DE69317663T2 - Methode und vorrichtung zur abtrennung von teilchenförmigem material aus brenngasen - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Abscheidung von Partikelmaterial aus brennbaren Gasen. Im besonderen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Nutzung einer Filtervorrichtung für brennbares Gas, die gasdurchlässige Filterelemente und Mittel zur periodischen Reinigung die Filterelemente umfaßt.
• Bei der Vergasung von Kohle, Öl, Biomasse oder anderen fossilen Brennstoffen oder bei anderen Anwendungen, die andere reaktive Gase unter atmosphärischen oder druckbeaufschlagten Bedingungen nutzen oder erzeugen, ist oft eine Filterung des erzeugten synthetischen Gases vor der Verwendung des Gases zur Verbrennung, Chemikalienherstellung oder anderen Anwendungen erforderlich.
• Besonders moderne Vergasungsmethoden haben in einem Bedarf an Partikelabscheidern resultiert, die wirksam und zuverlässig Partikelmaterial aus Gasen, im allgemeinen Hochtemperatur-, Hochdruck-Produktgasen abzuscheiden vermögen. Bei Wirbelschicht-Vergasungsprozessen werden Feinstaub, wie feines festes Bettmaterial, Flugasche, nichtreagierter Brennstoff und sogar reaktiver Absorbens (z.B. zur Schwefelbindung) durch die abgezogene Hochtemperatur-, Hochdruck- Produktgasen aus der Vergasungskammer mitgeführt. Die Feststoffe müssen aus den Gasen abgeschieden werden und werden in der Regel zurück in die Vergasungskammer geführt.
• In modernen Kombizyklus-Kraftwerken, wo heiße Gase in Gasturbinen entspannt werden, sind wirksame Reinigungssysteme der Gase wesentlich für einen zuverlässigen Betrieb der Gasturbinen, weil sogar feines Partikelmaterial in den Gasen schwere Erosion und Ablagerungen der Turbinenschaufeln hervorruft.
• Die derzeitige Sorge um die Luftverschmutzung hat zum anderen auch eine Nachfrage nach wirksamen Entstaubern mit erhöhter Kapazität geweckt. Filterung kann dazu eingesetzt werden, in den Gasen enthaltene, mitgeführte Partikel, Aerosole oder andere Feststoffe oder Flüssigkeiten aufzufangen, um ein reineres Produktgas zu erzeugen.
• Es werden verschiedene Typen von Absperrfiltern eingesetzt, um die erforderliche zuverlässige Abscheidung festen Partikelmaterials aus Gasen zu erreichen. In den letzten Jahren ist aus gasdurchlässigen Filtern aus Keramik oder Superlegierungen eine reelle Alternative zu konventionellen Abscheidern geworden (wie z.B. konventionellen Gewebefilterkammern, die hauptsächlich zur Reinigung von Gasen mit mäßigeren Temperaturen eingesetzt werden). Durch Filter aus Keramik und Superlegierungen ist es möglich, Partikelmaterial aus brennbaren Hochtemperatur-, Hochdruckgasen abzuscheiden. Diese aus porösen Superlegierungen oder Keramik gefertigten Filterabscheider können in wesentlich kompakte und einfache Systeme eingebaut werden, insofern als sie sehr hohen Temperaturverhältnissen standhalten und nicht durch Kühlflächen oder feuerfeste Auskleidungen geschützt werden müssen, und die Filter sehr leicht in druckbeaufschlagte Systeme integriert werden können.
