DE3703706A1 - Verfahren und anordnung zum reinigen eines kontaminierten heissgasstromes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reinigen eines kontaminierten Heissgasstromes, um dadurch Bedingungen für eine verbesserte Abscheidung der Verunreinigungen zu schaffen.

Die Erfindung eignet sich insbesondere dann, wenn die vorgenannten Verunreinigungen Feststoffpartikel umfassen, die über den Heissgasstrom verteilt sind, vorzugsweise Staubpartikel, die frei im Gasstrom schweben, und die ebenso gasförmige Verunreinigungen umfassen, die über den Gasstrom verteilt sind und die, wenn sie gekühlt werden, in einen flüssigen Zustand übergehen.

Die Erfindung ist insbesondere darauf abgestellt, das Abscheiden dieser gasförmigen Verunreinigungen zu verbessern und/oder zu vereinfachen, damit sie in eine flüssige Phase übergehen, wenn die Temperatur des Gases herabgesenkt wird.

Die Erfindung umfasst ebenso eine Anordnung, mit der in einem Strom verunreinigten Prozessgases, vorzugsweise metallurgischen Industriegases, in dem die Verunreinigungen teilweise diskrete, feste Staubpartikel, die über den Gasstrom verteilt sind, und teilweise gasförmige Verunreinigungen, die über den Gasstrom verteilt sind, umfassen, Bedingungen für eine verbesserte Abscheidung der Verunreinigungen geschaffen werden können, und insbesondere für eine verbesserte Abscheidung der gasförmigen Verunreingiungen, wobei es möglich ist, die verwendete Apparatur leicht und besser rein zu halten, wobei die Handhabung und eine mögliche Destruktion der abgeschiedenen Verunreinigungen erleichtert werden kann.

Verschiedene Anordnungen von Apparaturen sind bekannt, um Verunreinigungen aus einem verunreinigten Gasstrom abzuziehen.

Diese Anordnungen sind höchst verschieden und sind so aufgebaut, dass sie den gewünschten Abzugsgrad erfüllen und an die Natur der Verunreinigungen angepasst sind.

Wenn beispielsweise die betreffenden Verunreinigungen aus feinverteilten, diskreten Feststaubpartikeln bestehen, so hat man früher vorgeschlagen, Sperrfilter vorzusehen, und zwar sogenannte Schlauchfilter, bei denen der verunreinigte Gasstrom veranlasst wird, durch feinmaschine Tuchschläuche zu strömen, an denen die festen Verunreinigungen haften und somit der Gasstrom gereinigt wird.

Es ist ebenso bekannt, die festen Verunreinigungen aus einem verunreinigten Gasstrom in einem elektrostaitschen Staubabscheider abzuziehen, indem der Gasstrom durch ein elektrisches Feld strömt, um so die Feststoffpartikel, die in dem Gas enthalten sind, elektrisch aufzuladen. Diese aufgeladenen Partikel werden von einer Sammelelektrode angezogen.

Der Stand der Technik auf diesem Gebiet umfasst ebenso verschiedene Verfahren und Apparaturen zum Abscheiden sowohl der festen Verunreinigungen als auch der gasförmigen Verunreinigungen aus dem verunreinigten Gasstrom.

Ein herkömmliches Beispiel einer solchen Apparatur oder Anordnung ist derart, dass ein verunreinigter Gasstrom durch verschiedene Arten von Gaswäschern gelangt, in denen das verunreinigte Gas veranlasst wird, durch ein flüssiges Bad zu brodeln, oder es wird mit flüssigen Tröpfchen versprüht, die durch den Gasstrom fallen, normalerweise im Gegenstrom. Es kann aber auch eine Flüssigkeit im Gasstrom fein verteilt werden, um so einen agglomerierenden Effekt zwischen den Staubpartikeln und den Wasserpartikeln zu erzielen. Die grösseren Partikel oder Agglomerate werden nachfolgend aus dem Gasstrom in einem sogenannten Zyklon durch Zentrifugalkräfte abgezogen.

Es ist ebenso bekannt, dass kondensierbare, gasförmige Verunreinigungen aus einem verunreinigten Gasstrom dadurch abgezogen werden können, dass die Verunreinigungen an kühlen Oberflächen, die hierfür besonders konstruiert sind, abkühlen und dabei auf eine Temperatur gebracht werden, bei der das Kondensieren stattfindet. Es können die Verunreinigungen auch an kalten Flüssigkeitströpfchen kondensiert werden, die nachfolgend aus dem System auf bekannte Art und Weise entfernt werden.

Für den Fall, dass sowohl mit festen Staubpartikeln und gasförmigen Verunreinigungen verunreinigte Gasströme vorliegen, ist es in der Technik ebenso bekannt, zuerst die festen Partikel vom Gasstrom abzutrennen und dann die gasförmigen Verunreinigungen von dem Gasstrom, der bereits von den festen Partikeln gereinigt worden ist. Dadurch reagieren die gasförmigen Verunreinigungen mit einem Absorptionsmaterial. Dieses reagierte Absorptionsmaterial wird dann auf bekannte Weise abgeschieden.

Nachfolgend werden die im Zusammenhang mit der Erfindung zu überwindenden Probleme beschrieben.

Wenn der zu reinigende, verunreinigte Heissgasstrom darin verteilte Feststaubpartikel und gasförmige, kondensierbare Verunreinigungen enthält, ist es verständlich, dass ein besonderes technisches Problem darin besteht, Bedingungen zu schaffen, unter denen es möglich ist, eine verbesserte Abtrennung der kondensierbaren Verunreinigungen leichter zu bewirken, damit es möglich ist, insbesondere die gasförmigen Verunreinigungen aus dem Gas abzutrennen.

