DE3741291C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Gasen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Vorrich­ tung zur Durchführung des Verfahrens. Bei den Verunreinigungen der Gasen handelt es sich in erster Linie um Festkörper­ partikel.

Ein solches Verfahren ist im wesentlichen bekannt aus der US-PS 38 53 506.

Die Reinigung von Gasen, insbesondere die Entfernung von feinen festen Partikeln aus dem zu reinigenden Gas, stellt ein großes Problem dar. Es ist bekannt, zu diesem Zweck elektrostatische Filter und Textilfilter zu verwenden. Elek­ trostatische Filter sind relativ aufwendig, und ihre Wirk­ samkeit läßt mit zunehmender Dicke der an den Elektroden ab­ geschiedenen Partikelschicht schnell nach. Aus diesem Grunde ist ein häufiges Stillsetzen und Reinigen dieser Filter er­ forderlich, wozu ebenfalls aufwendige Einrichtungen, wie Rüttelvorrichtungen, erforderlich sind.

Bekannte Textilfilter beruhen auf dem Prinzip, daß das zu reinigende Gas durch eine gasdurchlässige Textilwand gebla­ sen wird, wobei die Partikel in der Wand haften bleiben. Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases ist hierbei relativ ge­ ring, um ein Mitreißen größerer Mengen von Partikeln durch die Textilwand hindurch zu verhindern. Die geringe Strö­ mungsgeschwindigkeit erfordert relativ große Strömungsquer­ schnitte, und auch die Erneuerung und Reinigung der Textil­ filterwand bereitet Probleme.

Aus der US-PS 38 53 506 ist ein Verfahren bekannt, bei dem in einer Kammer ein flexibles gasundurchlässiges Band um­ läuft, und das zu reinigende Gas über eine einzige Ein­ trittsöffnung in die Kammer mit Richtung auf das umlaufende flexible Endlosband eingeleitet wird. Der Abstand zwischen der Eintrittsöffnung des zu reinigenden Gases und dem Band ist relativ groß (Größenordnung 25 cm), was bereits mit Rücksicht auf das relativ große Luftvolumen erforderlich ist, welches durch die Eintrittsöffnung einströmt. Die Aus­ trittsströmungsgeschwindigkeit des Gases aus der Eintritts­ öffnung ist relativ niedrig (Größenordnung 5 m/sek). Das um­ laufende Band hat eine im wesentlichen glatte Oberfläche, und dank seiner Flexibilität verformt es sich in Strömungs­ richtung des Gases konkav. Hierdurch soll erreicht werden, daß durch den Aufprall nach oben umgelenkte Schmutzpartikel an der konkaven Wölbung nach unten umgelenkt werden. Als fa­ kultative Maßnahme ist eine Befeuchtung des Bandes vorgese­ hen. Dieses bekannte Verfahren hat den Vorteil, daß während des Betriebes keine Verringerung des erzielbaren Abschei­ dungsgrades und der verarbeitbaren Luftmenge eintritt. Je­ doch lassen sich mit diesem Verfahren keine sehr hohen Rei­ nigungsgrade erzielen, was insbesondere für feinkörnige Stäube in dem zu reinigenden Gas gilt. Um überhaupt eine zu­ friedenstellende Reinigung zu erreichen, sind der beschrie­ benen Reinigungskammer weitere Reinigungskammern nachge­ schaltet, in denen das strömende Gas zunächst beschleunigt wird und dann an einer Prallplatte umgelenkt wird.

