DE4440489C2 - Vorrichtung und Verfahren zur kombinierten Abscheidung von festen und gasförmigen Schadstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur kombinierten Ab­ scheidung von festen und gasförmigen Schadstoffen.

Die Erfindung findet Anwendung auf dem Gebiet der Luftreinhaltung beim Anfallen von in­ dustriellen Abgasen. Die Filterelemente werden einzeln, reihen- oder sektionsweise in Ge­ häusesystemen angeordnet, mit schadstoffbelasteter Luft beaufschlagt und in Abhängigkeit von der Belastung der abzuscheidenden Schadstoffe regeneriert.

Mit der Entwicklung der Filtermedien und der dafür notwendigen Abreinigungsverfahren haben filternde Abscheider für die Staubabscheidung zunehmend an Bedeutung gewon­ nen. Die erforderlichen Filterelemente wurden den Einsatzfällen angepaßt und entspre­ chend geometrisch gestaltet. Damit kommen filternde Abscheider für die Feststoffabschei­ dung in nahezu allen Industriezweigen zum Einsatz und können die geforderten Abscheide­ leistungen mit unterschiedlichem Aufwand problemlos erreichen.

Die aus industriellen Prozessen emittierenden Gefahrstoffe beinhalten neben den staubförmigen meist auch gasförmige Verunreinigungen, die je nach Gefahrstoffkonzentra­ tion und -art bisher erforderlichenfalls in einer 2. Abscheidevorrichtung eliminiert werden mußten. Dieses gesonderte Anlagensystem erfordert zusätzlichen Platzbedarf, höhere In­ vestitionskosten und einen erhöhten Wartungsaufwand.

Für bestimmte gasförmige Substanzen wurde auch der an den Filterelementen abgeschie­ dene Staub für die sorptive Abscheidung genutzt und ggf. durch dosierte Zugabe von Sorp­ tionsmitteln weiter verbessert. Vor allem für die Heißgasabscheidung (Feuerungsanlagen) werden gegenwärtig Sorptionshilfen dem verunreinigten Gas zugegeben, wobei die Reak­ tionen größtenteils im strömenden Gasstrom ablaufen und als mehr oder weniger gesättig­ tes Adsorbens gemeinsam mit dem Staub im anschließenden Abscheider eliminiert werden. Die Temperaturen der Gasströme liegen dabei zwischen 150 und 250°C. Es handelt sich dabei um nichtreversible Chemisorptionsprozesse.

Im Temperaturbereich bis etwa 100°C werden regenerierbare, hochaktive Adsorptions­ schichten eingesetzt. Vor allem für geringe gasförmige Gefahrstoffkonzentrationen wird der Aufwand der o.a. 2. Abscheidestufe als gesonderte Vorrichtung sehr hoch. Die getrennte Vorrichtung ist jedoch notwendig, weil effektive Desorptionstemperaturen teilweise oberhalb von 150°C liegen.

Für den kontinuierlichen Betrieb beider Abscheidestufen darf ein jeweils anströmbedingter Druckverlust nicht überschritten und ein abscheidebedingtes Reaktionspotential nicht unter­ schritten werden. Deshalb ist eine kontinuierliche Regeneration beider Filterstufen zwin­ gend notwendig. Die bisherigen Abscheidevorrichtungen konnten diese Forderungen in einer Baueinheit nicht erfüllen, weil die dafür erforderlichen Filterelemente nicht verfügbar waren.

Das Abreinigen der Filterelemente erfolgt durch Klopfen, Vibrieren, Spülen oder Pulsen. Vor allem das Druckluftimpulsverfahren hat in den letzten Jahren infolge seiner Effektivität den Vorzug gegenüber den anderen erhalten.

Die Desorption der Adsorptionsschichten erfolgt wie o.a. durch Gegenspülungen mit Heiß­ luft oder Heißdampf. Dabei werden die zu desorbierenden Schichten vom zu reinigenden Gasstrom getrennt und außer Betrieb genommen. Mindestens eine Sektion muß dabei für den reinen Desorptionsvorgang zur Verfügung gestellt werden. Damit steht der Abscheider für den Abscheidevorgang nur teilweise oder gar nicht zur Verfügung.

Vor allem für niedrige Konzentrationen ist der erforderliche Aufwand meist undiskutabel, so daß aus Kostengründen diese Abscheidestufe weggelassen wird und die gasförmigen Ge­ fahrstoffe ungehindert in die Atmosphäre abgeleitet werden.

Aus der DE 31 52 436 A1 ist ein Reiniger zum Entfernen von Partikelstoff aus der Luft bekannt, bei dem mehrere taschenförmige Filterelemente nebeneinander angeordnet sind. Die Filterelemente bestehen aus gefalteten Papierfiltermedium, das zwischen perfo­ rierten Platten angebracht ist. Die Reinigung der Filterelemente erfolgt durch einen Luft- Hochgeschwindigkeitsstrom mit Luft-Umkehrpuls. Eine Abscheidung gasförmiger Verunrei­ nigungen ist bei dieser Ausführungsform nicht vorgesehen.

