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Verfahren zum Reinigen von Pyrolysegasen und Vorrichtung
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zur Durchführung dieses Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Reinigen von Pyrolysegasen unter gleichzeitiger Neutralisation und Staubabscheidung,
bei dem das Gas mit einem teilchenförmigen Neutralisationsmittel vermischt und durch
ein auf einem gas- und staubdurchlässigen Boden ruhendes Schüttbett aus körnigem
Material geführt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
mit einer Einrichtung zum Eintragen eines teilchenförmigen Neutralisationsmittels
in den Pyrolysegasstrom, mit einem auf einem gas- und staubdurchlässigen Boden ruhenden
Schüttbett aus körnigem Material, durch welches der mit dem teilchenförmigen Neutralisationsmittel
vermischte Pyrolysegasstrom hindurchströmt, und mit mindestens einer dem Schüttbett
nachgeordneten Entstaubungseinrichtung.
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Aus der EP-OS 22 214 ist ein Verfahren zur Pyrolyse von Abfall stoffen
bekannt, bei dem durch Zugabe basischer Zuschlagstoffe zu den Abfallstoffen schon
vor und/oder während der thermischen Zersetzung saure Schadstoffe, insbesondere
Halogenwasserstoffe, Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid, absorptiv gebunden
und neutralisiert werden. Als nachteilig erweist sich hierbei jedoch, daß die Absorption
in der Gasphase stattfindet, wobei der schlechte Wirkungsgrad einen sehr hohen Überschuß
an Sorptionsmittel erfordert. Als Sorptionsmittel werden feinkörnige basische Materialien,
insbesondere Kalkhydrat, Kalkstein, Dolomit, Calciumoxid, Magnesiumoxid, Magnesiumcarbonat,
Magnesiumhydroxid, basische Natrium- und Kaliumverbindungen, Tonerde, Hämatit und
dergleichen verwendet. Falls bei dem bekannten Verfahren basische Schadstoffe entstehen
sollten, können als Sorptions- und Bindemittel in entsprechender Weise saure Zuschlagstoffe
wie saure Erden, z.B. Montmorillonit und Bentonite, verwendet werden. Der zur Bindung
und Neutralisation der gasförmigen Schadstoffe notwendige Überschuß an feinkörnigen
Zuschlagstoffen führt jedoch zu erheblichen Schwierigkeiten hinsichtlich der Verminderung
des Staubaustrages der so behandelten Pyrolysegase, weil die anfallenden ungeheuren
Mengen an Staub entsprechend den gesetzlichen Umweltschutzbestimmungen nachträglich
wieder abgeschieden werden müssen, was nur unter hohem apparativem Aufwand und hohem
Energieeinsatz möglich ist.
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Zudem ist bei dem bekannten Verfahren das gesamte System zu träge,
um bei der in der Praxis auftretenden außerordentlich unterschiedlichen Abfall zusammensetzung
jeweils mit der notwendigen Sicherheit den geforderten Grad der Einbindung und Neutralisierung
der Schadstoffe garantieren zu können.
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Es ist auch bereits bekannt, die mit Schadstoffen und gegebenenfalls
sorptiven Zuschlagstoffen beladenen Pyro-
lysegase durch ein Schüttbett
aus kontinuierlich bewegten Körnern zu führen. Die Schüttbettkörner können dabei
gegenüber den Schadgasen inert sein, z.B. aus Quarzkies bestehen, sie können aber
auch aus den gleichen basischen oder sauren Materialien bestehen, die als Zuschlagstoffe
zur absorptiven Bindung und Neutralisation der Schadstoffe verwendet werden.
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Die Verwendung eines Schüttbettes erhöht den Wirkungsgrad der Pyrolysegasreinigung
durch Erhöhung der Stoßzahl zwischen den Schadgasmolekülen und den Sorptions-und
Neutralisationsmaterialien, bringt aber auch zusätzliche Probleme mit sich: Wenn
als Schüttbett ein gewöhnliches Festbett verwendet wird, wird dieses sofort durch
den staubförmigen Anteil der verwendeten Zuschlagstoffe und durch den von den Pyrolysegasen
von vornherein mitgeführten Staub verstopft, ganz abgesehen von der Gefahr des Verklebens
der Schüttbettkörner durch beim Abkühlen der Gase entstehendes Kondensat. Um die
Verstopfung des Schüttbettes zu vermeiden, ist vorgeschlagen worden, die Körner
des Schüttbettes beispielsweise mit einem Rührer kontinuierlich zu bewegen. Die
kontinuierliche Bewegung der Körner hat jedoch den Nachteil, daß die Körner ständig
hohen Scherkräften ausgesetzt sind, wodurch ein äußerst feinteiliger Abrieb entsteht,
der den Feinstaubaustrag mit dem Pyrolysegas aus der gesamten Anlage erhöht. Der
Feinstaub muß nachträglich wieder vom Gas abgetrennt werden, was nur sehr schwer
und unter hohem Investitions- und Energieaufwand möglich ist.