Ein weiteres technisches Problem ist diesbezüglich das Schaffen von Bedingungen, die es unter Zuhilfenahme einfacher Mittel ermöglichen, die in einem Heissgasstrom vorhandenen Verunreinigenen wirksam abzutrennen, so dass der Hauptteil der gasförmigen, kondensierbaren Verunreinigungen als Kondensat in einem kontinuierlichen Prozess gesammelt werden. Dadurch ist es dann möglich, die Verunreinigungen zu entfernen, während die festen Staubpartikel in einem Sperrfilter anhaften und somit gesammelt werden. Trotz der Lösung der vorgenannten technischen Probleme besteht ein ernsthafteres technisches Problem in der Schaffung von Bedingungen, unter denen die Wärmeenergie, die dem Gasstrom innewohnt, für andere Zwecke wiederzugewinnen. Besondere Probleme entstehen auch dann, wenn ein Hauptteil der Wärmeenergie, die am verunreinigten Gasstrom gebunden ist, genutzt werden soll.

Ein weiteres technisches Problem besteht darin, mit einfachen Mitteln Bedingungen zu schaffen, die es ermöglichen, einen verunreinigten Gasstrom in einem solchen Ausmass zu kühlen, dass grosse Mengen der wiederzugewinnenden Wärme, die im Gas vorhandenen gasförmigen Verunreinigungen nicht kondensieren. Die Kondensation der gasförmigen Verunreinigungen soll mit Hilfe eines kalten Gasstromes eingeleitet werden, wonach die Verunreinigungskondensate und die festen Staubpartikel vom Gasstrom in einem Sperrfilter (barrier filter) abgezogen werden. Dieses letztere Kühlen des Gases kann in Abwesenheit der Kühlflächen bewirkt werden, die für diesen Zweck besonders aufgebaut sind.

Ein weiteres technisches Problem tritt dann auf, wenn beim Reinigen eines verunreinigten Gasstromes entsprechend den vorgenannten Empfehlungen Bedingungen geschaffen werden, unter denen ein eingestellter Anteil der im Gas vorhandenen gasförmigen Verunreinigungen in einen flüssigen Zustand übergeht und unter denen das so gebildete Kondensat an die festen Partikel im Gas gebunden wird, wobei diese Partikel vorzugsweise die Form von Staub haben.

Es ist verständlich, dass ein exponierteres technisches Problem in dieser Hinsicht im Abziehen der kondensierbaren, gasförmigen Bestandteile aus dem Gas besteht, welche Bestandteile eine klebrige Konsistenz haben und wenn diese in ihre jeweilige flüssige Phase übergehen.

Ein anderes technisches Problem besteht darin, mit Hilfe einfacher Mittel klebrige Verunreinigungen aus einem Gasstrom abzutrennen, ohne ein zusätzliches Reinigungsproblem zu erzeugen, wenn die Verunreinigungen in zirkulierendes Wasser überführt werden.

Ein weiteres höchst technisches Problem ist das Schaffen von Bedingungen für ein verbessertes Abscheiden bzw. Abtrennen der Verunreinigungen aus einem Prozessgasstrom, der in einer metallurgischen Industrieanlage entsteht, wie das Prozessgas, das in Reduktionsöfen erzeugt wird, wenn die Verunreinigungen Hydrocarbonate umfassen.

Ein anderes qualifiziertes technisches Problem liegt in der Schaffung einer Abscheidungsanlage für Verunreinigungen, mit der Verunreinigungen aus dem Prozessgasstrom abgezogen werden können und zwar unabhängig vom Brennstoff, der als Reduktionsmittel in dem metallurgischen Prozess verwendet wird.

Wenn in metallurgischen Industrieprozessen Brennstoffe verwendet werden, die Anlass zum Entstehen von kondensierbaren Verunreinigungen im abgegebenen Gas geben, beispielsweise Gase, die von einem Reduktionsofen abgegeben werden, entsteht ein weiteres Problem im Vorsehen eines Verfahrens und einer Anordnung, mit der wirksam die Menge der Verunreinigungen im Gas reduziert werden kann, die normalerweise an kühlenden Flächen im Rauchgassystem kondensieren.

Ein anderes hier auftretendes technisches Problem besteht im Vorsehen einer Anordnung, bei der alle oder im wesentlichen alle gasförmigen Verunreinigungen an den Oberflächen kondensieren, die hierfür insbesondere aufgebaut und geeignet sind.

Es ist bekannt, dass in Ölraffinieren erhebliche Mengen an kondensierbaren Verunreinigungen im Prozessgasstrom auftreten. Folglich besteht ein technisches Problem in der Schaffung von Bedingungen, unter denen es möglich ist, die gesamte Prozessgasreinigungsanlage auf solche Weise aufzubauen, dass ein spontanes Kondensieren der gasförmigen Produkte in der Gasreinigungsanlage verhindert wird. Das spontane Kondensieren dieser gasförmigen Produkte würde in Betriebsstörungen resultieren.

Ein weiteres technisches Problem liegt in der Schaffung von Bedingungen, die es ermöglichen, einen grossen Teil der im verunreinigten Gasstrom enthaltenen Wärme wiederzugewinnen und zwar unabhängig vom als Reduktionsmittel im metallurgischen Prozess verwendeten Brennstoff.

