DE3426959A1

DE3426959A1 - Schuettgutschichtfilter mit erneuerung des schuettgutes

Info

Publication number: DE3426959A1
Application number: DE19843426959
Authority: DE
Inventors: Adolf Dipl.-Ing. 3060 Stadthagen Margraf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-07-21
Filing date: 1984-07-21
Publication date: 1986-01-30
Also published as: US4629480A; AU567275B2; AU4523785A; FR2567770A1; FR2567770B3; DE3426959C2

Description

Anmelder: Dipl.-Ing. Adolf Margraf,

Am Schleplingsbach 46, 3060 Stadthagen

Schüttgutschichtfilter mit Erneuerung des Schüttgutes

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schüttgutschichtfilter, bei dem ein Gehäuse nebeneinander vorteilhaft mehrere senkrechte, quer durchströmbare, beidseitig durch Begrenzungen eingefaßte Schüttgutschichten aufnimmt, die von oben mit Schüttgut beschickbar sind und aus denen Schüttgut entnommen wird, wobei die eine Seite der Schichten den Anströmraum eines Roh- oder Rauchgases und die gegenüberliegende Seite den Abströmraum für die abgereinigten Gase begrenzt.

Bei Schüttgutschichtfiltern der vorerwähnten Art besteht das Schüttgut aus körnigem Material, z.B. Kies, zur Anlagerung von Partikeln aus dem Roh- oder Rauchgas und/oder z.B. aus körnigem Kalziumkarbonat zur trockenen Sorption von im Rauchgas enthaltenen Schadgasen oder/und aus Körnern zur Herbeiführung einer katalytischen Beeinflussung von chemischen Reaktionen.

Das Schüttgut in quer von Gasen durchströmten, senkrechten Schüttgutschichten wird vor allem auf der Anströmseite in

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nahezu allen praktischen Anwendungen durch sich anlagernde Partikel belastet. Es ist deshalb generell von Vorteil, selektiv das Schüttgut im Anströmbereich von Partikeln zu befreien bzw. stark verunreinigte oder durch Sorption verbrauchte Körner aus der Schüttgutschicht zu entfernen und durch nachrutschende Körner zu ersetzen. Zur Erzielung einer Partikelentfernung und/oder eines Körneraustausches ist daher schon vorgeschlagen worden, die Begrenzung der Schüttgutschichten auf der Anströmseite so auszubilden, daß sich z.B. auf waagerechten Flächen oder waagerechten Schenkeln winkeliger Begrenzungsprofile Böschungen des Schüttgutes ausbilden können (DE-OS 32 46 183). Durch Ausübung von Vibrationen oder Kippbewegungen auf die waagerechten Teile der Begrenzungen kann angelagerter Staub und/oder das Schüttgut der Böschungen seitlieh abfallend ausgetragen und durch nachrutschendes Schüttgut ersetzt werden, um die Sorption von Schadgasen in ausreichendem Maße zu erzielen bzw. den Durchströmwiderstand während der gesamten Einsatzzeit des Filters möglichst gleichmäßig klein zu halten. Die vorerwähnte bekannte Ausführung hat in der Praxis zu einer komplizierten, schweren und teuren Konstruktion des Schüttgutfilters geführt und sich deshalb nicht durchsetzen können.

Es ist auch bekannt, das Schüttgut von Schüttgutschichten, an das sich Partikel beim Durchströmen von Staubgas ansetzen,

durch eine Gegenstromspülung von angelagerten Partikeln zu befreien. Man hat dabei bei Schüttgutschichtfiltern das Schüttgut in waagerechten Kästen oder Behältern mit durchlässigem Boden und durchlässiger oder freier Abdeckung angeordnet (DE-PS 1_2 41 243 und DE-PS 16 57 125) und dann das Schüttgut zur Abreinigung von einem Reingas im Gegenstrom zum Staubgas durchströmt/ um die an das Schüttgut aus dem Staubgas angelagerten Partikel zu lösen und abzuführen. Dabei bleibt das Schüttgut in den Behältern stets das gleiche. Es hat sich hierbei häufig gezeigt, daß diese Konstruktion der Schüttgutschichten zur Abscheidung von Partikeln zu einem ungleichen Durchströmen des Staubgases führte, da die Abreinigung des Schüttgutes über die Anströmfläche nicht ausreichend gleichmäßig durchgeführt werden konnte und dann das Staubgas durch die Schüttgutbereiche bevorzugt strömt, die am besten abgereinigt wurden und dadurch den geringsten Widerstand besitzen. Auch die Bildung von Hohlräumen konnte nicht in allen Anwendungsfällen ausgeschlossen werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, unter Verwendung eines Schüttgutschichtfilters nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 eine wirksame, auf die jeweilige Aufgabenstellung abstimmbare Reinigung von angelagerten Partikeln und bei der Sorption im Bedarfsfall eine selektive Erneuerung des vor allem auf der Anströmseite belasteten Schüttgutes auf besonders einfache

Weise zu erreichen.

