DE3523192C2

DE3523192C2 -

Info

Publication number: DE3523192C2
Application number: DE19853523192
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing. 7514 Eggenstein-Leopoldshafen De Ohlmeyer; Juergen Dipl.-Chem. 7519 Gondelsheim De Wilhelm; Hans-Georg Dipl.-Ing. 7514 Eggenstein-Leopoldshafen De Dillmann
Original assignee: Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 1985-06-28
Filing date: 1985-06-28
Publication date: 1988-01-14
Also published as: SE459850B; GB8626069D0; GB2196550A; SE8604790D0; DE3523192A1; SE8604790L

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Luft- oder Gasströmen nach dem Mehrweg-Sorptionsprinzip und eine zur Ausführung des Verfahrens geeignete Wanderbett filteranlage gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 2.

Bei jedem Querstromschüttgutfilter (Einschicht-, Mehrschicht- bzw. Mehrweg- Sorptionsfiltern) wird der Gesamtabscheidegrad im Filter- bzw. Sorptionsmaterial infolge des von der Schütthöhe abhängigen hydrostatischen Druckes und der deshalb unter schiedlichen Schüttdichte, Strömungsgeschwindigkeit und der dadurch beeinflußten Beladung sowie bei kontinuierlicher Wanderung des Filtermaterials (Schüttgutes) durch das Filterbett durch die in Wanderrichtung zunehmende Beladung herabgesetzt.

Verbesserungen wurden bei einschichtigen Querstromfiltern teilweise durch eine veränderte Schüttschichtdicke und bei Mehrschichtfiltern durch eine Teilnachfilterung versucht. Der Ausnutzungsgrad des Filter- bzw. Sorptionsmaterials ist je doch nach wie vor nicht zufriedenstellend und wird nur bei diskontinuierlich wanderndem Schüttgut etwas verbessert.

Auch kurze Leitbleche in den Ecken von Kanälen gem. der DE-OS 25 40 141, die dazu dienen, den Strömungswiderstand solcher Ecken zu verringern, können nicht dazu beitragen den Gesamtabscheidegrad des Filtermaterials eines Mehrweg- Sorptionsfiltergehäuses wesentlich zu verbessern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein Ver fahren zur Reinigung von Luft- oder Gasströmen der ein gangs beschriebenen Art sowie eine dafür geeigente Wander bettfilteranlage zu schaffen, mittels welcher man bezüg lich des Ausnutzungsgrades des Filter- bzw. Sorptions materials im Filterbett nahezu an die theoretischen Auslegungswerte der Filter kommen kann. Dieses sollte sowohl bei kontinuierlichem als auch diskontinuierlichem Betrieb des Wanderbetts möglich sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt nun die vorliegende Erfindung ein Verfahren vor, welches aus den Merkmalen bzw. Verfahrensschritten besteht, die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegeben sind. Eine besonders vorteil hafte Wanderbettfilteranlage in einem Gehäuse zur Durch führung dieses Verfahrens wird aus den Merkmalen gebildet, die im Kennzeichen des Patentanspruches 2 angegeben sind. Eine besonders vorteilhafte Lösung wird dabei aus den weiteren Merkmalen des Kennzeichens vom Patentanspruch 3 gebildet.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht nun darin, daß bei Mehrschicht- bzw. Mehrweg-Sorptionsfiltern mit Wanderbetten durch Leitbleche oder Leitkanäle der zu filternde Gasstrom nach der ersten Schüttschicht so ge führt wird, daß jeweils der schlechter gereinigte Anteil auf eine geringer beladene Schüttschicht trifft. Die durchströmten Sektionen des Filterbettes können dabei zum Zwecke der Optimierung auch unterschiedliche Größen, d. h. Höhen bzw. Dicken haben. Es wird somit durch ein fache Maßnahmen der Gas- bzw. Luftführung der Abscheide grad bzw. die Filtermaterialausnutzung in beachtlicher Weise erhöht. Damit erhält man bei einem gleichen Filter materialeinsatz eine Verbesserung des Gesamtabscheidegrades und bei gleichem Gesamtabscheidegrad eine Verringerung des Filtermaterialbedarfs und des Druckverlustes bei der Luftförderung sowie eine Kostensenkung bei der Regeneration bzw. Deponie des verbrauchten Filtermaterials. Dabei kann die Erfindung für alle Arten von Schadstoffen in Gas- oder Luftströmen eingesetzt werden. Durch die Aufteilung des Gases kann außerdem eine eventuell vor gesehene Dosierung von Zusatzstoffen zwischen den einzelnen Abscheidestufen einer Anlage, z. B. Ammoniak bei der NO_x-Umsetzung, exakt nach dem Restschadstoffge halt eingestellt werden, womit Überdosierungen usw. aus geschlossen werden.

Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der zugehörigen Wanderbettfilteranlage werden im folgenden und anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert. Die

Fig. 1 zeigt das Gehäuse für eine Wanderbettfilter anlage nach dem Mehrweg-Sorptionsprinzip, mittels welcher das neue Verfahren durchge führt wird in einfacher Ausführung und die

Fig. 2 ein Gehäuse für drei und mehr parallel ge schaltete Filterbetten, von denen das rechts gezeichnete eine von dem linken abweichende Lage der Führungsbleche aufweist.

Die Fig. 1 zeigt ein Filtergehäuse, welches im wesentlichen auf einer senkrecht stehenden Filterkammer 1.1 zur Auf nahme des rieselfähigen Filter- bzw. Sorptionsmaterials 2 als Wanderbett für das Mehrweg-Sorptionsprinzip, aus den daran gasdicht angeflanschten Anschlußkammern 3 und 4 für die Zu- bzw. Abfuhr des zu reinigenden Luft- oder Gasstromes 5 und der Umlenkkammer 6 besteht. Durch diese werden zwei Abscheidestufen gebildet, eine erste untere, bestehend aus den Bettzonen D und C sowie eine zweite obere, bestehend aus den Zonen B und A. Die Zonen sind in den Figuren durch strichpunktierte Linien 15 abgegrenzt. Die Zufuhr des Gasstromes 5 erfolgt roh luftseitig durch die untere Kammer 3. Nach Durchströmen der Zonen D und C als erste Abscheidestufe wird der Gasstrom in der Umlenkkammer 6 um- bzw. wieder zum Wander bett zurückgelenkt, um nach Durchströmen der Zonen A und B als zweite Abscheidestufe durch die obere Kammer 4 reinluftseitig wieder abgegeben zu werden. Die Filter materialaufgabe von z. B. frischer Aktivkohle für das Wanderbett in der Filterkammer 1.1 erfolgt von oben durch die obere Öffnung 7, die Entnahme z. B. der be ladenen Aktivkohle von unten mittels der unteren Öffnung 8. Das Filterbett wandert somit von oben nach unten hintereinander durch die Zonen A, B, C und D.

Die Filterkammer 1 besteht aus einem senkrecht stehenden und im wesentlichen allseitig geschlossenen Blechge häuse, in dessen Wand mittels Luftdurchtrittsgittern oder Sieben 9, 10 und 11 abgedeckte Öffnungen 12, 13 und 14 ent halten sind, wobei die Maschenweite der Siebe 9, 10 und 11 kleiner als die Korngröße des Filtermaterials ist. Auf die Öffnungen 12 und 13 sind die Zufuhr- 3 und die Abfuhrkammer 4, auf die Umlenköffnung 14 die Umlenkkammer 6 jeweils gasdicht aufgesetzt. Dabei liegt der Strömungs weg zwischen der Oberkante der Öffnung 12 und der Unter kante der Öffnung 13 mindestens soweit auseinander, so daß auch die Teilgasmenge, die den direkten Weg durch das Filtermaterial 2 unter Umgehung der Umlenkkammer 6 nimmt, die gleiche Verweilzeit im Filterbett aufweist, wie der Hauptluftstrom, d. h. in der Regel zweimal Filterbettiefe.

In die Umlenkkammer 6 ist ein Führungsblech 16 einge baut, welches diese in zwei Teilkanäle 17 und 18 unter teilt. Jeder Teilkanal 17 und 18 ist an seinem Beginn an der der Zuführöffnung 12 gegenüberliegenden Seite jeweils den Zonen D und C der ersten Abscheidestufe, die etwa an der Linie 15 getrennt sind, zugeordnet und leitet jeweils den Gasanteil aus jeder Zone getrennt für sich weiter zur zweiten Abscheidestufe. Dabei führt der Teilkanal 17 von der untersten Zone D den Teilstrom 5.1 zur obersten Zone A und der andere Teilkanal 18 den Teilstrom 5.2 von der Zone C zur Zone B.