Ein anderes technisches Problem besteht in diesem Zusammenhang in der Schaffung von Bedingungen, bei denen es möglich ist, Staub zuverlässig und leicht von einem Staubabscheider zu entfernen, wie einem Schlauchfilter, obwohl der Staub höchst brennbar oder pyrophorisch ist, und bei denen das Entfernen mit Hilfe eines Inertgases bewirkt werden kann.

Ein weiteres technisches Problem besteht in der Schaffung eines Verfahrens oder einer Anordnung des Apparates, mit dem Restwärmewerte im Staub und den vom Prozessgas entfernten Verunreinigungen ausgenutzt werden kann, während ein besonderes technisches Problem dadurch entsteht, dass ein Verfahren und eine Anordnung der Vorrichtung vorgesehen werden, bei denen diese Energie zum Prozessbereich zurückgebracht werden kann.

Schliesslich besteht ein weiteres Problem in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtungsanordnung zum Verwenden restlicher Energieinhalte in Form von nicht verbrannten, gasförmigen Verunreinigungen, die insbesondere als vorteilhaft betrachtet werden können, wenn diese Energie im Industrieprozess verwendet werden kann, bei dem das Gas erzeugt wurde.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich primär auf ein Verfahren zum Reinigen eines verunreinigten Heissgasstromes, bei dem die Verunreinigungen partikuliertes Staubmaterial und gasförmige, kondensierbare Verunreinigungen umfassen. Diesbezüglich wird das Gas in einer ersten Wärmeaustauscherstufe auf eine Temperatur gekühlt, die oberhalb und vorzugsweise in der Nähe der Temperatur liegt, bei der die gasförmigen Verunreinigungen im Gas beginnen in ihre Flüssigphase überzugehen. Das Gas wird dann leicht in einerzweiten Kühlstufe gekühlt, indem das Gas mit einem kälteren Gasstrom gemischt wird. Das Abkühlen erfolgt auf eine Temperatur, die geeignet ist, um die Verunreinigungen in einem nachfolgenden ersten Staubabscheider abzuscheiden, während ein kleiner Anteil der gasförmigen Verunreinigungen im Gas kondensieren und diese kondensierten Verunreinigungen an den vorhandenen Staubpartikeln gebunden werden, was durch Adsorption und/oder Absorption erfolgt. Diese Partikel werden dann in dem ersten Staubabscheider gesammelt.

Es wird ebenso erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass nachfolgend der Staub in dem ersten Staubabscheider abgezogen wird und dann der Gasstrom in einer dritten Stufe einem zusätzlichen Kühlen unterworfen wird, um so das Gas auf eine Temperatur zu bringen, bei der zumindest der Hauptteil der gasförmigen Verunreinigungen im Gas in ihre flüssige Phase übergeht. Das Kühlen des Gases in der dritten Kühlstufe wird alternativ in einer Vielzahl, vorzugsweise zwei parallel geschalteten Wärmeaustauschern bewirkt.

Entsprechend der Erfindung wird nach dem Kühlen in der dritten Kühlstufe der Gasstrom durch ein Filter geleitet, wie einen weiteren Staubabscheider, beispielsweise einen elektrostatischen Staubabscheider, um die Verunreinigungs­ kondensate abzuziehen. Der elektrostatische Staubabscheider hat die Form eines Nasselektrofilters, eines elektrostatischen Staubabscheiders zum Abscheiden der trockenen Verunreinigungen an trockenen Elektroden oder von Sperrfiltern.

Entsprechend der Erfindung sind die Konzentrationen der festen Partikel in dem Gasstrom und die Grösse und Gestalt der Partikel so angepasst, dass die flüssigen Verunreinigungen im Gasstrom als Ergebnis des Kühlprozesses an den Staubpartikeln absorbieren und/oder von diesen absorbiert werden, wodurch flüssigkeitsbeladene Partikel gebildet werden. Der flüssige Gehalt der flüssigkeitsbeladenen Partikel ist so angepasst, dass die Partikel vom Gasstrom auf eine gleiche Weise wie die festen Partikel abgezogen werden können, nämlich in einem mechanischen oder elektrostatischen Staubabscheider. In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung wird das Gas in der ersten Stufe auf eine Temperatur von 250 bis 400°C, normalerweise von 500 bis 1.000°C, abgekühlt.

Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Gas in der zweiten Stufe auf eine solche Weise abgekühlt, dass vorzugsweise höchstens 10% der gasförmigen Verunreinigungen im Gas in eine flüssige Phase umgewandelt werden.

Das Kühlen des Gases in der zweiten Stufe wird vorzugsweise durch Mischen des Gases mit einem kalten, zuvor gereinigten Gas bewirkt, wodurch das Erfordernis getrennter Kühlflächen unnötig wird.

Entsprechend einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird, nachdem der Gasstrom die zusätzliche Staubabzugsstufe passiert hat, der Gasstrom moderiert erwärmt, um ein Kondensieren in den verschiedenen Rohren und Leitungen zu verhindern. Ein Teil dieses moderiert erwärmten Gasstromes kann für Kühlzwecke in der zweiten Stufe verwendet werden.