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Der Abrieb der Schüttbettkörner hat aber noch eine weitere nachteilige
Folge, nämlich die, daß der Siebboden, auf dem das Schüttbett ruht, schnell mit
kleinen Körnern verstopft wird. Die kontinuierliche Körnerbewegung hat nämlich den
gleichen Effekt, der in einer Kugelmühle entsteht: Die Korngröße der Körner wird
laufend
kleiner, so lange, bis sie dem Durchmesser der Löcher des
Siebbodens in etwa entspricht.
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Das kontinuierliche Durchrühren der Körner des Schüttbettes und die
dadurch entstehende Wellenbewegung auf der Oberfläche des Bettes führt schließlich
zu dem Nachteil, daß immer nur ein Teil der Schütthöhe des Bettes als Filter wirksam
genutzt werden kann.
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Schließlich erfordert das Rühren einen vergleichsweise hohen Kraftaufwand
und damit hohe Energiekosten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit denen es gelingt, die geschilderten
Nachteile zu vermeiden und das Verhältnis zwischen dem Abrieb der Schüttbettkörner
und dem Staubaustrag des das Schüttbett verlassenden Pyrolysegases und der reinigenden
Wirkung des Schüttbettes zu optimieren.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Schüttbett
in stoßartige Bewegung versetzt wird.
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Durch die nicht kontinuierliche, sondern stoßartige Bewegung werden
die Schüttbettkörner weitestgehend geschont, wodurch der Abrieb und damit die Entstehung
zusätzlichen Feinstaubes auf das absolut nötige Minimum reduziert wird. Dennoch
wird das Zusetzen und Verstopfen des Schüttbettes durch die stoßartige Bewegung
vermieden.
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Die Stoßbewegung unterscheidet sich wesentlich von der durch Rühren
des Bettes entstehenden Bewegung, die den Verhältnissen in einer Kugelmühle sehr
nahekommt. Auch während der Stoßbewegung bleibt immer die gesamte Schütthöhe des
Bettes über den gesamten Querschnitt des Reaktors wirksam. Außerdem ist das Verstopfen
der Löcher des Bodens durch immer kleiner "gemahlene" Schüttbettkörner praktisch
ausgeschlossen.
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Die Stoßfrequenz bestimmt sich einerseits nach der angestrebten Minimierung
des Staubaustrages durch das Pyrolysegas, andererseits durch die angestrebte Maximierung
der reinigenden Wirkung des Schüttbettes.
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Insgesamt wird der Feinstaubaustrag durch das gereinigte Pyrolysegas
bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens um ein Vielfaches geringer, weil
die nachteilige Mahlwirkung der Körner untereinander bei der stoßartigen Bewegung
nicht auftreten kann. Der vom Pyrolysegas mitgeführte Staubanteil wird daher nicht,
wie bei dem bekannten Verfahren, zu noch kleineren Korngrößen vermahlen und ist
deshalb mit geringerem Aufwand sowohl bei Verwendung bekannter Vorrichtungen als
auch bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung abscheidbar.
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Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird nur der gas- und staubdurchlässige Boden von Stößen beaufschlagt
und dessen stoßartige Bewegung wird auf die Schüttbettkörner übertragen. Dadurch
ist eine weitere Vereinfachung der notwendigen stoßerzeugenden Einrichtung möglich.
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Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden anstelle des gas-und staubdurchlässigen Bodens in das Innere des
Schüttbettes ragende Einbauten von den Stößen beaufschlagt und die stoßartige Bewegung
der Einbauten wird auf die Schüttbettkörner übertragen. Die Einbauten können von
oben oder von der Seite in das Innere des Schüttbettes ragen. Es können auch beide
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens miteinander kombiniert werden,
so daß sowohl der gas- und staubdurchlässige Boden als auch die in das Innere des
Schüttbettes ragenden Einbauten von den Stößen beaufschlagt werden und die stoßartige
Bewegung des Bodens und der Einbauten auf die Schüttbettkörner übertragen wird.
