DE4435642A1 - Filter-Zentrifuge - Google Patents

Filter-Zentrifuge

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DE4435642A1
DE4435642A1 DE19944435642 DE4435642A DE4435642A1 DE 4435642 A1 DE4435642 A1 DE 4435642A1 DE 19944435642 DE19944435642 DE 19944435642 DE 4435642 A DE4435642 A DE 4435642A DE 4435642 A1 DE4435642 A1 DE 4435642A1
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Rolf Thelen
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    • B01D46/0002—Casings; Housings; Frame constructions
    • B01D46/0012—In-line filters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D46/003—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions including coalescing means for the separation of liquid
    • B01D46/0031—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions including coalescing means for the separation of liquid with collecting, draining means
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    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
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    • B01D53/24—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by centrifugal force
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Description

Die Erfindung betrifft den Bereich der Reinigung von Rauchgasen.
Es ist üblich, Schüttschichtfilter für die Reinigung von Rauchgasen zu benutzen. Dabei kann Kies, Sand, Kalkstein, Koks oder Sonstiges als Schüttgut verwendet werden.
Bei trockenen Rauchgasen sind auf diese Art sehr gute Abscheidewerte von Staub, Dioxinen und Furanen, Schwermetallen wie Quecksilber (Hg) usw. zu erreichen.
Problem
Wird feuchtes Rauchgas durch einen Schüttschichtfilter gelenkt, z. B. aus einer nassen Rauchgaswäsche, so wird das Filtermaterial durch Kondensation feucht bis naß. Dies hat in der Regel nachteilige Wirkungen auf das Abscheideverhalten.
Um diesen Nachteil zu umgehen, werden i.d.R. zwei sehr teure Maßnahmen ergriffen:
1. Aufheizung
Heißeres Rauchgas < 100 °C, hält zwar den Filter trocken, kann aber z. B. bei Benutzung von Koks zu Hot Spots führen, d. h. das Filter wird punktuell durch chem. Reaktion sehr heiß (Selbstentzündung des Adsorbens). Dieser sich selbst verstärkende Prozeß führt ebenfalls zu einem schlechteren Abscheideverhalten. Um dies zu kontrollieren ist zusätzlich ein umfangreiches Überwachungs- und Notkühlsystem erforderlich.
Ein großer Nachteil hierbei ist, daß Hg bei Temperaturen < 100 °C einen hohen Dampfdruck besitzt und gasförmig aus dem Filter entweicht, also sehr schlecht abzuscheiden ist.
2. Rauchgaskühlung
Hier wird das Rauchgas zur Unterschreitung des Taupunktes gekühlt (Kondensation von Feuchte), muß aber im Anschluß wieder aufgeheizt werden, damit sich eine rel. Feuchte < 100% (Sättigung) einstellt.
Eine konventionelle Heizung oder Kondensation nasser Rauchgase ist sehr teuer!
Meine Erfindung der Filterzentrifuge hat in bezug zu den angeführten Punkten folgende Vorteile:
  • 1. Trocknung des Filters durch Austreibung der im Filter kondensierten Flüssigkeit nach dem Prinzip einer Zentrifuge.
  • 2. Vermeidung von Hot Spots und den damit verbundenen Notmaßnahmen und Unterbrechungen im Filterbetrieb, weil die Temperaturen gering bleiben und der Restfeuchtegehalt des Adsorbens definiert regelbar und einstellbar ist.
  • 3. Optimierung des Abscheideverhaltens aller adsorbierbaren Stoffe, insbesondere Dioxine, Furane, Schwermetalle, Staub, leichtflüchtige Kohlenwasserstoffe, . . . durch Einstellung der optimalen Feuchtigkeit (Drehzahlregelung).