Die Erfindung bezieht sich ebenso auf eine Anordnung eines Apparates zum Behandeln eines verunreinigten Stromes eines Prozessgases, vorzugsweise eines Gases, das in einer metallurgischen Industrieanlage erzeugt wird, wobei die Verunreinigungen aus diskreten Staubpartikeln und gasförmigen kondensierbaren Verunreinigungen bestehen, die über den Gasstrom verteilt sind und von diesem mitgeführt werden. Im Zusammenhang mit dieser Anordnung werden Bedingungen für ein verbessertes Abscheiden der Verunreinigungen geschaffen und insbesondere das Abtrennen der im Gas vorhandenen gasförmigen Verunreinigungen.

Die Anordnung gemäss der Erfindung zum Abziehen der Verunreinigungen aus dem verunreinigten Prozessgasstrom umfasst einen ersten Wärmeaustauscher, bei dem das Prozessgas in einer ersten Stufe auf einer Temperatur oberhalb, aber vorzugsweise in der Nähe der Temperatur gekühlt wird, bei der die im Gas befindlichen gasförmigen Verunreinigungen in eine Flüssigkeitsphase übergehen. Das sich ergebende, leicht gekühlte Prozessgas gelangt dann in einen Mischer, in dem das Gas in einer zweiten Stufe auf eine Temperatur weiter abgekühlt wird, die für das Behandeln des Gases in einem stromab liegenden ersten Staubabscheider geeignet ist, in dem ein Teil der gasförmigen Verunreinigungen in ihre Flüssigphase übergehen. Diese flüssigen oder kondensierten Verunreinigungen werden durch Adsorption und/oder Absorption an die festen Staubpartikel gebunden, wodurch flüssigkeitsbeladene Partikel gebildet werden, die in einem stromab liegenden ersten Staubabscheider vom Gasstrom abgezogen werden.

In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung ist der erste Staubabscheider ein sogenanntes Sperrfilter in Form eines Schlauchfilters.

Vorzugsweise werden Vorkehrungen getroffen, die Wandflächen des Mischers zu erwärmen, um zu verhindern, dass die gasförmigen Verunreinigungen an diesen Wandflächen kondensieren.

Es wurde als notwendig befunden, andere Einheiten oder Komponenten als Teil des Systems vorzusehen, die ebenso aus dem vorgenannten Grund erwärmt werden.

Die Anordnung gemäss der Erfindung umfasst weiterhin einen zweiten Wärmeaustauscher, in dem der Gasstrom in einer dritten Stufe auf eine Temperatur gekühlt wird, bei der alle oder zumindest im wesentlichen alle gasförmigen Verunreinigungen im Gas in ihren flüssigen Zustand übergehen. Der Wärmeaustauscher, der die dritte Kühlstufe bildet, kann eine Vielzahl von Wärmeaustauschern umfassen, die parallel zueinander geschaltet sind.

Die Verwendung einer Vielzahl von Wärmeaustauschern ermöglicht das Lösen eines Wärmeaustauschers vom System für Reinigungszwecke.

Nachdem der Gasstrom den zweiten Wärmeaustauscher passiert hat, gelangt dieser in einen weiteren Staubabscheider, um die flüssigen oder kondensierten Verunreinigungen abzuziehen. Dieser weitere Staubabscheider hat beispielsweise die Form eines elektrostatischen Staubabscheiders (durch Niederschlag), der als Nasselektrofilter arbeitet oder aber als elektrostatischer Staubabscheider für das Abtrennen trockener Verunreinigungen an Elektroden oder aber ein Sperrfilter.

Die Erfindung basiert darauf, dass die Verunreinigungskondensate im Gas an die vorgenannten Feststoffpartikel gebunden werden können, um so flüssigkeitsbeladene Partikel zu bilden. Dieses Binden erfolgt durch Adsorption und/oder Absorption.

Diese flüssigkeitsbeladenen Partikel können dann im stromab liegenden ersten Staubabscheider separiert werden, und zwar in Verbindung mit der Abtrennung der anderen Verunreinigungen.

In Übereinstimmung mit einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung beinhaltet die Anordnung einen Gasmischer, welcher stromab des ersten Wärmeaustauschers angeordnet ist und in dem der Prozessgasstrom mit einem Strom kälteren Gases gemischt wird, vorzugsweise einem Kaltstrom gereinigten Prozessgases, wodurch es möglich wird, das verunreinigte Prozessgas in Abwesenheit der mechanischen Kühlflächen zu kühlen.

Entsprechend einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der erste mechanische und/oder elektrostatische Staubabscheider unmittelbar stromab des Gasmischers angeordnet, indem das verunreinigte Prozessgas zusätzlich gekühlt wird. Er umfasst eine Vielzahl von Abscheidern, vorzugsweise zwei parallel geschaltete Abscheider.

In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung beinhaltet die Anordnung einen dritten Wärmeaustauscher, in dem der Strom an Prozessgas, der in zwei Stufen gereinigt worden ist und einem zweistufigen Abscheideprozess unterworfen wurde, moderiert erwärmt, um ein Kondensieren in den Abgaberohren etc. zu vermeiden. Ein Teil des gereinigten Prozessgases kann in den vorerwähnten Gasmischer geleitet werden, wodurch das Gas als der vorerwähnte kalte Gasstrom verwendet werden kann.

Die durch das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Vorrichtung erbrachten Vorteile bestehen im Vorsehen von Bedingungen, bei denen in einem verunreinigten Heissgasstrom befindliche kondensierbare, gasförmige Verunreinigungen besser aus dem Gas abgezogen werden können, und insbesondere dann, wenn der verunreinigte Gasstrom sowohl Feststoffpartikel als auch gasförmige Hydrocarbonatverunreinigungen enthält. Die kondensierten Verunreinigungen können vom Gas nur oder praktisch nur hierfür bestimmten Flächen abgezogen werden, wodurch eine beträchtlich reduzierte Wartungsarbeit und eine vereinfachte Wiedergewinnung des abgezogenen oder separierten Materials erzielt werden kann.

