DE3816077C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Abreinigung eines Staubfilters - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Abreinigung eines Staubfilters bei hohen Temperaturen, bei dem während des Filterbetriebs kurzzeitig ein Spülgasstrom mittels erhöhtem Druck von der Reingasseite her in das Staubfilter eingeblasen wird. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die aus einem Staubfilter und einem unmittelbar darunter angeordneten Staubbunker besteht, wobei das Staubfilter als Gehäuse gestaltet ist, in dem sich mindestens ein gasdurchlässiges Filterelement befindet und das Leitungen für die Zufuhr des Rohgases, die Abfuhr des Reingases und die Zufuhr des Spülgases aufweist.

Zur Abscheidung von Stäuben aus heißen Gasen, die eine Temperatur von 300 bis 1000°C aufweisen, eignen sich neben Massenkraftabscheidern (Zyklone) und Elektrofiltern besonders Filtrationsabscheider (Staubfilter), da mit diesen relativ einfach sehr hohe Abscheidegrade erreichbar sind. Das Arbeitsprinzip des Filtrationsabscheiders besteht darin, daß ein staubbeladenes Rohgas durch mindestens ein gasdurchlässiges Filterelement geleitet wird, wobei der Staub auf oder im Filterelement abgeschieden und dauerhaft aus dem Gasstrom abgetrennt wird. Die Filterelemente bestehen aus einem Gewebe, einem Vlies oder einem porösen Körper und haben die Form von Taschen, Kerzen oder Schläuchen, die auch einseitig geschlossen sein können. Der abgeschiedene Staub bildet eine Schicht auf dem Filterelement, die mit wachsender Dicke zu einem stetigen Anstieg des Druckverlusts des durchströmten Filterelements führt. Aus diesem Grund müssen die Filterelemente in periodischen Abständen regeneriert (abgereinigt) werden. Dies ist durch Klopfung, Rückspülung oder Druckstoß-Rückspülung (Pulse-Jet) einzeln oder in Kombination möglich. Wenn Gase entstaubt werden müssen, die eine Temperatur zwischen 300 und 1000°C aufweisen, kann zur Abreinigung der Filterelemente die Pulse-Jet-Methode vorteilhaft angewendet werden, da sie energiesparend arbeitet und konstruktiv einfach ist. Die Pulse-Jet-Methode kann als On-line- oder Off-line-Prozeß ausgeführt werden. Beim On-line-Prozeß wird während des Filterbetriebs kurzzeitig ein Spülgasstrom mittels erhöhtem Druck in die Filterelemente eingeblasen, der den Staubkuchen von den Filterelementen abtrennt. Der abgetrennte Staubkuchen fällt dann in den Staubbunker, der unterhalb des Staubfilters bzw. der Filterelemente angeordnet ist. Voraussetzung für diese Form der Abreinigung ist, daß die Staubpartikel agglomerieren, damit die Sinkgeschwindigkeit der Staubpartikel groß ist und für ihren Transport in den Staubbunker ausreicht. Bei hohen Temperaturen durchgeführte Filtrationsversuche haben aber gezeigt, daß oberhalb 400°C die Agglomerationsneigung der Staubpartikel aufgrund fehlender Feuchtigkeit stark abnimmt. Infolgedessen wird der durch den Druckstoß vom Filterelement abgeblasene, fein dispergierte Staub durch die laufend ankommende Rohgasströmung sofort wieder zum Filterelement hin transportiert und dort erneut abgeschieden. Dies führt zu einer ständig steigenden Staubbelastung des Filterelements, die nur durch Reduzierung des Rohgasstroms teilweise kompensiert werden kann.

Dieser Nachteil wird vermieden, wenn die Pulse-Jet-Methode als Off-line-Prozeß gestaltet ist, bei dem der Rohgasstrom während der unter Druck durchgeführten Rückspülung unterbrochen ist. Voraussetzung hierfür sind allerdings funktionstüchtige Absperrorgane, die für den Hochtemperaturbereich zwischen 700 und 1000°C technisch sehr aufwendig gestaltet werden müssen und dennoch störanfällig sind. Außerdem werden bei dieser Arbeitsweise Stillstandszeiten erforderlich, um dem Feinstaub die notwendige Zeit zum Sedimentieren im Staubbunker zu geben.