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Die in das Innere des Schüttbettes ragenden Einbauten können aber
auch Bestandteile des gas- und staubdurchlässigen Bodens sein, also von unten in
das Innere des Schüttbettes ragen; diese Variante stellt eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens dar.
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Vorzugsweise wird die stoßartige Bewegung mit Hilfe eines Schwingungserzeugers
oder eines Klopfwerks erzeugt.
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Als Schwingungserzeuger können elektromagnetische und mechanische
Schwingungserzeuger eingesetzt werden.
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Bevorzugte elektromagnetische Schwingungserzeuger sind Vibratoren
und elektromagnetische Schallerzeuger, wobei sich solche Schallerzeuger als besonders
vorteilhaft erwiesen haben, die wie die bekannten Schallsiebapparate mit Schallanstoßköpfen
arbeiten.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird als gas- und staubdurchlässiger Boden ein Siebboden verwendet, dessen Löcher
sich vorzugsweise zu der vom Schüttbett abgewandten Seite hin auf irgendeine Weise,
z.B. konisch, erweitern. Hierdurch wird die Gefahr des Verstopfens des Siebbodens
mit Staub, Abrieb oder Zuschlagstoff teilchen noch weiter verringert.
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Als in das Innere des Schüttbettes ragende Einbauten werden vorzugsweise
solche aus profilierten Rundstäben aus Stahl oder einem sonstigen geeigneten und
dem Fachmann geläufigen Material verwendet. Die profilierten Rundstäbe können jedes
geeignete Profil aufweisen und jede geeignete relative Lage in bezug auf das Schüttbett
einnehmen. Es können einzelne Profilstäbe verwendet werden, vorzugsweise werden
aber mehrere profilierte Rundstäbe zu einem Rechen zusammengefaßt bzw. miteinander
verbunden, wobei dann der Rechen als Ganzes von den Stößen beaufschlagt wird und
die stoßartige Bewegung des Rechens auf die Schüttbettkörner übertragen wird.
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Eine besonders vorteilhafte Wirkung wird mit einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielt, bei der der von den Stößen beaufschlagte
Rechen, der aus den profilierten Rundstäben zusammengesetzt ist, in horizontaler
Richtung, also quer zur Strömungsrichtung des Pyrolysegasstroms, bevorzugt absatzweise,
bewegt wird. Diese horizontale Bewegung kann eine lineare Hin-und Herbewegung, aber
auch eine Rotationsbewegung sein.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden als Schüttbettkörner solche
mit einer Körnung von 1 bis 12 mm, vorzugsweise von 3 bis 8 mm, verwendet. Die Schüttbettkörner
können chemisch inert sein, also beispielsweise aus Quarzkies bestehen, sie können
aber auch absorptiv und, oder adsorptiv wirkende Körper sein und beispielsweise
aus den eingangs genannten bekannten Sorptionsmitteln bestehen.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird der Pyrolysegasstrom nach dem Verlassen des Siebbettes, unterhalb des gas-
und staubdurchlässigen Bodens, zwangsweise umgelenkt, um eine Vorabscheidung der
gröberen Anteile des vom Gasstrom mitgeführten Staubanteils zu bewirken. Der hierbei
abgeschiedene Staubanteil wird mit Hilfe bekannter und dem Fachmann geläufiger Fördermittel
abgeführt und aus der zur Durchführung des Verfahrens benutzten Vorrichtung abgeführt.
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Das Pyrolysegas wird vorzugsweise erst nach der Umlenkung des Gasstroms
durch mindestens eine Entstaubungseinrichtung geführt, die, besonders bevorzugt,
vollständig innerhalb des Pyrolysegasraumes liegt. Als Entstaubungseinrichtung kann
ein bekannter Aerozyklon, vorzugsweise ein Multizyklon, verwendet werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen
Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine stoßerzeugende Einrichtung, mit deren Hilfe
die
Schüttbettkörner direkt oder indirekt in stoßartige Bewegung versetzbar sind. Als
stoßerzeügende Einrichtung wird vorzugsweise ein Schwingungserzeuger oder ein Klopfwerk
verwendet. Geeignete Schwingungserzeuger sind elektromagnetische Schwingungserzeuger,
beispielsweise Vibratoren, sowie Schallerzeuger, einschließlich der Ultraschallerzeuger
und derjenigen Schallerzeuger, die mit Schallanstoßköpfen arbeiten. Unter "Schwingungserzeuger"
werden erfindungsgemäß jedoch nur solche Einrichtungen verstanden, die Stoß schwingungen
oder stoßartige Schwingungen erzeugen.