Die besonderen, charakterisierenden Merkmale des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1, während die primären charakterisierenden Merkmale der Anordnung der Erfindung aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 11 hervorgehen.

Eine Anordnung zum Schaffen von Bedingungen zur verbesserten Abscheidung von kontaminierenden Verunreinigungen aus einem kontaminierten Prozessgasstrom, entsprechend dem erfindungsgemässen Verfahren, wird nunmehr im einzelnen anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Anordnung des Apparates gemäss der Erfindung in schematischer Seitenansicht, und

Fig. 2 ein Grundflussdiagramm mit der Darstellung der Anordnung gemäss Fig. 1.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen (1) einen kontaminierten Gasstrom, der in einer metallurgischen Industrieanlage erzeugt wird, wie einen Strom von kontaminiertem Prozessgas, das von einem Reduktionsofen abgegeben wird.

Ein bezeichnendes Merkmal des dargestellten Prozessgasstromes besteht darin, dass er mit Kontaminaten in Form von (a) feinen Festkörperpartikeln, die vom Gasstrom geführt und darin verteilt sind, und (b) gasförmigen Kontaminaten beladen ist, die über den Gasstrom verteilt sind und die dazu neigen, in eine flüssige Phase überzugehen, wenn die Temperatur des Gases abnimmt.

Die Festkörperpartikel oder siebfeinen, die über das Gas verteilt sind, umfassen Metallkontaminate.

Die über das Gas verteilten gasförmigen Kontaminate bestehen aus gegenseitig unterschiedlichen Hydrocarbonaten.

Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht im Vorsehen von Bedingungen, durch die es den gasförmigen kondensierbaren Kontaminaten möglich ist, vom Gasstrom zuverlässiger abgezogen zu werden, als dies bisher der Fall war.

Entsprechend der Darstellung in Fig. 1 gelangt das Prozessgas durch einen ersten Wärmeaustauscher (2), wo das Gas einen Teil seiner Wärmeenergie oder Wärme verliert bzw. abgibt. Die Temperatur des Prozessgases wird auf bezeichnende Weise im ersten Wärmeaustauscher abgesenkt, obwohl dies nicht in einem solchen Ausmass erfolgt, gemäss dem die gasförmigen Kontaminate in ihre flüssige Phase gelangen, d.h. kondensieren. Die Temperatur aller Wandflächen des ersten Wärmeaustauschers soll oberhalb der Temperatur liegen, bei der die gasförmigen Kontaminate in ihre Flüssigphase übergehen.

In einigen Fällen kann es notwendig sein, die Wandflächen des Wärmeaustauschers zu erwärmen. Dies kann durch den Einsatz äusserer Energiequellen erfolgen oder dadurch, dass Heissgas über die Wandflächen strömt, bevor das Gas gekühlt wird.

Der gekühlte Strom des Prozessgases verlässt den Wärmeaustauscher durch ein Rohr (20) und gelangt in einen Mischer (4), in dem nur ein kleiner Anteil, ungefähr 10%, der gasförmigen Kontaminate im Gas in eine flüssige Phase übergehen und auf den festen Staubpartikeln kondensieren.

Die gasförmigen Verunreinigungen oder Kontaminate, die im Mischer (4) in ihre entsprechenden Flüssigphasen umgewandelt worden sind, können sich daher mit den Feststoffpartikeln verbinden und zwar durch Adsorption und/oder Absorption, um flüssigkeitsbeladene Partikel zu bilden.

Es sollte hier vielleicht erwähnt werden, dass man unter flüssigkeitsbeladenen Partikeln ein oder mehrere Partikel versteht, auf denen eine kleine Menge Flüssigkeit adsorbiert und von denen eine kleine Menge Flüssigkeit absorbiert worden ist, um so dieses Partikel zu begleiten. Derartige flüssigkeitsbeladene Partikel haben mechanische Eigenschaften, die sich auf Feststoffpartikel beziehen. Sie werden als Staub im Staubabscheider gesammelt. Durch Abschlagen und/oder Abblasen verlassen sie die Staubsammelflächen des Abscheiders und fallen unter dem Einfluss ihres Gewichtesgravitationsbedingt nach unten.

Unter anderem ist es beabsichtigt, die flüssigkeitsbeladenen Partikel vom Gasstrom in einem stromab liegenden ersten Staubabscheider (3) abzuscheiden.

Die dargestellte Ausführungsform umfasst zwei Schlauchfilter (3, 3 a). Die Schlauchfilter sind herkömmlicher Art und werden daher nicht im einzelnen beschrieben.

Wie zuvor erwähnt und wie in Fig. 1 dargestellt, wird das Prozessgas (1) in einem Gasmischer (4) einer weiteren Kühlung unterzogen, der stromab des ersten Wärmeaustauschers (2) angeordnet ist. Dieses weitere Kühlen des Prozessgases wird dadurch bewirkt, dass durch ein Rohr (5) ein kaltes Gas zum Mischer strömt, dessen Temperatur spürbar unterhalb der Temperatur liegt, bei der die gasförmigen Kontaminate im Gasstrom in den flüssigen Zustand übergehen.

Es wird angenommen, dass das bei der dargestellten Ausführungsform verwendete kalte Gas aus einem gereinigten Prozessgasstrom mit einer Temperatur unterhalb 100°C besteht.