Diese Aufgaben werden nach der Erfindung dadurch gelöst, daß bei dem eingangs erwähnten Schüttgutschichtfilter für die senkrechten Schüttgutschichten eine zur Roh- oder Rauchgasströmung waagerechte Spülgasgegenstromspulung periodisch kurzzeitig und zusätzlich eine Entnahme von Schüttgut mit Söhüttgutnachführung vorgesehen sind.

Es wird also nach der Erfindung von einer einfach durchzuführenden Gegenstromspülung bzw. einer kurzzeitigen Druckgas-Gegenstromspülung zur Reinigung und Entnahme von Schüttgut in senkrechten Schüttgutschichten Gebrauch gemacht, wodurch das in nahezu allen Praxisfällen' aus dem Roh- oder Rauchgas besonders stark mit Partikeln belastete Schüttgut auf der Anströmseite während der Gegenstromspülung mindestens teilweise gereinigt wird, wobei zusätzlich so vorgegangen wird, daß auch eine Entnahme von Schüttgut erfolgt, und zwar entweder durch seitliche, von der Gegenstromspülung veranlaßte Entnahme von Schüttgut oder dadurch, daß Schüttgut unten aus der Schüttgutschicht ausgeschleust wird. Es können auch beide Entnahmemöglichkeiten gleichzeitig oder nacheinander zur Anwendung kommen,

Durch die Gegenstromspülung mit seitlicher Entnahme von Schüttgut wird bei den hier in Frage kommenden senkrechten Schüttgut-

schichten zusätzlich erreicht, daß das auf der Abströmseite befindliche Schüttgut, welches weniger stark durch Sorption und/oder durch Partikel aus dem Rohgas belastet wird, allmählich durch die aufeinanderfolgenden Gegenstromspülungen von der Abströmseite zur Anströmseite wandert, wo es dann seitlich wieder entfernbar ist, wenn die Begrenzung der Schüttgutschichten auf der Anströmseite aus freien, sich auf waagerechten Flächen abstützenden Schüttgutböschungen bzw. aus starren Streifen oder Flächen bestehen, die Durchbrechungen mit Abmessungen oberhalb der Körnerabmessungen des Schüttgutes aufweisen. Es wird also hierbei auf ungewöhnlich einfache Weise ein Transport von Schüttgutkörnern entgegen der Beaufschlagungsströmung, d.h. im Gegenstrom zum Rohgas,herbeigeführt.

Bei Verwendung von Begrenzungsstreifen oder Flächen mit Durchbrechungen oder Perforationen der vorerwähnten Abmessungen ist zu berücksichtigen, daß sich die Körner von oder in der Perforierung bzw. Durchbrechung abböschen und nur durch eine äußere Einwirkung zum Verlassen der Schüttgutschicht angeregt werden können. Eine kurze Gegenstromspülung bzw. ein kurzzeitiger Druckstoß entgegengesetzt zur Roh- oder Rauchgasströmung ist eine solche äußere Einwirkung.

Es tritt also bei Ausbildung des Schüttgutfilters entsprechend Anspruch 2 oder 4 durch die Gegenstromspülung einerseits eine

Reinigung der mit Partikeln belasteten Schüttgutkörner und andererseits ein teilweises seitliches Ausschleusen von Schüttgut ein, welches außerhalb des Filters gereinigt oder regeneriert und den Schüttgutschichten in bekannter Weise wieder zugeführt werden kann.

Eine Verstärkung des seitlichen Abfließens von verbrauchtem oder verunreinigtem Schüttgut kann dadurch erreicht werden, daß jede Schüttgutschicht mit einem unteren Entnahmerost versehen ist, welches kurzzeitig und gleichzeitig oder auch ungleichzeitig mit der Gegenstromspülung auf untere Entnahme von Schüttgut einstellbar ist. Durch diese kurzzeitige untere Entnahme wird die Abböschung der Körner vor oder in den Durchbrechungen gelockert,und die seitliche Entnahme als Folge der Gegenstromspülung wird verstärkt.