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Die stoßerzeugende Einrichtung kann sowohl innerhalb des vom Pyrolysegasstrom
durchströmten Raums als auch außerhalb des Pyrolysegasraums angeordnet sein. Insbesondere
dann, wenn ein Schallerzeuger als stoßerzeugende Einrichtung verwendet wird, können
die Schüttbettkörner direkt in stoßartige Bewegung versetzt werden, ohne daß der
gas- und staubdurchlässige Boden oder die in das Innere des Schüttbettes ragenden
Einbauten primär in eine solche Bewegung versetzt werden müssen. Vorzugsweise werden
aber die Schüttbettkörner indirekt in stoßartige Bewegung versetzt, nämlich dadurch,
daß entweder der Boden, auf dem das Schüttbett ruht, oder die in das Innere des
Schüttbettes ragenden Einbauten primär in stoßartige Bewegung versetzt werden, wobei
deren Bewegungen auf die Schüttbettkörner übertragen werden.
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Bei dieser letzteren Methode werden die Schüttbettkörner indirekt
in stoßartige Bewegung versetzt.
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Vorzugsweise ist der gas- und staubdurchlässige Boden als Siebboden
ausgebildet, wobei das Verstopfen der Löcher des Siebbodens durch sich in Strömungsrichtung
des Pyrolysegases erweiternde Löcher besonders wirksam vermieden wird. Dabei können
die Löcher konisch sein oder jede andere, sich erweiternde geometrische Form aufweisen.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind in das Innere des Schüttbettes ragende Einbauten vorgesehen, die mit Hilfe
der stoßerzeugenden Einrichtung in stoßartige Bewegung versetzbar sind. Bei einer
besonders bevorzugten Ausführungsform sind diese Einbauten in horizontaler Richtung
verschiebbar ausgebildet. Die Einbauten können aus einzelnen profilierten Rundstäben
bestehen, können aber auch zu einem Rechen zusammengefaßt und miteinander verbunden
sein.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
können sowohl der Siebboden als auch die in das Innere des Schüttbettes ragenden
Einbauten gleichzeitig vorhanden sein und von einer einzigen oder von verschiedenen
stoßerzeugenden Einrichtungen in stoßartige Bewegung versetzbar sein. Im allgemeinen
genügt es aber, wenn entweder die Einbauten oder der gas- und staubdurchlässige
Boden in stoßartige Bewegung versetzt werden. Wenn als stoßerzeugende Einrichtung
ein Klopfwerk verwendet wird und wenn nicht der Boden, sondern die in das Innere
des Schüttbetts ragenden Einbauten, etwa ein Rechen, von den Stößen des Klopfwerks
beaufschlagt werden, sind wiederum zwei Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, nämlich eine Variante, bei der das
Schüttbett insgesamt feststehend angeordnet ist, und eine Variante, bei der das
Schüttbett insgesamt beweglich angeordnet, z.B. drehbar gelagert ist.
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Vorzugsweise weist die Vorrichtung zwischen dem gas-und staubdurchlässigen
Boden und der Entstaubungseinrichtung einen Vorabscheider auf, der entweder als
Kammerabscheider oder als Prallabscheider oder in sonstiger, dem Fachmann geläufiger
Weise ausgebildet sein kann. In jedem Falle dient der Vorabscheider der Sedimentation
der gröberen Anteile des vom Pyrolysegas mitgeführten Staubes, so daß die nachfolgende
Entstau-
bungseinrichtung entlastet und deren Wirksamkeit erhöht
werden kann.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist die Entstaubungseinrichtung innerhalb des Pyrolysegasraums angeordnet.
Die Entstaubungseinrichtung besteht vorteilhaft aus einem oder mehreren Aerozyklonen
oder aus einem Aeromultizyklon.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Vorrichtung schematisch im Schnitt dargestellt, anhand derer auch das erfindungsgemaße
Verfahren näher erläutert werden kann: Fig. 1 isteineAusführungsform ohne Vorabscheider,
bei der der gas- und staubdurchlässige Boden in stoßartige Bewegung versetzbar ist,
Fig. 2 ist eine Ausführungsform mit Vorabscheider, bei der in das Innere des Schüttbettes
ragende Einbauten in Form eines Rechens in stoßartige Bewegung versetzbar sind.