Die deutsche Offenlegungsschrift 34 15 296 offenbart einen Filter-Reaktor für die Reinigung des Rauchgases mit Verdampfungskühlung und Entstaubung der Rauchgase sowie gleichzeitiger Absorption der schädlichen Gasanteile im Rauchgas. Der Reaktor arbeitet nicht bei hohen Temperaturen, denn die Druckschrift spricht ausdrücklich von einer Wassereindüsung für die Verdampfungskühlung oberhalb der Rohgaskammer. In der Offenlegungsschrift ist ferner gesagt, daß die Filterschlauchgruppen je eine durch Druckluft und eine Feder gesteuerte Schnellschlußklappe für die Staubabreinigung der Filterschläuche aufweisen, die durch einen kombinierten Klopf- und Blasimpuls durchgeführt wird. Diese Arbeitsweise hat bei hohen Temperaturen erhebliche Nachteile, denn oberhalb 400°C nimmt die Agglomerationsneigung der Staubpartikel aufgrund fehlender Feuchtigkeit stark ab und daher wird der durch den Druckstoß vom Filterelement abgeblasene, feindispergierte Staub durch die laufend ankommende Rohgasströmung sofort wieder zum Filterelement hin transportiert und dort erneut abgeschieden, was zu einer ständig steigenden Staubbelastung des Filterelements führt, die nur durch Reduzierung des Rohgasstroms teilweise kompensiert werden kann.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 36 11 700 ist ein Verfahren zur Abreinigung eines Filters zur Entstaubung von Gasen mit hohen Temperaturen und überhöhtem Druck bekannt, bei dem die Abreinigung durch ein unter Druck stehendes Rückspülgas erfolgt und bei dem das Filter während der Abreinigung aus dem Rohgasstrom ausgekoppelt ist. Bei dem aus der Offenlegungsschrift bekannten Verfahren wird die Rohgaszufuhr in nachteiliger Weise verändert.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche die im Hochtemperaturbereich auftretenden Nachteile der Pulse-Jet-Methode vermeiden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Schaffung eines Verfahrens der eingangs beschriebenen Art gelöst, bei welchem dem Staubbunker des Staubfilters während des Einblasens des Spülgases ein Teil des während dieser Zeit dem Staubfilter zugeführten, staubhaltigen Rohgases entnommen und in einem separaten Filter entstaubt wird.

Hierdurch wird erreicht, daß die Abreinigung des Filters während des Filterbetriebes ohne Unterbrechung der Rohgaszufuhr erfolgen kann, wobei es nicht zu Störungen beim Staubaustrag kommt. Durch die Entnahme eines Teils des Rohgases wird nämlich eine signifikante, gezielte Gasströmung im Staubfilter in Richtung des Staubbunkers erzeugt, wodurch der während der Abreinigung in den Staubbunker gelangende Staub, insbesondere auch feine Staubpartikel, aus dem Staubbunker nahezu vollständig ausgetragen wird. Der dem Staubfilter entnommene Rohgasteilstrom kann ohne weiteres in einem nachgeschalteten separaten Filter in bekannter Weise gereinigt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann besonders vorteilhaft durchgeführt werden, wenn dem Staubbunker während des Einblasens des Spülgases 0,5 bis 10% des durch das Staubfilter geleiteten Volumenstroms des Rohgases entnommen werden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch die Schaffung einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß im Staubbunker eine Gaslanze angeordnet ist, die über eine Leitung mit einem zweiten, separaten Filter in Verbindung steht, dem eine Vakuumpumpe oder ein Entspannungsventil nachgeschaltet ist. Durch die Gaslanze wird ein Teil des Rohgases abgeführt, das über eine Leitung in ein separates Filter gelangt, in dem die Entstaubung des Teilstroms erfolgt. Die Absaugung des Rohgasteilstroms wird bei einem bei Normaldruck betriebenen Staubfilter durch eine dem zweiten, separaten Filter nachgeschaltete Vakuumpumpe und bei einem bei erhöhtem Druck betriebenen Staubfilter durch ein dem zweiten, separaten Filter nachgeschaltetes Entspannungsventil erreicht. Die Vakuumpumpe bzw. das Entspannungsventil dienen in vorteilhafter Weise der Regelung der Menge des abgesaugten Rohgasteilstroms, denn durch diese Armaturen werden Absperr- bzw. Regelorgane überflüssig, die im Rohgasstrom angeordnet werden müßten, der eine für die Lebensdauer dieser Organe nachteilige, hohe Temperatur aufweist. Der aus dem separaten Filter austretende Teilgasstrom kann ohne weiteres mit dem aus dem Staubfilter austretenden, staubfreien Hauptstrom des Gases vereinigt werden.