Weitere vorteilhafte Merkmale des Schüttgutschichtfilters nach der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Zeichnungsbeispieles der Erfindung. Es zeigen schematisch:

Figur 1 einen senkrechten Längsschnitt eines schematisch

dargestellten Schüttgutschichtfilters, Figur 2 einen senkrechten Querschnitt nach Linie II-II der

Figur 1,

₂c Figur 3 einen waagerechten Querschnitt nach der Linie III-

III der Figur 2,

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- - ίο -

Figur 4 eine gesondert dargestellte Schüttgutschicht 4 der Figuren 1 und 3,

Figur 5 eine gesondert dargestellte Schüttgutschicht mit abgeänderter seitlicher Begrenzung auf der Anström- _ seite,

Figur 6 eine weitere, gesondert dargestellte Schüttgutschicht mit Begrenzung durch Flächen, die Durchbrechungen aufweisen.

Das Schüttgutschichtfilter nach der Erfindung besteht aus einem Gehäuse 1, welches durch eine Trennwand 2 in Rohgasraum und Reingasraum 3 unterteilt ist. Im Rohgasraum sind vorteilhaft mehrere, z.B. vier senkrechte Schüttgutschichten 4, 5, 6 und 7 vorgesehen, die beidseitig von Begrenzungen eingefaßt sind, welche z.B. aus perforierten Flächen oder Materialstreifen 8 und 9 bestehen, die übereinander mit einer Neigung von außen nach innen und unten montiert sind. Es ist aber auch möglich, die perforierten Materialstreifen je in einer Ebene übereinander aneinandergrenzend anzuordnen, und es ist auch möglich, die Begrenzungen 8 auf der Anströmseite durch waagerechte Flächenteile oder waagerechte Schenkel von Winkelprofilen zu ersetzen, wie in Figur 5 angedeutet ist. Figur 6 zeigt die Verwendung ebener, mit Durchbrechungen versehener Trennflächen.

Die Materialstreifen bzw. Flächen 8 bilden die Anströmseite

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der Schüttgutschichten, während die Flächen bzw. Materialstreifen 9 die Abströmseite des gereinigten Roh- oder Rauchgases darstellen. Die die Abströmseite bildende Begrenzung kann auch aus vollen Blechstreifen bestehen, die durch eine Schrägste!-.. lung das Schüttgut zum Abbösehen zwingen und zugleich eine Durchströmung von Gas ermöglichen.

Nach dem Beispiel sind je zwei benachbarte Schüttgutschichten 4, 5 und 6, 7 zu einem zwischen sich einen ReingasabStrömraum 10, 11 bildenden Paar zusammengefaßt. Das Roh- oder Rauchgas wird im Gehäuse 1 verteilt und durchströmt die Schüttgutschichten in Richtung der gestrichelten Pfeile der Figuren 1 und 3 und strömt dann als Reingas über die Abströmräume 10 und 11 und den Reingasraum 3 ins Freie, wobei die Strömung beispielsweise durch ein Sauggebläse veranlaßt wird.

Die Schüttgutschichten 4 bis 7, die von oben aus einem Vorrat über eine Förderschnecke 12 oder dergleichen mit Schüttgut beschickt werden, sind unten verschlossen oder durch eine Ausschleusvorrichtung abgestützt, die z.B. aus einem oberen feststehenden Rost 13 und einem unteren beweglichen Rost 14 besteht, welch letzteres die Durchlässe des oberen Rostes 13 in der Ruhelage abdeckt. Die Bewegung des unteren Rostes zum Ausschleusen von Schüttgut wird z.B. über einen Kurbelantrieb hervorgerufen.

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Nach der Erfindung sind die die Anströmseiten der Schuttgutschxchten bildenden Streifen 8 oder Flächen mit einer Perforation oder Durchbrechung (Schüttgutböschungen) versehen, deren Abmessungen größer sind als der Durchmesser der Schüttgutkörnex. Die Begrenzungen 9 auf der Abströmseite sind so ausgebildet, daß bei unten geschlossenen Schüttgutschichten kein Schüttgut in die Abströmräume 10 und 11 gelangt bzw. bei Anordnung von unteren Entnahmerosten nur sehr wenig Schüttgut z.B. bei Vorhandensein zu kleiner Körner in die Abströmräume 10 und 11 gelangt, die dann unten mit dem Rost in Verbindung stehen.