• Der Einsatz von Absperrtiltern, keramischen Filtern wie auch konventionellen Tuchfiltern zur Abtrennung von Teilchen aus staubbeladenen Gasen, erfordert periodische Reinigung des Filters. Während des Betriebs sammelt sich ein Staubkuchen auf der Oberfläche der Filtermittel an. Ein Teil der Staubteilchen verstopft die Poren oder Gasdurchlässe des Filters, und der Rest bildet einen kompakten Kuchen, der rapide auf der Obertläche des Filters mit daraus resultierendem Rückgang des Wirkungsgrads oder sogar Blockierung des Filtervorgangs entsteht. Wenn sich große Staubmengen auf der Filterobertläche angesammelt haben, baut sich zwischen den beiden Seiten des Filters eine große Druckdifferenz auf, und es ist ein erhöhter Druck, d.h. mehr Energie, zum Durchfließen desselben erforderlich. Der Druckabfall über die Filtermittel nimmt zu, bis das Filtermittel regeneriert wird, um die auf der Filteroberfläche angesammelten Materialien zu entfernen, so daß der Filterprozeß über eine längere Betriebsperiode fortgesetzt werden kann.
• Konventionelle Tuchfilter sind durch Schütteln, Umrühren, Vibration oder sogar Bürsten oder Schaben gereinigt worden, wodurch auf dem Filtermittel angesammelte Staubablagerungen abgelöst werden. Starre keramische Filter für hohe Temperaturen, wie z.B. lange, dünne keramische Rohrfilter, können sehr zerbrechlich sein und folglich durch solche Handhabung beschädigt werden.
• Ein Verfahren zur Regenerierung von Filterelementen besteht darin, daß die Filterelemente einem kurzen oder lange anhaltendem Hochdruckimpuls von Gas in der zur normalen Gasströmung durch das Filter umgekehrten Richtung periodisch ausgesetzt werden. Dieser Gasrückfluß oder Schockwelle, die sich aus einer augenblicklichen Anderung der Strömungsrichtung oder des Volumens des Gases ergibt, hat das Ablösen des Staubkuchens von der Filteroberfläche zur Folge und ermöglicht die Beseitigung des Staubs aus dem System. Dieses Reinigungssystem ist als Rückspülung, Rückflußreinigung oder "Rußblasen" des Filters bekannt.
• Bei der für starre keramische Filter ausgewählten Reinigungstechnik handelt es sich gewöhnlich um Rücktlußreinigung oder Rückspülung. Während der Rückflußreinigung ist der Hauptabscheideprozeß im abzureinigenden Filterelement-Abschnitt für kurze Zeit angehalten, damit das gereinigte Gas zurück durch das Filter fließen kann.
• Druckluft oder Hochdruckdampf sind die bei der Rückspülung verwendeten Standardmedien. Filterrohre werden durch periodische Injektion von Preßluft in die Rohre gereinigt. Die Preßluftimpulse lösen Staub von der Außenfläche der Filterrohre ab. Jedes Filterrohr kann einen eigenen Druckluftinjektor haben, oder es muß ein gemeinsamer beweglicher Injektor für mehrere Rohre benutzt werden, um die Reinigung aller Filterrohre sicherzustellen. Das US-Patent Nr.4,468,240 zeigt einen Filterabscheider mit einer Filter-Reinigungsvorrichtung des oben erwähnten Typs.
• Beachtung findet ebenfalls das Impulsreinigungssystem aus der Europäischen Patentanmeldung EP-A-0 475 062.
• Im Dokument WO 91/00769 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Abscheidung von Partikelmaterial aus Hochtemperaturgasen dargestellt, welches Dokument die Lage der Rückspüldüsen innerhalb des Filterbehälters zeigt, welches Dokument sich jedoch auf die Filterung von nichtreaktiven Gasen bezieht.
• Wenn die Filterung bei völlig oxidierten oder nichtreaktiven Gasen erfolgt, können Luft oder Dampf sehr wirksam zur Rückspülung des Filters sein. Bei Anwendungen, wie etwa der Beseitigung von Partikeln aus reaktiven Gasen, wie z.B. brennbarem synthetischem Gas, das aus der Vergasung von Biomasse, Kohle, Öl, oder anderen Substanzen herrührt, ist es jedoch gefährlich, Luft oder Dampf zur Rückspülung des Filters zu benutzen. Luft, besonders auf hoher Temperatur, kann unkontrollierbar und gewaltsam mit dem brennbaren Gas reagieren und ein Feuer oder eine Explosion verursachen. Auch Dampf könnte mit dem Gas reagieren und an bestimmten, in Filtern verwendeten keramischen Materialien Schäden hervorrufen.