  • 4. Energieeinsparungen und Kosteneinsparungen, größere Prozeßsicherheit.
Prinzip
Die Filterzentrifuge wird von einem Elektromotor (1) angetrieben.
Das Rohgas strömt axial in den Filter ein. Durch Rotation des zylinderfömigen Filters wirken die Turbinenschaufeln (2) als zusätzlicher Saugzug. Das Rohgas wird durch die Kohle­ schicht (3) gepreßt. Das Kondensat wird durch die Zentrifugalkraft nach außen geschleudert. Es sammelt sich an der Unterseite und kann definiert weiterbehandelt werden (4). Das gereinigte Gas strömt dann weiter, beispielsweise in einen Kamin.
Ein mögliches Ausführungsbeispiel der Filterzentrifuge wird in der Prinzipskizze wiedergegeben.
Eckdaten für eine mittlere Filterfläche von 20 Quadratmetern:
Höhe des Rotors: 4,6 m,
Durchmesser: 2 m
Dicke der Kohleschicht: 0,6 m
möglicher Werkstoff:
1.4565
da lochfraßbeständig bis 85°C
Mögliche Vorteile
  • - Die Turbinenschaufeln wirken als Saugzug. Der maximale Druckaufbau ist an der Filter­ oberfläche. Durch Drehzahländerung kann der Volumenstrom sowie die Restfeuchte ab­ hängig vom Druckverlust eingestellt werden.
  • - Wegen der trockeneren Kohle ist der Druckverlust geringer. (Energieeinsparung)
  • - Das Filtermaterial wird homogen ausgenutzt.
  • - Es ist keine kostenintensive konventionelle Trocknung (Aufheizung oder Kondensation) erforderlich. (Energieeinsparung)
  • - Die Staubabscheidung ist besser.
  • - Die Hg- und Dioxinabscheidung nimmt wegen deutlich größerer Porosität des filternden Mediums zu.
  • - Durch die vermehrte Kondensation im Filter:
    Zusätzliche Kondensationswärme (besserer Wirkungsgrad) gelöste Schadstoffe liegen im Kondenswasser vor (und nicht mehr im Rauchgas) weniger Korrosion im Kamin (geringere Folgekosten)
  • - Höhere Anlagenverfügbarkeit.
  • - Langfristige Energie- und Kosteneinsparungen.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Austrieb einer flüssigen Phase (z. B. Feuchtigkeit) aus einem Filtermaterial durch Trägheitskräfte (Zentrifugalkräfte), dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil rotiert (Rotor ), wobei:
  • - der Antrieb des Rotors auf jede mögliche Art geschehen kann (elektrisch, hydraulisch, pneumatisch, magnetisch oder Sonstige),
  • - jede mögliche Strömungsrichtung des Gases durch das Filtermaterial denkbar ist,
  • - jede Form der Filterzentrifuge und jede mögliche Art der Ausrichtung und Lagerung der Filterzentrifuge (horizontal, vertikal, schräg) denkbar ist,
  • - jede Rotationsachse, jede Überlagerung verschiedener Rotationsachsen sowie jede zeitliche Änderung der Rotationsbewegung(en) denkbar ist,
  • - das filternde Medium auf jede mögliche Art in dem Filter eingebracht oder befestigt sein kann,
  • - das Filtermaterial hinsichtlich seiner Art und Zusammensetzung,
  • - das zu filternde Medium hinsichtlich seiner Art, Zusammensetzung und Herkunft, sowie
    die aus dem Filtermaterial auszutreibende Phase hinsichtlich ihrer Art, Zusammensetzung und Herkunft
    bedingt durch die allgemeine konstruktive Gestaltung der Filterzentrifuge grundsätzlich keiner Einschränkung unterliegt.
2. Vorrichtung zum Austrieb einer flüssigen Phase (z. B. Feuchtigkeit) aus einem Filtermaterial durch Trägheitskräfte (Zentrifugalkräfte), dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil rotiert (Rotor) und zusätzlich Turbinenschaufeln angebracht sind,
  • - wobei die Turbinenschaufeln an jeder sinnvollen Stelle dieser Vorrichtung befestigt sein können.
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