Das Gas strömt nun rohluftseitig der ersten Abscheide stufe über die Öffnung 12 und das Gitter 9 den zwei Zonen D und C zu und wird für jede Zone getrennt in zwei Teilgasströme 5.1 und 5.2 über die Kanäle 17 und 18 den Zonen A und B der zweiten Stufe nach Umlenkung der Strömungsrichtung zugeführt. Danach wird das Gas reinluftseitig durch die Abführkammer 4 wieder abgeleitet. Die Lage des Führungsbleches 16 kann variiert werden, um verschiedene Höhen bzw. Dicken den Zonen A, B, C und D bzw. Schichten zu erzeugen, z. B. sind die Zonen D und C bzw. A und B gleich groß (siehe Filterkammer 1.2 und 1.3 in der Fig. 2) oder kann jeweils die eine Zone doppelt so groß bzw. hoch sein wie die andere (siehe Kammer 1.1 der Fig. 1 oder Kammer 1.4 der Fig. 2). Das Führungsblech 16 kann starr montiert oder aber beweglich angebracht sein. Ebenso ist eine Aufteilung in mehr als zwei Teilkanäle durch mehr als ein Führungsblech 16 möglich, wodurch sich entpsrechend mehr Zonen in den einzelnen Abscheidestufen ergeben.

Das Verfahrensprinzip der Luft- bzw. Gasreinigung in dem Gehäuse 1 ist nun wie folgt:

Der Gasstrom 5 wird jeweils abhängig von seinem Reinigungs grad in der ersten Abscheidestufe in Teilströme 5.1 und 5.2 aufgeteilt, die dann jeweils wieder gezielt bestimmten Schichten der zweiten Abscheidestufe, abhängig von deren Beladegrad zugeführt werden. Dabei wird z. B. der Teilstrom 5.1 aus der untersten Schicht bzw. Zone D, d. h. der am schwächsten gereinigten - da diese Zone D den höchsten Be ladegrad aufweist - der obersten Schicht bzw. Zone A der zweiten Stufe zugeführt, da diese Zone A am frischesten, d. h. am geringsten beladen ist.

Umgekehrt wird der am zweitschwächsten gereinigte Teil strom 5.2 aus der Zone C - die den zweithöchsten Belade grad aufweist - der zweitobersten Zone B, d. h. der zweit frischesten zugeführt. Damit wird nun eine optimale Gesamtbeladung des Filtermaterials 2 erreicht.

Die Fig. 2, bei welcher mit der Fig. 1 identische Positionen gleiche Nummern aufweisen, zeigt mehrere parallelgeschaltete Filterkammern und in ihrem linken Teil davon zwei Kammern 1.2 und 1.3, deren Umlenkkammern zu einer gemeinsamen Kammer 19 zusammengefaßt sind. In dieser Kammer 19 sind doppelt Führungsbleche 20 und 21 angeordnet, die durch Stützen 22 auf Abstand voneinander gehalten und an den Wänden der Kammer 19 befestigt sind. Zwischen diesen Führungsblechen 20 und 21 werden nun der gemeinsame Teilkanal 23 für die Teil ströme 5.1 der Zonen D zu A der beiden Filterkammern 1.2 und 1.3 und die Teilkanäle 24 und 25 für die Teilströme 5.2 der Zonen D zu B gebildet. Dabei ist die Trennlinie 15 zwischen den Zonen so gelegt, daß jeweils beide Zonen C und D bzw. A und B gleich hoch sind. Das Prinzip ist jedoch dasselbe wie das in der Fig. 1 bei der Filter kammer 1.1 gezeigte.

Die beiden Filterkammern 1.3 und 1.4 im rechten Teil der Fig. 2 besitzen gemeinsame Anschlußkammern 26 und 27 für die Zu- und Abfuhr des bzw. der Gasströme 5. Bei der Filterkammer 1.4 sind die Zonen C und B doppelt so hoch ausgebildet wie die Zonen D und A. Das Prinzip der Aufteilung des Gasstromes 5 in Teilströme, die ab hängig vom Reinigungsgrad den unterschiedlichen Belade grad aufweisenden Zonen der nächsten Abscheidestufe zugeführt werden, ist jedoch dasselbe, wie das in der Fig. 1 dargestellt. Bei den parallel geschalteten Gehäusen sind jeweils die gleichen Positionen vorhanden.