• Man hat vorgeschlagen, Filter mit gasförmigem Filtrat, d.h. im Filter bereits gereinigtem Gas, als Rückspülmittel abzureinigen. Bei solchen Prozessen wird der Rohgaszulauf zur Filtervorrichtung durch den Einsatz mechanischer Ventile gesteuert, deren Durchfluß abgesperrt wird, unmittelbar bevor das Filtrat durch das Filter zurückgepreßt wird. Komplizierte Rohrleitungs und Ventilsysteme sind notwendig, um gereinigtes Gas rückwärts durch das System zu zwingen, und können somit nur schwerlich in einer kommerzieller Umgebung verwirklicht werden. Erhebliche Schwierigkeiten hat man im Zusammenhang mit den mechanischen Ventilen beobachtet, die notwendig sind, um die Zulaufleitungen für Rohgas und Filtratleitungen frequent zu öffnen und schließen. Eine große Anzahl dieser Ventile ist insbesondere dann erforderlich, wenn verschiedene Filterrohre oder Filterabschnitte getrennt rückgespült werden sind, und der Betrieb des Filtersystemes wird sehr kompliziert.
• Filtermethoden, die sich einer großen Anzahl von Ventilen bedienen, können wegen erhöhter Erosion und Korrosion im Hochtemperaturbetrieb besonders dann nicht eingesetzt werden, wenn das Gas Dämpfe von niedrigschmelzenden Alkalien oder Metalle enthält.
• Im US-Re-Patent Nr. 24,954 hat man ferner vorgeschlagen, starre Filter rückzuspülen, indem kleine Mengen von Luft und explosionsartig brennendem Gas zur stromabwärts gelegenen Seite des Filtermitteis eingeführt werden, wodurch eine scharfe Explosion verursacht und eine Schockwelle ausgelöst wird zur Ablösung des auf dem Filtermittel angesammelten Filterkuchens. In vielen Umgebungen, etwa einem Kombizyklus-Kraftwerk, ist dies kein sicheres Verfahren.
• Die Erfindung will ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Filterung von brennbaren, Feinpartikel enthaltenden Gasen schaffen, indem die Nachteile der bekannten Filterflächen-Reinigungssysteme bei der Reinigung von brennbaren Gasen minimiert werden. Die Erfindung will ein sicheres Verfahren zur Reinigung von Filtermitteln, die zur Filterung von brennbaren Gasen eingesetzt werden, und ein wirksames Verfahren zur Reinigung von brennbaren Gasen bieten, womit sich bestehende Filter leicht nachrüsten lassen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 zur Reinigung von brennbarem Gas mit einem Filter und Reinhaltung des Filters vorgesehen. Das Verfahren umfaßt folgende Schritte: (a) Leitung von brennbarem, partikelbeladenem Gas bei einem ersten Druck durch das Filter, wobei zumindest etwas von dem Gas das zu reinigende Filter durchtließt und Partikel sich auf einer schmutzigen Oberfläche des Filters ansammeln, während gereinigtes brennbares Gas durch eine reine Oberfläche des Filters austritt. (b) Periodisches oder intermittierendes Pressen von Rückspülgas bei einem zweiten Druck, der höher als der erste Druck ist, durch die reine Oberfläche des Filters, um auf der schmutzigen Oberfläche des Filters angesammelte Partikel abzulösen. Und (c) Zusammenführung des Rückspülgases mit dem gereinigten brennbaren Gas und Leitung der Mischung derselben zu einer Verwendungsstelle. Schritt (b) wird bei Verwendung eines kurzkettigen Kohlenwasserstoffgases, wie z.B. Methan, Äthan, Propan oder Butan durchgeführt.