Aus der DE-PS 69 023 ist ein Staubfänger bekannt, der aus einem vertikal langgestreckten Kasten besteht, der am unte­ ren Ende eine Eintrittsöffnung für das zu reinigende Gas und oben eine Austrittsöffnung für das gereinigte Gas hat. In dem Kasten sind Umlenkplatten angeordnet, die im wesent­ lichen senkrecht zur Seitenwand des Kastens verlaufen und die mit Flanellstoff überzogen sind, der durch zufließendes Wasser feucht gehalten wird. Ein hoher Reinigungsgrad und ein hoher Luftdurchsatz sind mit dieser Vorrichtung nicht er­ zielbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Gasen zu entwickeln, welche sich von dem Verfahren und der Vorrichtung nach der be­ kannten US-PS 38 53 506 dadurch unterscheiden, daß auch bei Gasen, die sehr feine Schmutzpartikel enthalten, ein sehr hoher Abscheidungsgrad erreichbar ist, wobei die Eigen­ schaft, daß der erreichbare Abscheidungsgrad und der Luft­ durchsatz unabhängig von der Betriebsdauer konstant bleibt, ebenfalls vorhanden ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zum Reinigen eines Gases gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorge­ schlagen, welches erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den An­ sprüchen 2 bis 10 genannt.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 11 genannten Merkmale gekennzeichnet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Vorrichtung sind in den Ansprüchen 12 bis 21 genannt.

Die Erfindung beruht auf dem Prinzip, daß das zu reinigende Gas mit großer Geschwindigkeit gegen eine Auffangmatte ge­ schleudert wird, die nicht gasdurchlässig ist und die auf der Anströmseite eine Schicht trägt, welche einerseits gas­ durchlässig ist, aber andererseits die Verunreinigungen durch Adhäsion, Verkleben und/oder Verhaken in der Struktur der Schicht zurückhält. Um die hohe Aufprallgeschwindigkeit des zu reinigenden Gases an der Matte zu erreichen, muß einer­ seits das Gas die Düsen der Vorrichtung mit hoher Strömungs­ geschwindigkeit verlassen und andererseits muß der Ab­ stand der Düsen von der Matte relativ klein sein, damit die hohe Strömungsgeschwindigkeit bis zum Aufprall an der Matte nicht verloren geht.

Obwohl der Wert dieser Strömungsgeschwindigkeit, so lange er nicht zu klein ist, unkritisch ist, können als zweckmäßige Werte Strömungsgeschwindigkeiten von 5 bis 50 m/s genannt werden.

Es hat sich gezeigt, daß bei der Reinigung von Luft, die mit Metall bzw. mit Metalloxydstäuben mit Partikelgrößen zwi­ schen 1 und 1000 Mikromillimetern verschmutzt war, nach der Reinigung entsprechend der Erfindung praktisch keine Parti­ kel mehr mit einer Größe von über 100 Mikromillimeter vor­ handen waren, während der Restgehalt an Partikeln unter 1000 Mikromillimeter kaum noch nachweisbar war. Der erzielbare Reinigungsgrad für Fein- und Feinststäube liegt bei über 95%.

In der Regel wird als Benetzungsflüssigkeit für die Auf­ fangmatte Wasser verwendet, wobei dieses besonders behandelt sein kann, zum Beispiel durch Weichmacher. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Flüssigkeiten geeignet, insbesondere auch solche mit einer höheren Viskosität als Wasser, wodurch höhere Adhäsionsgrade erreichbar sind.

Die Erfindung ist in 1. Linie zur Entfernung von Festkör­ perpartikeln aus dem zu reinigenden Gas, in der Regel Luft, geeignet. Es ist aber auch möglich, toxische Gase aus dem zu reinigenden Gas zu entfernen bzw. den Gehalt an toxischen Ga­ sen herabzusetzen, und zwar durch geeignete chemische Zu­ sätze zu der Flüssigkeit, die diese toxischen Gase entweder binden oder in unschädliche Gase umwandeln.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung zeich­ nen sich durch einen gleichbleibenden Wirkungsgrad und durch Unempfindlichkeit gegen Verstopfungen bei öl- oder wasser­ haltiger Luft aus. Da ein Teil des als bindende Flüssigkeit verwendeten Wassers zur Sättigung der Luft verbraucht wird, fällt kein mit Schadstoffen beladenes und zu entsorgendes Wasser an wie bei Naßfiltern.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung im vertikalen Schnitt,

Fig. 2 die Vorrichtung aus Fig. 1 im Schnitt längs der Li­ nie A-A,

Fig. 3 einen Ausschnitt aus einer in der Vorrichtung ver­ wendeten Düsenplatte,

Fig. 4 im Schnitt und in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt aus einer in der Vorrichtung verwendbaren Auffangmatte.