Schließlich sieht die Erfindung vor, daß zwischen dem zweiten, separaten Filter und der Vakuumpumpe bzw. dem Entspannungsventil ein Kühler angeordnet ist, der den staubfreien Teilgasstrom soweit abkühlt, daß er die nachgeschalteten Einrichtungen nicht mehr schädigen kann. Der aus dem separaten Filter austretende Teilgasstrom wird in der Regel auf eine Temperatur von 100 bis 150°C abgekühlt.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, in der das erfindungsgemäße Verfahren schematisch dargestellt ist.

Dem Staubfilter (1) wird über die Leitung (4) ein staubhaltiges Rohgas zugeführt. Das entstaubte Gas tritt durch mindestens ein Filterelement (3) hindurch, welches im Gehäuse (17) angeordnet ist, und verläßt das Staubfilter (1) über die Leitung (5). Während der Entstaubung nimmt der Druckverlust des Filterelements (3) zu, so daß es in periodischen Abständen abgereinigt werden muß. Dies erfolgt in der Weise, daß kurzzeitig über die Leitung (6) ein Spülgasstrom mit einem Überdruck von 2 bis 20 bar in das Staubfilter (1) eingeblasen wird, wobei der Überdruck gegenüber dem Betriebsdruck des Staubfilters (1) besteht. Als Spülgas kann Preßluft verwendet werden, die Umgebungstemperatur hat. Das Spülgas löst den Filterkuchen vom Filterelement (3) ab, der dann in den Staubbunker (2) fällt, welcher unmittelbar unter dem Staubfilter (1) angeordnet ist. Sobald dem Staubfilter (1) über die Leitung (6) Spülgas zugeführt wird, gehen die Vakuumpumpe (10a) bzw. das Entspannungsventil (10b) in Betrieb, die über die Gaslanze (7) und die Leitung (8) einen Teil des dem Staubfilter (1) zugeführten Rohgases ansaugen. Der angesaugte Rohgasteilstrom reißt den durch das Spülgas in den Staubbunker (2) geförderten Staub nahezu quantitativ mit, so daß der Staubbunker (2) keine Staubaustragseinrichtung aufweist. Die Gaslanze (7) ist im Staubbunker (2) so angeordnet, daß sie einen möglichst großen Abstand zum Eintritt der Leitung (4) in das Staubfilter (1) aufweist. Hierdurch wird im Staubfilter (1) eine optimale Sogwirkung erzeugt. Der Teilstrom des Rohgases gelangt in das separate Filter (9), wird dort durch mindestens ein Filterelement (14) entstaubt, verläßt das Filter (9) über die Leitung (15) und kann mit dem in der Leitung (5) geführten entstaubten Gasstrom vereinigt werden. Der auf dem Filterelement (14) befindliche Filterkuchen wird periodisch abgereinigt und fällt in den Staubbunker (13), aus dem der Staub diskontinuierlich über die Leitung (12) abgeführt wird. Die Abreinigung des Filters (9) erfolgt nach bekannten Methoden, z. B. durch Klopfen, Rückspülen oder Pulsen, wobei der in der Leitung (8) angeordnete Schieber (18) geschlossen ist. Um die Vakuumpumpe (10a) und das Entspannungsventil (10b) vor thermischen Belastungen zu schützen, ist ihnen der Kühler (11) vorgeschaltet, der den in der Leitung (15) geführten staubfreien Teilstrom auf eine Temperatur von 100 bis 150°C abkühlt.

Claims (4)

1. Verfahren zur Abreinigung eines Staubfilters bei hohen Temperaturen, bei dem während des Filterbetriebs kurzzeitig ein Spülgasstrom mittels erhöhtem Druck von der Reingasseite her in das Staubfilter eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Staubbunker des Staubfilters während des Einblasens des Spülgases ein Teil des während dieser Zeit dem Staubfilter zugeführten, staubhaltigen Rohgases entnommen und in einem separaten Filter entstaubt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Staubbunker während des Einblasens des Spülgases 0,5 bis 10% des durch das Staubfilter geleiteten Volumenstroms des Rohgases entnommen werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 2, die aus einem Staubfilter (1) und einem unmittelbar darunter angeordneten Staubbunker (2) besteht, wobei das Staubfilter (1) als Gehäuse (17) gestaltet ist, in dem sich mindestens ein gasdurchlässiges Filterelement (3) befindet und das Leitungen für die Zufuhr des Rohgases (4), die Abfuhr des Reingases (5) und die Zufuhr des Spülgases (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Staubbunker (2) eine Gaslanze (7) angeordnet ist, die über eine Leitung (8) mit einem Filter (9) in Verbindung steht, dem eine Vakuumpumpe (10a) oder ein Entspannungsventil (10b) nachgeschaltet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Filter (9) und der Vakuumpumpe (10a) bzw. dem Entspannungsventil (10b) ein Kühler (11) angeordnet ist.