• Ms weiteren Schritt (d) kann es ferner die Flash-Injektion einer unter Druck gespeicherten Flüssigkeit (wie z.B. von Flüssig-Methan, -Äthan, usw.) in ein reines brennbares Gas mit anschließender Durchführung von Schritt (b) mit dem Gas geben. Schritt (b) kann durchgeführt werden, indem das reine brennbare Gas durch ein Venturi und dann durch das Filter geleitet wird. Das Gas für das Venturi kann aus einem Behälter (zum Beispiel Gasspeicher) gespeist werden, indem ein zwischen Behälter und Venturi angeschlossenes Ventil automatisch periodisch oder intermittierend geöffnet wird. Das zusammengeführte reine brennbare Gas und gereinigte brennbare Gas können an der Verwendungsstelle verfeuert werden.
• Die Erfindung umfaßt auch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 13 zur Filterung von partikelbeladenem brennbarem Rohgas über lange Zeiträume. Die Vorrichtung umfaßt: Ein Hauptgefäß mit einem Einlaß für brennbares Rohgas und einen Auslaß für gereinigtes brennbares Gas; eine Vielzahl von Filterelementen, die in dem Gefäß angeordnet sind und auf einer ersten Seite derselben mit dem Einlaß, und auf einer zweiten Seite derselben mit dem Auslaß betrieblich in Verbindung stehen, Mittel zur periodischen oder intermittierenden Erzeugung von Impulsen reinen Rückspülgases durch die Filterelemente zur Reinigung derselben, welche Impulsorgane eine in dem Gefäß angeordnete Düse, einen Druckhaltebehälter für überatmosphärischen Druck, welcher Behälter reines brennbares, druckbeaufschlagtes Gas in Form eines kurzkettigen Kohlenwasserstoffs enthält und außerhalb des Gefäßes angeordnet ist, und ein Ventil zwischen Düse und Druckhaltebehälter umfassen.
• Die Impulsorgane können ferner ein Venturi umfassen, das innerhalb des Gefäßes in betrieblicher Verbindung mit der Düse angeordnet ist. Das Gefäß kann vertikal angeordnet sein, und falls, so ist auch die Düse, wobei dann reines brennbares Gas aus der Düse abläuft und aufwärts durch das Venturi geleitet wird. Eine Vielzahl von Trichtern kann innerhalb des Gefäßes unter den Filterelementen angeordnet sein fürs Auffangen von Partikeln, die aus dem brennbaren Rohgas abgeschieden werden. Das Gefäß kann einen betrieblich mit einem Verdichter verbundenen Gasspeicher umfassen. Die Filterelemente sind vorzugsweise Rohre aus Keramik oder einer Superlegierung.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht ein sicheres Verfahren zur Reinigung von Filtern darin, zur Rückspülung ein Gas zu verwenden, das mit dem zu filternden Gas ähnliche Eigenschaften hat und das leicht und ökonomisch bezogen werden kann. Besonders können bei der Reinigung von Filtern, die zur Aulbereitung von brennbaren Gasen eingesetzt werden, Substanzen wie z.B. Erdgas (Methan), Äthan, Propan, Butan, Flüssiggas (LPG) oder andere brennbare Gase zur Rückspülung verwendet werden. Diese Gase werden im Laufe des Rückspülprozesses mit dem gefiltertem Gas vermischt und werden ein Bestandteil des Produktgases.
• Das brennbare zur Rückspülung verwendete Gas soll auf einen Druck komprimiert werden, der ausreicht, den Betriebsdruck des Filters zu überwinden und die Reinigung der Filtermittel mit Erfolg zu bewerkstelligen. Ein Lagerbehälter (Reservoir) kann als Gasspeicher benutzt werden, um Gas mit konstantem Druck bereit zu halten. Schnellwirkende Ventile (wie Kugel- oder Magnetventile) werden zur Regelung der Frequenz und Dauer der Rückspülung eingesetzt.
