regene­ rierung der Filterkugeln ausgebildet ist, und daß der Laugenbe­ hälter einander gegenüberliegende Laugenzuführ- und Laugenent­ nahmeöffnungen aufweist, die über einen Kühler für die Wasch­ lauge eine Trennvorrichtung zum Abscheiden von Abschlamm sowie absorbierenden Verunreinigungen und einer Umwälzpumpe miteinan­ der verbunden sind.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird gegenüber der Anordnung nach der älteren Patentanmeldung, die ebenfalls bereits poröse Filterkugeln für das Wanderbett vorgesehen hat, erreicht, daß die Waschlauge gleichzeitig zur Regeneration der Filterkugeln und zur Absorption von Schadstoffkomponenten dient. Insbesondere aber wird durch das erfindungsgemäße Durch­ strömen des Abgases im Gegenstrom zur Wanderrichtung des Wan­ derbetts nach unten erreicht, daß der gesamte Abgasstrom gleichmäßig entgiftet und von Staubanteilen befreit wird. Die kurz vor dem Austrag am unteren Ende bereits stark mit Staub und Giftstoffen beladenen Filterkugeln können zwar nur einen Teil der abzuscheidenden Bestandteile des ihnen entgegenströ­ menden Abgases aufnehmen. Das Abgas gelangt jedoch bis zu seiner Austrittsöffnung am oberen Ende fortnehmend in Kontakt mit noch weniger oberflächlich beladenen Filterkugeln und im Endeffekt gleichmäßig in Kontakt mit den noch frischen, nach der Regeneration wieder zugeführten Kugeln, so daß eine sehr gleichmäßige Reinigungswirkung erzielt wird, die im Endeffekt zu einer insgesamt stärkeren Reinigung des Abgases führt, als es bei der Querdurchströmung eines Wanderbetts möglich ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann dabei vorgesehen 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 kugelfreien Raum am oberen Ende des Filterbehälters sich erstreckt und mit einer vorzugsweise stufenlos regelbaren Antriebsvorrichtung verbunden ist. Eine mit einer Meßeinrich­ tung zur Bestimmung des Reinigungsgrades des Abgases nach Durchsetzen des erfindungsgemäßen Kugelfilters verbundene Regeleinrichtung der Antriebsvorrichtung sorgt dabei selbsttä­ tig für eine Anpassung der Umwälzgeschwindigkeit der Filter­ kugeln, je nach dem Anfall an Rauchgas bzw. an Verunreinigungs­ teilchen, wobei mit dieser Regeleinrichtung vorzugsweise auch gleichzeitig die Umwälzpumpe für den Laugenbehälter mitgesteu­ ert 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 Getriebeverbin­ dung mit einer seitlich an das Filtergehäuse angesetzten An­ triebsvorrichtung verbunden, so daß eine abgedichtete Wellen­ durchführung am Boden des Laugenbehälters nicht erforderlich ist. An dieser Stelle ist lediglich ein einfaches Drehlager zur Abstützung der Förderschneckenwelle angeordnet.

Um eine Ausnehmung des gesamten von Filterkugeln gefüllten Abschnitts des Filterbehälters sicherzustellen, d. h. um zu gewährleisten, daß das Gas die Filterkugeln möglichst gleichmä­ ßig durchströmt, kann gemäß einem weiteren Merkmal der vorlie­ genden 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 Anforde­ rungen an die Filterleistung zwischen etwa 1 m und 4 m variie­ ren, während die Höhe in stärkerem Umfang verändert werden kann. Typischerweise liegt die Höhe etwa beim Eineinhalb- bis Zweifachen des Durchmessers.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfüh­ rungsbeispiels, sowie anhand 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 Wärmetau­ scher 5 verbunden ist. Die Einlaßöffnung 3 mündet in einen einspringenden Ringkasten 6 ein. Dessen ringförmig umlaufende Deckwand 7 ist dabei mit Gasaustrittsöffnungen versehen. Bevor­ zugt ist diese Deckwand als engmaschiges Gitter ausgebildet, dessen Ma­ schengröße kleiner ist als der Durchmesser der Filterku­ geln 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 Be­ reich unterhalb des Ringkastens 6 ist als Laugenbehälter 8 ausgebildet. In ihm befindet sich eine Waschlauge, bei­ spielsweise Kalkwasser oder Natronlauge, um die von den Filterkugeln absorbierten Verunreinigungen wieder auszu­ waschen. 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 Trennvorrich­ tung 11, in der der Abschlamm und das Bleioxid abgezogen werden, wird durch eine Umwälzpumpe 12 die Lauge dem Lau­ genbehälter 8 wieder über eine Laugenzuführöffnung 13 zu­ geführt. Bei 14 ist ein Laugenvorratsbehälter angedeutet, der mit einer Wasserleitung 15 und einer Nachfüllvorrich­ tung 16, beispielsweise für Kalziumoxid, versehen ist. Er gestattet über ein Ventil 17 die Ersetzung der unver­ meidlichen Laugenverluste. Ein nicht unerheblicher Teil der Lauge wird ja durch die gewaschenen und gereinigten Filterkugeln nach oben gefördert und verdunstet beim Vor­ beistreichen der relativ heißen Abgase.