Es wird beobachtet, dass aufgrund des Vorsehens des Mischers (4) die Temperatur des eintretenden Stromes kontaminierten Prozessgases ohne das Erfordernis abgesenkt werden kann, mechanische Kühlflächen vorzusehen, die für diesen Zweck besonders vorgesehen sind und ebenfalls ohne das Erfordernis, den Gasstrom über die zugehörigen Seiten solcher Flächen passieren zu lassen.

Um das Kondensieren der vorhandenen Kontaminate auf den Wandoberflächen des Mischers zu verhindern, wird vorgeschlagen, dass diese Flächen in einem gewissen kleinen Ausmass erwärmt werden und dass der Kaltgasstrom in der Mitte des Mischers mit dem Heissgasstrom gemischt wird.

Das im Staubabscheider (3) gereinigte Prozessgas gelangt durch ein Rohr (6) zu einem von zwei alternativ arbeitenden zweiten Wärmeaustauschern (7, 8), in denen ein dominierender Teil der im Gas befindlichen gasförmigen Kontaminate auskondensiert wird. Das Prozessgas gelangt dann durch ein Rohr (9) zu einem elektrostatischen Niederschlagsapparat (10). Ein elektrostatischer Staubniederschlagsapparat wird in diesem Fall vorgeschlagen, weil ganz beträchtliche Mengen der Kontaminate auskondensiert werden und weil diese Kontaminate, d.h. Verunreinigungen, relativ klebrig sein können.

Es ist jedoch verständlich, dass im Falle von Trockenkontaminatkondensaten ein elektrostatischer Staubniederschlagsapparat verwendet werden kann, um Trockenkontaminate aus dem Gas an Trockenelektroden oder an Sperrfiltern abzuziehen.

Das Prozessgas gelangt dann durch ein Rohr (11) zu einem dritten Wärmeaustauscher (12).

Das so von festen, flüssigen und gasförmigen Verunreinigungen (Kontaminaten) gereinigte Gas wird vom dritten Wärmeaustauscher (12) in ein Rohr (13), ein Gebläse (14) und ein Rohr (15) abgegeben. Ein Teil des Gasstromes wird vom Rohr (15) abgenommen und kehrt über das Rohr (15) zum Mischer (4) zurück, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist.

Fig. 2 ist ein Flussdiagramm mit der Darstellung der Anordnung der Fig. 1.

Die mit den Apparaten der Fig. 1 in Fig. 2 gleichen Apparate sind mit denselben Bezugszeichen versehen.

Entsprechend Fig. 1 und 2 gelangt der Strom an Prozessgas (1) in den ersten Wärmeaustauscher (2), welcher hier ein Gas/Heiss-Öl-Wärmeaustauscher ist, der so aufgebaut ist, dass er das Gas von einer Temperatur von 1.000°C bis 800°C auf ungefähr 300°C abkühlt.

Das vom ersten Wärmeaustauscher (2) abgegebene Gas wird durch das Rohr (20) zum Gasmischer geleitet, wo das Verhältnis des durch das Rohr (20) strömenden einkommenden, verunreinigten Gases zum vom Rohr (5) kommenden, gekühlten und gereinigten Gas mittels eines Ventils (21) eingestellt wird, so dass die Temperatur des vom Gasmischer (4) abgegebenen Gases ungefähr 170°C beträgt, d.h. ein wenig mehr als die Temperatur, bei der der Hauptteil der gasförmigen Kontaminate in ihren flüssigen Zustand gelangen. Die Temperatur wird so eingestellt, dass das vom Gasmischer (4) angeregte Gas durch ein Rohr zu einem der parallel geschalteten Schlauchfilter (3. 3 a) gelangt, in dem das Gas von Festkörperpartikeln und einem geringen Anteil an flüssigkeitsbeladenen Feststoffpartikeln gereinigt wird. Das von den Schlauchfiltern austretende Gas, welches einen hohen Anteil an gasförmigen Kontaminaten enthält, wird dann zu einem der vorgenannten zweiten Wärmeaustauscher (7, 8) gebracht, die gegenseitig parallel angeordnet sind und in denen das eintretende Gas auf eine Temperatur von ungefähr 65°C gekühlt wird, was mit Hilfe von Kühlwasser erfolgt. Alle oder im wesentlichen alle im Gas befindlichen gasförmigen Kontaminate gelangen während dieses Kühlprozesses in den flüssigen Zustand.

Das so gekühlte Prozessgas, das die vorgenannten flüssigen Kontaminate enthält, gelangt nun zum elektrostatischen Staubniederschlagsapparat (10), von wo das Prozessgas, welches so in einer Vielzahl von Stufen gereinigt worden ist, durch das Rohr (11) zum dritten Wärmeaustauscher (12) gelangt, indem das Gas ein wenig wiedererwärmt wird und zwar auf eine Temperatur von etwa 80°C, um die Möglichkeit der Kondensatbildung an den Rohrflächen und dem anderen Apparat in der Anlage zu vermeiden.

Hinsichtlich des restlichen Apparates bezeichnet das Bezugszeichen (22) einen vierten Wärmeaustauscher, welcher entsprechend der dargestellten Ausführungsform ein Heissöl/Startwasser-Wärmeaustauscher ist, der dahingehend tätig ist, das Öl von einer Temperatur zwischen 165 und 125°C abzukühlen.