• Wenn infolge des auf der Filteroberfläche angesammelten Feststoffs der Druckabfall über die Filtermittel ein Niveau erreicht, wo Regenerierung/Reinigung erforderlich ist, wird der Rückspülimpuls erzeugt, der in Reinigung der Filteroberfläche und Reduktion des Druckabfalls resultiert, wodurch der Betrieb des Filters fortgesetzt werden kann.
• Die Reinigung von Filtermitteln durch Rückspülung kann automatisch eingeleitet werden, wenn der Druckabfall über die Filtermittel einen eingestellten Wert übersteigt. Der Rückspülprozeß wird in notwendigen Zeitabständen wiederholt, um einen stabilen, ununterbrochenen Betrieb des Filters aufrechtzuerhalten.
• Es ist ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß ein unkonventionelles Gas zur Rückspülung benutzt wird. Luft und Dampf sind die für diese Anwendung verwendeten Standardsubstanzen. Der vorliegenden Erfindung zufolge wird ein stabiles, reines brennbares Gas in Form eines kurzkettigen Kohlenwasserstoffgases zur Reinigung von Filtern verwendet, die zur Entstaubung von brennbarem oder reaktivem synthetischem Gas eingesetzt werden. Dem zu reinigenden Produktgas wird kein Sauerstoff zugesetzt (und in ihm ist keine bedeutende Menge davon vorhanden), wodurch das Risiko von Feuer oder Explosion im Filter oder Beeinträchtigung von zum Beispiel keramischen Filterelementen eliminiert werden. Dampf, falls welcher dem System zugeführt wird, wird nur deshalb zugesetzt, weil es für andere Prozeßzwecke notwendig ist und jene Dampfmenge wegen des Reinigungsbedarfs der Filter nicht ergänzt wird.
• Während des Rückspülprozesses wird das Erdgas oder andere brennbare kurzkettige Kohlenwasserstoffgas mit dem Produktgas vermischt und schließlich mit ihm verbrannt oder sonst verwendet. Somit kann der Heizwert des Rückspülgases wiederverwertet werden, wenn das Produktgas verbrannt oder genutzt wird. Dadurch wird die Verwendung brennbaren Gases zur Rückspülung ökonomisch vertretbar.
• Die Einleitung von Rückspülgas aus einem externen Gasspeicher in einen Injektor auf der Reingasseite eines Filtergehäuses wird sehr leicht bewerkstelligt und kann in ein bereits bestehendes Filtersystem auf einfache Weise nachträglich eingebaut werden. Der Druck des Rückspülgases kann leicht nach Bedarf und Typ des verwendeten brennbaren Gases gewählt werden. Getrennte kleine Gasspeicher können gewünschtenfalls leicht zur Reinigung von Filterrohren in getrennten Abteilen der Filterkammer arrangiert werden.
• Es ist eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für sichere und wirksame Reinigung von Filtern, wie z.B. Filtern aus Keramik und Superlegierungen für brennbare Gase zu sorgen. Diese und andere Aufgaben der Erfindung gehen aus der ausführlichen Beschreibung der Erfindung und den beigefügten Ansprüchen hervor.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• FIGUR 1 zeigt einen schematischen Vertikalschnitt durch eine Filtereinheit zur Reinigung von brennbaren Produktgasen, wobei die Erkenntnisse aus der Erfindung zur Anwendung kommen;
• FIGUR 2 ist ein schematischer Horizontalschnitt durch die Mitte der Filtereinheit von FIGUR 1, entlang Linien 2-2 derselben; und
• FIGUR 3 ist ein schematischer Vertikalschnitt durch eine zweite beispielhafte Ausführungsform der Filtereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Durch das Bezugszeichen 10 ist in den FIGUREN 1 und 2 generell eine Filtereinheit zur Reinigung von brennbarem Produktgas dargestellt. Der Reaktor 10 umfaßt ein Haupt-Druckgefäß 12 mit einem Rohgaseinlaß 14 und einen Rohgasraum 16 in seinem oberen Teil sowie einen Auslaß 18 für abgeschiedene Partikel und einen Reingasauslaß 20 in seinem unteren Teil. Die Filter im Druckgefäß umfassen eine Vielzahl vertikaler, paralleler, hohler röhrentörmiger Filterelemente 22, die an den beiden Enden porös und offen sind. Beim Material, aus dem die Filterelemente gefertigt sind, kann es sich um ein keramisches Material oder eine Superlegierung oder eine Kombination derselben handeln, wobei die Filterrohre als solche wohlbekannt sind (siehe zum Beispiel die Europäische Patentanmeldung EP-A-0 475 062).