Zur Förderung der im Laugenbehälter gewaschenen Filterku­ geln 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 Fil­ terkugeln freien Raum 21 des Filterbehälters 1 erstreckt. Das Steigrohr ist in diesem Bereich mit seitlichen Aus­ wurföffnungeen 22 versehen, so daß die gereinigten Filter­ kugeln oben auf die Filterkugelpackung auffallen, die so­ mit ständig nach unten nachrutscht und fortlaufend am un­ teren Ende im Laugenbehälter 8 gereinigt wird, um anschlie­ ßend wieder von oben neu zugeführt zu werden. Dies ergibt ersichtlich einen kontinuierlichen wartungsfreien Betrieb eines erfindungsgemäßen Kugelfilters. Die Welle 23 der För­ derschnecke ist im dargestellten Ausführungsbeispiel über einen Kettentrieb 24 mit der seitlich an den Filterbehäl­ ter 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 Verunreini­ gungsstoffen 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 För­ dergeschwindigkeit 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 Ge­ bläse dargestellt, welches von einem Elektromotor 27 an­ getrieben wird und das es gestattet, trotz der Kühlung des Abgases im Wärmetauscher sowie auch im Kugelfilter selbst und trotz der Druckverluste beim Durchsetzen der Filter­ kugeln 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 Filter­ vorrichtung 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 Fil­ terkugeln liegen bleiben, ohne jemals in die Waschlauge zu gelangen.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Reinigung von Abgas, insbesondere von Rauch­ gas, mit einem Filterbehälter, in dem zwischen einer Abgas­ einlaßöffnung und einer Abgasauslaßöffnung ein Wanderbett aus keramischem Filtermaterial angeordnet ist, mit einer Transporteinrichtung zur Entnahme des verbrauchten Filterma­ terials am unteren Ende des Wanderbetts und zur Wiederein­ führung am oberen Ende des Wanderbettes, sowie mit einer im Zuge der Transporteinrichtung angeordneten Regeneriervor­ richtung für das Filtermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Filtermaterial aus porösen Filterkugeln (2) mit einem Durchmesser zwischen etwa 5 mm und 30 mm besteht, daß der Filterbehälter ein stehender Zylinder (1) mit der Abgasauslaßöffnung (29) am oberen Ende ist, daß im Bereich unter der Abgaseinlaßöffnung (3) ein Laugenbehälter (8) für eine Waschlauge zur Regenerierung der Filterkugeln (2) ausgebildet ist, daß der Laugenbehälter (8) einander gegenüberliegende Laugenzuführ- und Laugenentnahmeöffnungen (9, 13) aufweist, die über einen Kühler (10) für die Wasch­ lauge eine Trennvorrichtung (11) zum Abscheiden von Ab­ schlamm sowie absorbierenden Verunreinigungen und einer Umwälzpumpe (12) miteinander verbunden sind.

2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung eine den Filterbehälter (1) vertikal durchsetzende, in einem Steigrohr (19) mit Auswurf­ öffnungen (22) am oberen Ende angeordnete, vom Boden des Laugenbehälters (8) bis in den kugelfreien Raum (21) am oberen Ende des Förderbehälters (1) sich erstreckende För­ derschnecke (18) ist, die mit einer vorzugsweise stufenlos regelbaren Antriebsvorrichtung (25) verbunden ist.

3. Filtervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle der Förderschnecke (18) durch eine über den Förderkugeln verlaufende Getriebeverbindung (24) mit der seitlich an das Fördergehäuse (1) angesetzten Antriebsvor­ richtung (25) verbunden ist.

4. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterbehälter über dem Laugenbehäl­ ter (8) mit einem einspringend umlaufenden Abgasverteil- Ringkasten versehen ist, in den die Einlaßöffnung (3) für das Abgas einmündet und dessen obere Deckwand (7) mit Gas­ austrittsöffnungen versehen ist.

5. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterkugeln (2) aus bei Temperatu­ ren zwischen etwa 1200°C und 1600°C gebranntem Alumini­ umoxid oder Aluminiummagnesiumoxid bestehen.

6. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des stehenden zylindri­ schen Förderbehälters 1 bis 4 m beträgt.

7. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Einlaßöffnung (3) ein erster Wärmetauscher (5) angeordnet ist.