Das Bezugszeichen (23) bezeichnet eine Heissölpumpe, während das Bezugszeichen (24) eine Batterie zum elektrischen Aufheizen des Öls bezeichnet.

Das Bezugszeichen (25) bezeichnet einen fünften Wärmeaustauscher für den Wärmeübergang zwischen dem Kühlwasser und dem Startwasser, während das Bezugszeichen (26) eine Kühlwasserpumpe bezeichnet. Das Bezugszeichen (27) bezeichnet ein Ausdehnungsgefäss.

Das Bezugszeichen (28) bezeichnet eine zweite Kühlwasserpumpe, die dahingehend tätig ist, den Druck des Kühlwassersystems anzuheben, während das Bezugszeichen (29) eine zweite elektrische Heizbatterie bezeichnet.

Das Bezugszeichen (30) bezeichnet ein Reingasfilter, während das Bezugszeichen (31) einen Reingasprozessor bezeichnet.

Schliesslich bezeichnet das Bezugszeichen (32) eine Startwasserpumpe.

Das dargestellte Verfahren entsprechend der Erfindung ist dazu bestimmt, einen Strom kontaminierten Heissgases zu reinigen, wie beispielsweise Heissprozessgas, welches feste, partikelförmige Kontaminate (Verunreinigungen) und gasförmige, kondensierbare Kontaminate (Verunreinigungen) enthält. Diesbezüglich wird das Gas in einem ersten Wärmeaustauscher (erste Stufe) (2) auf eine Temperatur abgekühlt, die oberhalb, vorzugsweise in der Nähe der Temperatur liegt, bei der die gasförmigen Kontaminate in ihre jeweiligen Flüssigkeitsphasen überzugehen beginnen. Das Gas wird dann weiter in einer benachbarten zweiten Stufe (4) durch Mischen des Gases mit einem Strom eines kälteren Gases gekühlt, welches aus dem Rohr (5) in den Kühler gelangt, um so die Gastemperatur auf ein Niveau zu bringen, das für die Behandlung des Gases in einem stromab liegenden, ersten Staubabscheider (3, 3 a) geeignet ist, während ein Teil der im Gas befindlichen, gasförmigen Kontaminate kondensiert und diese Kontaminatkondensate durch Adsorption und/oder Absorption an die Staubpartikel gebunden werden, die im ersten Staubabscheider gesammelt sind.

Bei der dargestellten Ausführungsform wird das vom ersten Staubabscheider (3, 3 a) austretende Gas zum dritten Wärmeaustauscher (7, 8) gebracht, in dem das Gas weiterhin auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei der zumindest der Hauptteil der vorhandenen, gasförmigen Kontaminate in ihre jeweilige Flüssigkeitsphase umgewandelt wird.

In Übereinstimmung mit der dargestellten Ausführungsform werden nach dem Passieren der weiteren Kühlstufe (7, 8) die Kontaminatkondensate in einem weiteren Staubabscheider (10) vom Gas abgezogen, beispielsweise in einem elektrostatischen Abscheider, der als Nasselektrofilter arbeitet.

Für den Fall, dass die Menge der im anfänglichen Gasstrom (1) befindlichen Staubpartikel unzureichend ist, um die gebildeten, flüssigkeitsbeladenen Partikel zu binden, wird vorgeschlagen, dass die Feststoffpartikel in einer vergleichbaren Menge in den Gasstrom eingeführt werden.

Claims (22)

1. Verfahren zum Reinigen eines verunreinigten heissen Gasstromes, in dem die Verunreinigung sowohl Staubpartikel als auch gasförmige, kondensierbare Verunreinigungen umfasst, gekennzeichnet durch Kühlen des Gasstromes in einer ersten Wärmeaustauscherstufe auf eine Temperatur oberhalb, aber vorzugsweise in der Nähe der Temperatur, bei der die im Gas vorhandenen, gasförmigen Verunreinigungen in ihre jeweilige Flüssigkeitsphase überzugehen beginnen; Durchmischen des verunreinigten Gasstromes mit einem kälteren Gasstrom in einer zweiten Kühlstufe, um so den verunreinigten Gasstrom auf eine Temperatur zu bringen, die für das nachfolgende Behandeln des Gases in einem ersten Staubabscheider geeignet ist, während ein Teil der im Gas befindlichen gasförmigen Verunreinigungen in ihre jeweiligen Flüssigphasen übergehen, wobei die so gebildeten Verunreinigungskondensate durch Adsorption und/oder Absorptionsprozesse an die im ersten Staubabscheider gesammelten Staubpartikel gebunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch weiteres Abkühlen des Gasstromes in einer dritten Stufe, und zwar nach dem Abziehen des Staubes vom Gasstrom im ersten Staubabscheider, wobei der Gasstrom in einer dritten Stufe auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei der zumindest der Hauptteil der im Gas befindlichen gasförmigen Verunreinigungen in ihre jeweiligen Flüssigphasen umgewandelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch das Abkühlen des Gasstromes in der dritten Stufe alternativ in einer Vielzahl von parallel geschalteten Wärmeaustauschern, vorzugsweise von zwei solchen Wärmeaustauschern.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch das Reinigen des Gases von Verunreinigungskondensaten in einem weiteren Staubabscheider und zwar nach dem weiteren Abkühlen des Gases in der dritten Stufe.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch Reinigen des Gases von Verunreinigungskondensaten in einem Filter nach dem weiteren Abkühlen des Gases in der dritten Stufe, wobei das Filter beispielsweise die Form eines elektrostatischen Staubabscheiders hat, der als Nasselektrofilter arbeitet, und einen elktrostatischen Staubabscheider zum Abziehen der trockenen Verunreinigungen oder ein Sperrfilter.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Modifizieren der Konzentration der Feststoffpartikel im Gasstrom und der Grösse und der Gestalt der Partikel auf eine Weise, dass die in der Flüssigphase vorhandenen Vereunreinigungen durch Adsorption und/oder Absorption an die genannten Partikel gebunden werden, um so flüssigkeitsbeladene Partikel zu bilden, und durch Abscheiden der flüssigkeitsbeladenen Partikel aus dem Gasstrom in einem mechanischen Staubabscheider.

7. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Abkühlen des Gasstromes in der genannten ersten Stufe auf eine Temperatur von 250 bis 400°C.

8. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Abkühlen des Gasstromes in der genannten zweiten Stufe auf eine Weise, dass vorzugsweise höchstens 10% der gasförmigen Verunreinigungen im Gas in ihre jeweilige Flüssigphasen umgewandelt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Abkühlen des Gasstromes in der genannten zweiten Stufe durch Zuführen eines Stromes kalten, zuvor gereinigten Gases.

10. Verfahren nach Anspruch 1, 4 oder 5, gekennzeichnet durch moderates Aufheizen des Gases nach dem Passieren des weiteren Staubabscheiders und durch Verwenden eines Teils des erwärmten Gasstromes für Kühlzwecke in der zweiten Stufe.

11. Anordnung für das verbesserte Abscheiden von Verunreinigungen, insbesondere gasförmigen Verunreinigungen aus einem Strom von Prozessgas, welches vorzugsweise in einer metallurgischen Industrieanlage erzeugt wurde und welches mit Feststoffpartikeln verunreinigt ist, die über den Gasstrom verteilt sind und wobei im Gas gasförmige, brennbare Verunreinigungen über den Gasstrom verteilt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessgasstrom zu einem ersten Wärmeaustauscher (2) gebracht wird, indem das Prozessgas in einer ersten Stufe auf eine Temperatur gekühlt wird, die oberhalb, vorzugsweise in der Nähe der Temperatur liegt, bei der die im Gas befindlichen gasförmigen Verunreinigungen in ihre jeweilige Flüssigphase übergehen können; dass das sich ergebende, geringfügig gekühlte Prozessgas zu einem Mischer (4) gelangt, in dem das Gas in einer zweiten Stufe weiter auf eine Temperatur gekühlt wird, die für den stromab liegenden, ersten Staubabscheider (3) eingestellt ist, während ein Teil der vorhandenen gasförmigen Verunreinigungen kondensiert und diese kondensierten Verunreinigungen durch Adsorption und/oder Absorption an die festen Staubpartikel gebunden werden, um so flüssigkeitsbeladene Partikel zu bilden, die im stromab liegenden, ersten Staubabscheider (3) vom Gasstrom getrennt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Staubabscheider (3) ein sogenanntes Sperrfilter in Form eines Schlauchfilters ist.

13. Anordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandflächen des Mischers (4) erwärmt werden, um die Kondensation der gasförmigen Verunreinigungen an den Wandoberflächen des Mischers (4) zu verhindern.

14. Anordnung nach Anspruch 10, 11 oder 12, gekennzeichnet durch weiteres Abkühlen des Gasstromes in einer dritten Stufe in einem zweiten Wärmeaustauscher (7, 8) auf die Temperatur, bei der zumindest der Hauptteil der gasförmigen Verunreinigungen in ihre jeweiligen Flüssigphasen übergehen.

15. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Kühlstufe einen oder mehrere Wärmeaustauscher umfasst, die parallel zueinander geschaltet sind.

16. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn einer oder mehrere Wärmeaustauscher betrieben werden, getrennte Wärmeaustauscher den Reinigungsvorgang vornehmen.

17. Anordnung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen weiteren Staubabscheider, in dem der Gasstrom von kondensierten Verunreinigungen gereinigt wird, und zwar nach dem Passieren des zweiten Wärmeaustauschers.

18. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der festen Partikel und der gasförmigen Verunreinigungen zueinander so gewählt wird, dass die gasförmigen Verunreinigungen sich an die festen Partikel durch Adsorption und/oder Absorption binden können, um dadurch flüssigkeitsbeladene Partikel zu bilden; und dass unter anderem diese flüssigkeitsbeladenen Partikel in einem stromab liegenden ersten Staubabscheider (3) von dem Gasstrom abgezogen werden können.

19. Anordnung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Gasmischer (4), der sich stromab des ersten Wärmeaustauschers (2) befindet und in dem das Prozessgas dadurch weiter gekühlt wird, dass dem Mischer ein Strom kalten Gases, vorzugsweise kalten, gereinigten Prozessgases, zugeführt wird.

20. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste mechanische und/oder elektrostatische Staubabscheider (3) unmittelbar stromab der zusätzlichen Kühlstufe im Gasmischer angeordnet ist und eine Vielzahl von parallel zueinander geschalteten Abscheidern, vorzugsweise von zwei solchen Abscheidern, umfasst.

21. Anordnung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen dritten Wärmeaustauscher (12) zum Erwärmen des gereinigten Prozessgases in zwei Stufen.

22. Anordnung nach Anspruch 10 oder 20, gekennzeichnet durch Mittel zum Zuführen eines Teils des erwärmten, in zwei Stufen gereinigten Prozessgases zum Gasmischer als kalter Gasstrom.