• Die Filterelemente 22 sind durch zwei Stützplatten 24 und 26 abgestützt Die oberen Enden 28 der Filterelemente 22 öffnen sich in den Rohgasraum 16, so daß das Innere der Filterelemente die schinutzige Seite der Filterelemente ist, während der Reingasauslaß 20 mit dem Reingasraum auf der Außenseite 30 der Filterelemente in Verbindung steht.
• Im unteren Teil des Gefäßes ist ein ringförmiger Trichter 32 oder eine Vielzahl von halbringförmiger Trichtern 32 mit den unteren offenen Enden der Filterrohre 22 verbunden. Die Trichter 32 fangen im Filter 10 aus dem Rohgas abgeschiedene Teilchen auf. Die Trichter 32 sind mit den Ablässen 18 zur Ableitung der aufgefangenen Partikel verbunden.
• In der Mitte der unteren Stützplatte 26 ist ein Auslaßkanal 34 für gereinigtes Gas arrangiert, der sich bis in die Filterkammer hinein oder zur Reingasseite 30 erstreckt. Der Auslaßkanal 34 für gereinigtes Gas ist ferner mit dem Auslaß 20 für gereinigtes Gas im Boden des Gefäßes verbunden.
• Das Eintrittsende des Auslaßstutzens 34 für gereinigtes Gas ist als Venturi 36 mit einem Kehlabschnitt 38 ausgebildet. Ein verhältnismäßig kleines Rohr, das einen Gasinjektor 40 bildet, ist im Auslaßkanal 34 für gereinigtes Gas angeordnet, um die Reingasseite 30 periodisch mit Hochdruck-Rückspülgas durch die Kehle 38 zu beaufschlagen. Der Hochdruckgasstrahl 40 bewirkt einen Rückfluß von Reinigungsgas durch die Filterelemente 22.
• Der Gasinjektor 40 ist über Rohr 42 und Ventil 44 mit einem Gasspeicher 46 verbunden, der brennbares Hochdruckgas in Form eines kurzkettigen Kohlenwasserstoffgases enthält. Der Gasspeicher 46 ist über einen Kanal 48 mit einem kleinen Verdichter 50 fürs Komprimieren des Reinigungsgases verbunden. Gas wird dem Verdichter 50 im Zulaufkanal 52 zugeführt.
• Im erfindungsgemäßen Betrieb wird ein normalerweise ununterbrochener Rohgasstrom bei einem ersten Druck durch Einlaß 14 in das Druckgefäß 12 eingeführt. Das Rohgas fließt vom Raum 16 in die rohrförmigen Filterelemente 22, wobei Reingas die porösen Wände der Filterelemente 22 durchdringt und in den Reingasraum 30 außerhalb der Filterelemente 22 fließt. Feinstaub wird aus dem Rohgas auf der Innenseite der Filterelemente 22 abgeschieden, wobei sich ein Teil davon auf den Filteroberflächen ansammelt und ein Teil abwärts in die im unteren Teil des Gefäßes 12 angeordneten Trichter fließt. Teilchen werden durch Auslässe 18 aus den Trichtern 32 abgeleitet.