In den Figuren bezeichnet 1 ein Gehäuse mit einer Eintritts­ öffnung 2 für das zu reinigende Gas und einer Austrittsöff­ nung 3 für das gereingte Gas. Der Innenraum des Gehäuses 1 ist durch eine Düsenwand 5 unterteilt, in der eine große An­ zahl von die Wand durchdringenden Düsen 6 angeordnet ist, und zwar vorzugsweise in einem regelmäßigen Muster von hori­ zontalen und vertikalen Reihen, die vorzugsweise um eine halbe Düsenteilung gegeneinander versetzt sind (siehe Fig. 3) zur besseren Ausnutzung der Auffangmatte und der für die Düsen zur Verfügung stehenden Gesamtfläche. In der Ein­ trittskammer 11 für das zu reinigende Gas 7 ist eine Prall­ platte 15 angeordnet, durch welche im Gas enthaltene grobe Partikel von den Düsen 6 ferngehalten werden und in einem am unteren Teil des Gehäuses angeordneten Sammelraum oder Sam­ melbehälter 16 aufgefangen werden. In der Austrittskammer 12 ist dicht vor den Austrittsöffnungen der Düsen 6 eine Auf­ fangmatte 8 angeordnet, die als endloses umlauffähiges Band ausgebildet ist. Zu diesem Zweck ist das Band über zwei Rol­ len 21, 22 geführt, wobei die Rolle 21 mit einem Antrieb 23 versehen ist. Mit seinem umlaufenden unteren Abschnitt taucht das Endlosband in eine Flüssigkeit, vorzugsweise Was­ ser, ein.

Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt aus einem Ausführungsbeispiel einer Auffangmatte 8 sowie eine auf die Auffangmatte gerich­ tete Düse 6. Die Auffangmatte besteht aus einer gasundurch­ lässigen Schicht 81, die in der Regel zugleich die tragende Schicht der Auffangmatte ist. Auf der den Düsen zugewandten Seite befindet sich auf der tragenden Schicht 81 eine Schicht 82, die gasdurchlässig und imstande ist, in starkem Maße Flüssigkeit aufzusaugen. Als Beispiel für solche Schichten kommen insbesondere Velour- und Schlingenteppich­ strukturen aus wasserfestem Material, vorzugsweise aus Kunststoffen, wie zum Beispiel Polyamid oder PVC in Be­ tracht. Als weitere Beispiele können Filz, Schwamm und Schaumstoffe mit offenen Poren genannt werden. Bei Verwen­ dung von Velour- und Schlingenteppichstrukturen mit homoge­ ner Beschichtung kann die Grundschicht dieser Teppichmate­ rialien zugleich die tragende gasundurchlässige Schicht 81 bilden. Die tragende Schicht 81 kann aber auch aus einem se­ paraten Material bestehen, wie zum Beispiel Leder, Kunst­ stoff oder Metallband, auf welches die flüssigkeitsaufsau­ gende Schicht befestigt ist.