Wenn die Perforationen der Streifen 8 oder Flächen auf der Anströmseite der Schüttgutschichten einen größeren Durchmesser haben als die Schüttgutkörner, tritt hier ohne zusätzliche Einwirkung kein Schüttgut seitlich aus, da sich die Körner vor oder in den Perforationen abböschen.

Um das mit Partikeln oder Schadgasen beaufschlagte bzw. verbrauchte Schüttgut im Fall der Ansprüche 2 und 4 auf der Anströmseite zu erneuern und ein Austreten von Schüttgut gegen die Anströmrichtung des Roh- oder Rauchgases zu ermöglichen, werden die Schüttgutkörner zu einer Bewegung angeregt, wodurch sie durch die Perforationen hindurch seitlich austreten und nach unten absinken.

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Um dies zu erreichen, wird periodisch kurzzeitig, z.B. in 0,1 bis 1 secjeine Gegenstromspülung bzw. Gegenstrom-Druckgasspülung durchgeführt. Zu diesem Zweck ragt z.B. in den Reingasraum 3 ein aus einer Quelle 15 mit Druckgas über ein zu öffnendes Ventil 16 beschickbares Verteilerrohr 17 mit Austrittsschlitzen, die zu Düsen 18 gerichtet sind, welche ihrerseits in die Reingasabströmräume 10 und 11 gerichtet sind.

Sobald das Schüttgut auf der Anströmseite 8 mit Partikeln zu stark belastet ist, wodurch sich der Widerstand des Filters erhöht, oder das Schüttgut hier durch Bindung von Schadgasen verbraucht ist, wird das Ventil 16 geöffnet und ein Druckgasimpuls im Gegenstrom zum Roh- oder Rauchgas auf das Schüttgut der beiden angrenzenden Schüttgutschichten ausgeübt, durch den die abgeböschten Körner vor oder in den Perforationen auf der Anströmseite 8 in Bewegung geraten und dadurch durch die Perforationen mit dem größeren Durchmesser oder aus den Schüttgutböschungen seitlich aus den Schichten austreten und absinken, während von oben neues Schüttgut in die Schüttgutschichten nachsinkt.

Damit in jedem Fall_;z.B. auch im Fall der An- und Einlagerung stark adhäsiver Partikel,beim Gegenstromimpuls eine Bewegung der Körner auf der Anströmseite eintritt, kann gleichzeitig das untere Rost 14 der abstützenden unteren Ausschleusung z.B.

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kurzzeitig und gleichzeitig mit dem Impuls in Bewegung versetzt werden, so daß Schüttgut unten ausgeschleust wird und dadurch die Schüttgutschicht von oben nach unten in Bewegung gerät. Es wird dabei die Körnerpackung aufgelockert und die seitliche Entnahme von Körnern durch den Spülgasimpuls verstärkt.

Anstelle der Druckgasgegenstromspülung mittels der beschriebenen Ausführung kann auch eine andere Spülgasströmung erzeugt werden, wie es z.B. in der Patentanmeldung P 33 41 065.8-23 beschrieben ist.

In Sonderfällen kann es vorteilhaft sein, die Trennflächen auf der Anströmseite so auszubilden, daß Schüttgutkörner die Durchbrechungen nicht durchwandern können, weshalb dann deren Abmessungen kleiner gehalten werden als der Körnerdurchmesser.

In diesem Fall erfolgt dann entsprechend Anspruch 3 die Schüttgutentnahme ausschließlich über einen unteren Entnahmerost, wobei die zeitweise Gegenstromspülung als wichtige Ergänzung beibehalten wird. Diese Kombination ist z.B. vorteilhaft, wenn aus besonderen Gründen bei der Lösung von Schadgas-Sorptionsaufgabenstellungen die Schüttgutschicht jeweils von Zeit zu Zeit in einem Schritt nahezu 100% ausgetauscht werden soll. Ist hierbei das Rohgas außer mit Schadgasen zusätzlich mit Partikeln beladen, so lagern sich diese bevorzugt im Anströmbereich an oder ein und erzeugen einen nicht gewünschten Strö-