In dem DE 82 32 592 U1 wird ein Schwebstoff- und Geruchsfilter vorge­ schlagen, bei dem ein Feinfilterflies mit einem Grobflies kombiniert ist, wobei die Fasern des Grobflieses mit einem sogenannten verdunstungsfähigen Adsorbens beschichtet sind. Der­ artige Filter sind für eine Regenerierung nicht geeignet und müssen nach einer bestimmten Betriebszeit ausgewechselt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filterelement zu entwickeln, das in einer Baueinheit feste und gasförmige Gefahrstoffe abscheidet und die Regeneration beider Filterstufen ermög­ licht und ein Verfahren dazu anzugeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung nach Anspruch 1 und dem Verfahren nach Anspruch 3 sind in jeweils einem Unteranspruch angegeben.

Die geometrische Form derartiger Filterelemente kann schlauch-, patronen-, taschen-, kas­ setten- oder flächenförmig sein. Das Einleiten der Druckluftimpulse oder der Spülluft erfolgt über den Filterelementeinnenraum (Reingasseite).

Die Desorption der Adsorptionsschichten erfolgt über eine Wärmequelle, die ebenfalls im Innenraum der Filterelemente oder dort angeordnet ist, wo die erforderliche Wärmemenge von außen in den Innenraum zugeführt wird. Der Desorptionsstrom wird über einen Regel­ mechanismus im Gegenstrom durch das Filterelement geleitet und in einem gesonderten Kleingerät eliminiert. Die Desorptionsströme werden auf max. 20 g/m³ aufkonzentriert, ihr Volumen ist damit wesentlich geringer als das der zu reinigenden Hauptströme. Bei Kombi­ nation der Desorption mit einem Druckluftimpuls-, ggf. auch mit einem Spülluftabreini­ gungsverfahren, kann diese Luftmenge sofort zur Kühlung der Adsorptionsschichten ge­ nutzt werden, so daß die Desorptionszeit entscheidend verkürzt wird. Im Zusammenhang mit einem schnell reagierenden Aufheizverfahren reduziert sich die Desorptionszeit auf sehr kurze Unterbrechungen für die Filterphase. Damit kommt man dem üblichen Betrieb mit filternden Abscheidern und Druckluftimpulsabreinigung sehr nahe.

Derart konzipierte Filterelemente können ähnlich den konventionellen direkt in ein filterndes Abscheidegehäuse installiert werden. Der Aufwand für eine gesonderte Vorrichtung entfällt.

An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung erläutert. Die Abbildung zeigt den mögli­ chen Aufbau eines erfindungsgemäß gestalteten patronenförmigen Filterelementes. Es ist auch möglich, die Filterelemente waagerecht im Abscheider anzuordnen.

Das zu reinigende Gas durchströmt das Filterelement 4 vom Rohgasraum 1 zum Reingas­ raum 2. Die erste, äußere Filterstufe besteht aus temperaturbeständigen, möglichst dünn­ wandigen Filtermaterial. Das können textilähnliche, faserkeramische oder metallische Mate­ rialarten sein. Im dargestellten Beispiel wird ein spezielles Drahtgewebe eingesetzt, das zu einer Filterpatrone sternförmig gefaltet ist. Die Sorptionsschicht 5 besteht aus hochwirksa­ men Adsorptionsmaterial, das geschüttet oder verfestigt am Filterelement 4 angeordnet ist. Die Desorptionswärmequelle 6 ist nach dem Beispiel ein Infrarot-Stahler. Die Abreinigung der staubförmigen Schadstoffe erfolgt über die im Reingasraum 2 angeordnete Druckdüse 7 und den Injektor 8, der über einen Ringspalt 9 Sekundärluft ansaugt.

Die Abreinigung der Staubabscheidestufe erfolgt in Abhängigkeit des Druckverlustes vom Abscheider oder von den Filterelementen. Die Desorption wird in Abhängigkeit von dem Sättigungsgrad der Adsorptionsschicht gesteuert. Dabei wird der IR-Strahler kurzzeitig in Betrieb genommen und die Adsorptionsschicht aufgeheizt. Der äußere metallische glatte oder gefaltete Mantel bewirkt dabei eine vorteilhaft wirkende Wärmereflexion. Abgeschlos­ sen wird der Desorptionsvorgang mit dem Einleiten eines oder mehrere Druckluftimpulse zum schnellen Kühlen der Adsorptionsschichten und damit einer schnellen Inbetriebnah­ men der jeweiligen Filterelemente.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur kombinierten Abscheidung von festen und gasförmigen Schadstoffen, bei der die Filterelemente periodisch im Gegenstrom zum Rohgasstrom durch Druckluftimpulse bzw. Spülluft abgereinigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente aus perforiertem, flächigem und thermostabilem Material bestehen und auf der Reingasseite mit einer Sorptionsschicht versehen sind, und daß reingasseitig eine oder mehrere Desorpti­ onswärmequellen zur thermischen Regenerierung der Sorptionsschicht angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flächige Material der Filterelemente glatt, gewellt oder gefaltet sein kann.

3. Verfahren zur kombinierten Abscheidung von Stäuben und gasförmigen Schadstoffen mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Regenerierung der Sorptionsschicht vor dem Abreinigen des Staubes durchgeführt wird, wobei auch zwischenzeitliches Abreinigen des Staubes ohne Regenerierung der Sorptionsschicht erfolgen kann.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung der Sorptions­ schicht vorzugsweise durch den Druckluftimpuls bzw. die Spülluft erfolgt.