Geht man von einem identischen Gehäuse, wie das in der Fig. 1 gezeigte, ohne Aufteilung des Luftstromes 5 in Teilströme 5.1 und 5.2 aus und definiert man die gleichen Zonen A, B, C und D von oben nach unten, wobei sich an gleich hohen Zonen bzw. Schichtdicken, beispielsweise bei kontinuierlichem Betrieb, typische Dekontaminations faktoren DF von

DF _A = 100 DF _B = 10 DF _C = 3 und DF _D = 1,5

für die einzelnen Zonen ergeben und der Dekonta minationsfaktor DF das Verhältnis der Schadstoffkonzentration am Filtereintritt zu dem am Filteraustritt ist, so ergibt sich für die herkömmliche Filteranlage ohne Teilstromtrennung, d. h. mit Gasmischung, ein Gesamtdeko faktor von

Für das neue Verfahren in der vorgeschlagenen Wanderbett filteranlage mit Teilstromauftrennung und getrennter Zonenbeaufschlagung der einzelnen Abscheidestufen erhält man einen Gesamtdekofaktor

d. h. eine Verbesserung von rund 37%. Der Abscheidegrad einer Filteranlage ist dabei durch

gegeben.

Bezeichnungsliste

Claims

1. Verfahren zum Reinigen von Luft- oder Gasströmen, welche nach dem Mehrweg-Sorptionsprinzip in Querrichtung mehr fach hintereinander in jeweils einer Abscheidestufe durch ein mehrteiliges Wanderbett geführt werden, welches aus rieselfähigen Filter- bzw. Sorptionsmaterialien besteht, die diskontinuierlich bis kontinuierlich mittels Schwer kraft durch das Wanderbett geleitet werden, dadurch ge kennzeichnet, daß der Gasstrom nach jeder Abscheidestufe in zwei bis n Teilströme aufgeteilt wird und jeder Teil strom abhängig von seinem Reinigungsgrad in der ersten bzw. vorangehenden Abscheidestufe einer Schüttschicht von bestimmtem Beladegrad der zweiten bzw. nächsten Abscheide stufe zugeführt wird, wobei ein schwach gereinigter Teil strom aus der ersten Stufe einer schwach beladenen Schütt schicht der zweiten Stufe und ein anderer oder ein weiterer, stärker gereinigter Teilstrom entsprechend umgekehrt einer oder einer weiteren stärker beladenen Schüttschicht, zuge ordnet wird.

2. Wanderbettfilteranlage zum Reinigen von Gas- oder Luft strömen nach dem Mehrweg-Sorptionsprinzip zur Durchführung eines Reinigungsverfahrens nach Anspruch 1 mit einer senk recht stehenden Filterkammer zur Aufnahme rieselfähiger Filter- bzw. Sorptionsmaterialien als Wanderbett, das mit einer oberen Aufgabe- und einer unteren Abzugseinrichtung für die Materialien sowie seitlichen Anschlußkammern zur Zu- und Abfuhr des Luft- oder Gasstromes sowie einer oder mehreren Umlenkkammern zur Rückführung des Gasstromes zu einer zweiten oder einer weiteren Abscheidestufe in dem selben Wanderbett oberhalb der ersten Abscheidestufe aus gestattet ist, sowie Gasführungsblechen innerhalb der Um lenkkammern, dadurch gekennzeichnet, daß in die Umlenkkam mern (6 bzw. 19) Führungsbleche (16 bzw. 20, 21) so ein gebaut sind, daß sie diese Umlenkkammern in Teilkanäle (17 und 18 bzw. 23 und 24, 25) unterteilen, wobei jeder Teilkanal an seinem Beginn an der der Zuführungsöffnung (12 . . .) gegenüberliegenden Seite jeweils den Zonen D und C der ersten Abscheidestufe, die etwa an der Linie 15 ge trennt sind, zugeordnet ist und jeweils den Gasanteil aus jeder Zone getrennt für sich weiter zur zweiten Abscheide stufe leitet, und wobei durch den jeweiligen Teilkanal von der untersten Zone D den Teilstrom 5.1 zur obersten Zone A und der andere Teilkanal (18 bzw. 24, 25) den Teil strom 5.2 von der Zone C zur Zone B geführt wird.

3. Filteranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbleche (16 bzw. 20, 21) in den Umlenkkammern (6 bzw. 19) in ihrer Lage in den Kammern (6 bzw. 19) längs verschiebbar bzw. höhenverstellbar sind.