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mungswiderStandsanstieg. Es ist deshalb während der Verweilzeit des Schüttgutes notwendig/ mit Hilfe der Gegenstromspülung vorteilhaft bei gleichzeitiger und daher sehr kurzzeitiger, also äußerst geringer unterer Körnerentnahme, die Partikel zur" Seite hin zu entfernen und letztendlich zum Absinken in den Sammelraum 1a zu veranlassen. -

Damit im Falle einer notwendigen und weitgehenden Partikelabscheidung die seitlich aus den Begrenzungen 8 austretenden Partikel genügend Zeit zum Absinken in den unteren Sammelraum la haben, wird das Schüttgutfilter vorteilhaft zumindest im Bereich des Reingasraumes 3 in Kammern unterteilt, so daß z.B.

jeder Kammer ein Schüttgutschichtpaar 4, 5 und 6, 7 zugeord-

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net ist. Die Kammerunterteilung ist in Figur 3 durch die strichpunktierte Linie 19 angedeutet. Es wird dann während und nach der in einer Kammer ausgeübten Gegenstromgasspülung eine Abschaltung der Kammer gegen Roh- oder Rauchgasbeaufschlagung so lange beibehalten werden, bis die seitlich austretenden Partikel im freien Fall nach unten bis in den Sammelraum 1a abgesunken sind. Auf diese Weise wird eine Wiederanlagerung abgereinigter Partikel nach erfolgter kurzzeitiger Gegenspüleinwirkung vor Erreichen des Sammelraumes 1a verhindert.

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Claims

nr Hugo Anmelder: Dipl.-Ing. Adolf Margraf, Am Schleplingsbach 46", 3060 Stadthagen Ansprüche

1. Schüttgutschichtfilter, bei dem ein Gehäuse nebeneinander vorteilhaft mehrere senkrechte, quer durchströmbare, beidseitig durch Begrenzungen eingefaßte Schüttgutschichten aufnimmt, die von oben mit Schüttgut beschickbar sind und aus denen Schüttgut entnommen wird, wobei die eine Seite der Schichten den Anströmraum für ein Roh- oder Rauchgas und die gegenüberliegende. Seite den Abströmraum für die abgereinigten Gase begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß für die senkrechten Schüttgutschichten (4-7) eine zur Roh- oder Rauchgasströmung waagerechte Spülgasgegenstromspülung periodisch kurzzeitig und eine Entnahme von Schüttgut mit Schüttgutnachführung vorgesehen sind.

2. Schüttgutschichtfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzung der Schüttgutschichten (4-7) auf der Anströmseite (8) aus freien, sich auf waagerechten Flächen abstützenden Schüttgutböschungen, aus starren Streifen (8) oder aus Wänden bestehen, die Durchbrechungen mit Abmessungen oberhalb der Körnerabmessung des Schüttgutes aufweisen.

3. Schüttgutschichtfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schüttgutschicht (4-7) auf der Anströmseite mit Begrenzungen eingefaßt ist, deren Durchbrechungen
kleiner als die Körnerabmessungen des Schüttgutes sind,
und jnit einem unteren Entnahmerost (13, 14) versehen ist,
welches zeitlich unabhängig von der oder gleichzeitig mit
der Gegenstromspülung auf untere Entnahme von Schüttgut
einstellbar ist.

4. Schüttgutschichtfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben der waagerechten Gegenstromspülung eine Ausschleusung von Schüttgut über ein unteres Entnahmerost (13, 14) und zusätzlich eine seitliche Ausschleusung über die
freien Schüttgutböschungen oder Durchbrechungen der Begrenzung (8) auf der Anströmseite vorgesehen sind.

5. Schüttgutschichtfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Staubgasraum des Filtergehäuses je zwei benachbarte Schüttgutschichten (4, 5 und 6, 7)

zu einem Paar mit Reingasabströmraum (10, 11) zwischen sich zusammengefaßt sind und daß in die Abströmräume mit Druckgas beschickbare Düsen (17, 18) gerichtet sind.

6. Schüttgutschichtfilter nach einem der Ansprüche 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schüttgutschichtpaare (4,5

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und 6, 7) zumindest auf der Reingasseite voneinander getrennt sind und jedes Paar von der Roh- oder Rauchgasbeaufschlagung abschaltbar und an eine Gegenstromspülung anschaltbar ist.

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