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Die zu reinigenden Pyrolysegase strömen, vom Pyrolysereaktor, beispielweise
einem Drehtrommelreaktor, kommend, durch den Gaseinlaß 1 in die Mischkammer, die
Teil des Pyrolysegasraums 2 ist, wo sie mit einem teilchenförmigen Neutralisationsmittel,
welches mit einer hierzu geeigneten Einrichtung 3 kontinuierlich oder diskontinuierlich
zugeführt wird, vermischt werden. Das mit Partikeln des Neutralisationsmittels beladene
Gas strömt in Pfeilrichtung durch das auf dem Siebboden 4 ruhende Schüttbett 5 aus
absorptiv wirkenden Schüttbettkörnern, wobei die Korngröße dieser Körner größer
ist als der kleinste Durchmesser der sich konisch zu der vom Schüttbett 5 abgewandten
Seite des Siebbodens 4 hin erweiternden Löcher 13.
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Der Siebboden 4 (Fig. 1) wird mit Hilfe eines elektromagnetischen
Schwingungserzeugers 10 auf mechanischem oder akustischem Wege in stoßartige Bewegung
versetzt, wobei die Stoßfrequenz so geregelt und gesteuert wird, daß einerseits
der Staubaustrag minimiert, andererseits die Absorptionswirkung des Schüttbettes
maximiert wird.
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Die stoßartige Bewegung des Siebbodens 4 wird zwangsläufig auf die
Schüttbettkörner 6 übertragen.
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Nach dem Durchtritt durch das Schüttbett 5 und den Siebboden 4 strömt
das staubbeladene Gas in Pfeilrichtung in die Entstaubungseinrichtung 7, die vollständig
innerhalb des Pyrolysegasraums angeordnet ist und aus dem Zyklon 8 besteht. Das
vom Feinstaub, der durch den Auslaß 9 ausgetragen wird, befreite Gas tritt durch
den Auslaß 19 aus und wird von dort der gewünschten weiteren Verwendung zugeführt,
wird also beispielsweise zu Rauchgas verbrannt und zur indirekten Beheizung eines
Drehtrommelreaktors benutzt.
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Bei der anderen Ausführungsform (Fig. 2) sind in das Innere des Schüttbettes
5 ragende Einbauten in Form eines Rechens 14 aus profilierten Rundstäben 15 vorgesehen,
die mit Hilfe eines Vibrators 10 in stoßartige Bewegung versetzbar und gleichzeitig
mit Hilfe eines Motors und eines Getriebes (nicht dargestellt) in Richtung A <->
B verschiebbar ausgebildet sind.
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Nach dem Durchtritt durch das Schüttbett 5 und den feststehenden Siebboden
4 strömt das staubbeladene Gas in Pfeilrichtung weiter, erfährt durch den Krümmer
16 eine Umlenkung und gelangt dann in den als Prallabscheider ausgebildeten Vorabscheider
11, in welchem das Gas zwangsweise eine weitere Umlenkung erfährt. Dies führt zur
Sedimentation der gröberen Anteile 12 des vom Gas mitgeführten Staubes, welche mit
Hilfe geeigneter Fördermittel (nicht dargestellt) aus dem Vorabscheider 11 entfernt
und abgeführt werden.
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Das so vorgereinigte Gas gelangt dann in die vollständig innerhalb
des Pyrolysegasraums angeordnete Entstaubungseinrichtung 7, die wiederum aus dem
Zyklon 8 mit dem Feinstaubauslaß 9 und dem Gasauslaß 19 besteht.
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Die Erfindung ist jedoch nicht auf die gezeichneten Ausführungsformen
beschränkt: So können beispielsweise zwei komplette Vorrichtungen mit den in den
Patentansprüchen genannten oder vorstehend beschriebenen Merkmalen, parallel geschaltet,
so angeordnet werden, daß mit Hilfe der zweiten Vorrichtung weitergearbeitet werden
kann, wenn die erste Vorrichtung repariert, gewartet oder regeneriert werden muß.
Eine solche Anlage kann im Wechselbetrieb ohne Unterbrechung gefahren werden.
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