Ganz allgemein soll die Schicht so beschaffen sein, daß sie einerseits das seitliche Abströmen der aus der Schicht 82 wiederaustretenden reflektierten Luft möglichst wenig behin­ dert, andererseits aber die Festpartikel in möglichst hohem Maße zurückhält, was in Verbindung mit der Flüssigkeit zum Teil durch Adhäsion und Klebwirkung und zum Teil durch me­ chanisches Festhängen der Partikel in der Struktur der Schicht erreicht wird.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Das zu reinigende Gas strömt über den Einlaß 2 in die Einlaßkammer 11 ein und trifft auf die Prallplatte 15, an der die im Gas vorhandenen groben Partikel abgebremst werden und in den unterhalb der Prallplatte vorhandenen Sammelraum 16 fallen. Das Gas mit den feineren Partikeln strömt durch die Spalträume zwischen Prallplatte und Gehäusewand zu den Eintrittsöffnungen der Düsen 6. Durch die Düsen erhält das Gas eine Beschleunigung in Richtung auf die vor den Austrittsöffnungen der Düsen an­ gebrachte Auffangmatte 8. Infolge der hohen Geschwindigkeit werden die im Gas enthaltenen Partikel gegen die Auffang­ matte geschleudert, wo sie an der undurchlässigen Wand der Matte bzw. in der porösen Struktur der Saugschicht 82 fest­ backen oder durch Verhaken festgehalten werden, während das Gas selbst nach den Seiten weggedrängt wird und über die Spalträume 24 zwischen der Gehäusewand und der Auffangmatte zu der Austrittsöffnung des Gehäuses strömen.

Durch das Eintauchen des Endlosbandes in die Flüssigkeit werden die im Band festgehaltenen, aus dem Gas ausgeschie­ denen Partikel überwiegend ohne weitere Maßnahmen herausge­ waschen. Sie sinken in der Flüssigkeit zu Boden, wo sich ein Staubschlamm 25 absetzt. Will man diesen Reinigungs- und Re­ generiereffekt des Bandes verbessern, so ist es auch mög­ lich, entweder mechanische Abschabvorrichtungen vorzusehen oder das Band mit einem kräftigen Flüssigkeitsstrom, in der Regel Wasser, in einem Bereich außerhalb der Düsen zu be­ spritzen.

Das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel kann in vielfacher Weise variiert werden. So ist es grundsätzlich auch möglich, statt die Auffangmatte als Endlosband auszu­ bilden, eine bandförmige Auffangmatte zu verwenden, die von einer Rolle ab- und auf eine andere Rolle aufgewickelt wird. Statt das in Fig. 1 gezeigte Band in eine Flüssigkeit ein­ tauchen zu lassen, ist es auch möglich, das Band an einer geeigneten Stelle durch einen Flüssigkeitsstrom zu benetzen. Der in Fig. 1 gezeigte Flüssigkeitbehälter kann am unteren Ende konisch ausgebildet und mit einem Ablaufventil versehen sein, durch welches der abgeschiedene Schlamm mit dem Wasser auf ein Sieb fällt, welches den Schlamm zurückhält, während das durchlaufende Wasser in den Flüssigkeitsbehälter 17 zu­ rückgepumpt wird.

Claims (21)

1. Verfahren zur Reinigung von Gasen, bei dem das zu reini­ gende Gas gegen eine praktisch gasundurchlässige Matte ge­ blasen wird, die relativ zur Gaseintrittsstelle bewegt wird und die mit einer Flüssigkeit benetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Gas mit hoher Geschwindigkeit auf die Matte prallt und daß die Matte auf der dem anströmenden zu reinigenden Gas zugewandten Seite eine Saugschicht trägt, die gute flüssigkeitsaufsau­ gende Eigenschaften hat, gasdurchlässig ist, und mit Flüssig­ keit beladen gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Aufprallgeschwindigkeit des zu rei­ nigenden Gases 5 bis 50 m/s beträgt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die An­ strömrichtung des zu reinigenden Gases gegen die Matte im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Matte verläuft.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Matte kontinuierlich oder intermittierend im wesentlichen senk­ recht zur Anströmrichtung des zu reinigenden Gases bewegt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Matte als Endlosband ausgebildet ist, welches durch eine Flüssigkeit gezogen wird, in welcher die von der Matte aufgefangenen Verunreinigungen ausgewa­ schen werden und/oder die Beladung der Matte mit Flüssigkeit erneuert beziehungsweise ergänzt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte als Endlosband ausgebildet ist, welches zum Auswaschen der Verunreinigungen und/oder zur Beladung der Matte mit Flüssig­ keit an einer oder mehreren Stellen mit Flüssigkeit be­ spritzt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit Wasser ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit eine höhere Viskosität als Wasser hat.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssig­ keit Weichmacher enthält.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüs­ sigkeit entweder in der Weise chemisch aktiv ist oder solche chemischen Zusätze enthält, daß in dem zu reinigenden Gas vorhandene unerwünschte Gaskomponenten in der Flüssigkeit chemisch gebunden oder in unschädliche Gase umgewandelt wer­ den.

11. Vorrichtung zur Reinigung von Gasen, bei dem das zu reinigende Gas mittels mindestens einer Rohrleitung gegen eine praktisch gasundurchlässige Matte blasbar ist, die re­ lativ zur Gaseintrittsstelle bewegbar ist und mit einer Flüssigkeit benetzbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die mindestens eine Rohrleitung unmit­ telbar vor oder in sehr geringem Abstand vor der Matte endet und daß die Matte auf der dem Austrittsende der mindestens einen Rohrleitung zugewandten Seite eine Saugschicht trägt, die gute flüssigkeitsaufsaugende Eigenschaften hat, gasdurchlässig ist, und mit Flüssigkeit benetzbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abstand zwischen dem Aus­ trittsende der mindestens einen Rohrleitung und der Matte vorzugsweise im Bereich von 0 bis 10 mm, insbesondere im Be­ reich von 1 bis 2 mm, liegt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse mit einer Kammer besitzt, die eine Gaseintrittsstelle hat und in der die gasundurchlässige Matte angeordnet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse (1) durch eine Düsenwand (5) in mindestens zwei Kammern (11, 12) unterteilt ist, eine Eintrittskammer (11) und eine Austrittskammer (12), daß in der Düsenwand (5) eine Vielzahl die Düsenwand durchdringende Düsen oder Öffnungen (6) angeordnet sind, die in der Aus­ trittskammer in geringem Abstand oder unmittelbar vor der Matte (8) angeordnet sind, daß die Matte auf ihrer den Düsen zugewandten Seite eine Saugschicht (82) trägt, die gasdurch­ lässig ist und gute flüssigkeitsaufsaugende Eigenschaften hat, und daß die Eintrittskammer mit mindestens einer Ein­ trittsöffnung (2) für das zu reinigende Gas (7) versehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen der Gehäusewand (1) und mindestens einer seitlichen Begrenzung der Matte (8) ein ausreichend freier Raum (24) für den Durchtritt des von der Matte umgelenkten Gasstromes vorhanden ist und daß die Aus­ trittskammer (12) mit mindestens einer Austrittsöffnung (3) für das gereinigte Gas versehen ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, da­ durch gekennzeichnet, daß die Matte (8) derart angeordnet ist, daß sie an den Düsen (6) vorbei bewegt werden kann, und daß die Matte in der Bewegungsrichtung bedeutend länger ist als der von den Düsen in dieser Richtung eingenommene Raum.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11-15, da­ durch gekennzeichnet, daß die Matte als endloses umlauffähiges Band ausgebildet ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 16, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bewegungs­ richtung der Matte im wesentlichen vertikal verläuft.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß das bewegbare Band an einer Stelle außerhalb der von den Düsen überdeckten Fläche, vorzugsweise im unteren Bereich, in die der Benet­ zung dienenden Flüssigkeit eintaucht und/oder mit dieser be­ spritzbar ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß in der Ein­ trittskammer vor den Düsen eine Prallplatte (15) zum Aus­ scheiden der im zu reinigenden Gas vorhandenen gröberen Par­ tikel angeordnet ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, da­ durch gekennzeichnet, daß unterhalb der Matte und/oder der Prallplatte Sammelräume (17, 16) für aus­ geschiedene feine beziehungsweise grobe Partikel angeordnet sind.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 20, da­ durch gekennzeichnet, daß die gasdurchlässige und flüssigkeitsaufsaugende Schicht (82) der Matte (8) aus Velour- oder Schlingenteppichstrukturen aus wasserfestem Material, vorzugsweise aus Kunststoffen, wie zum Beispiel Polyamid oder PVC, besteht.