• Gereinigtes Gas wird aus dem Gefäß durch den Auslaßkanal 34 für Reingas abgeleitet. Wenn der Druckabfall über das Filter ein bestimmtes Niveau übersteigt, das automatisch gemessen werden kann, wird ein Ventil 44 geöffnet und druckbeaufschlagtes brennbares, kurzkettiges Kohlenwasserstoffgas, wie Erdgas, mit einem zweiten Druck, der höher als der erste Druck (zum Beispiel zumindest ungefähr zweimal so hoch) ist, aus dem Gasspeicher 46 durch den Gasinjektor 40 in den Venturibereich 38 des Reingas-Auslaßkanals 34 intermittierend eingedüst. Bei Bedarf kann die Rückspülung mit Gas selbstverständlich periodisch oder intermittierend, ohne jede Überwachung des Druckabfalls, mittels einer konventionellen Steuerung 45 gesteuert eingeleitet werden. Das eingedüste Gas bewirkt einen Gasimpuls, der sich durch die Filterelemente von der Reingasseite zur Rohgasseite fortpflanzt, wodurch auf der Filterobertläche auf der Rohgasseite angesammelte Partikel abgelöst werden. Der Rückspülimpuls ist gewöhnlich von sehr kurzer Dauer, zum Beispiel 0,05 bis 1, Sekunden (vorzugsweise ungefähr 0,3 bis 0,5 Sekunden), wonach das Ventil 44 schließt. Die Menge des zur Reinigung erforderlichen Gases beträgt ungefähr 1 bis 5 5 % des Gesamt-Gasstroms, der kontinuierlich erfaßt wird. Mehr Rückspülung ist erforderlich, falls das Produktgas sehr schmutzig ist, und maximal sind ungefähr 20 % vom gesamten Produktgas-Durchsatz Rückspülgas.
• Die Temperatur des Rückspülgases spielt keine entscheidende Rolle. Sie sollte bloß in einem Bereich liegen, wo sie die Vorrichtung nicht beschädigt oder den Prozeß beeinträchtigt.
• Zusätzliches druckbeaufschlagtes Gas kann vom Verdichter 50 in den Gasspeicher 46 eingeführt werden. Bei Verwendung von handelsüblichen brennbaren Gasen, wie Äthan, Propan oder dergleichen, können bereits gefüllte Gasspeicher oder -behälter benutzt werden und leere Behältnisse nach Bedarf gegen volle ausgetauscht werden (siehe zum Beispiel die Behältnisse 54 in FIGUR 3).
• Sowohl gereinigtes Produktgas als auch Rückspülgas fließen während der Rückspülung durch die Filterelemente 22. Das zur Rückspülung verwendete brennbare Gas wird im Reingasraum 30 mit dem Produktgas vermischt. Das gemischte Gas kann mit dem reinen Produktgas zum Beispiel in einer Gasturbine oder Feuerung zur Rückgewinnung von Energie daraus verwendet werden.
• Das Druckgefäß 12 kann bei Bedarf durch mehrere Stützplatten unterteilt sein, wobei jede Filterkammer und jeder Reingasraum zwischen den jeweils benachbarten Stützplatten ihren eigenen Gasinjektor hat, der mit einem getrennten Gasspeicher verbunden ist. Der Gasdruck in den Speichern kann nach Bedarf variiert werden. Wie zum Beispiel aus der Ausführungsform von FIGUR 3 ersichtlich ist (wo die mit den von FIGUR 1 und 2 vergleichbaren Bauteile durch die gleichen Bezugszeichen, jedoch mit einer vorangehenden "1", dargestellt sind), ist eine Vielzahl vertikal beabstandeter Sätze von Filterelementen innerhalb eines einzigen vertikal angeordneten Reaktorbehälters 112 vorgesehen, deren jeder eine damit verbundene Düse 140 aufweist zur Leitung reinen brennbaren Gases anfangs vertikal aufwärts und anschließend durch die Reinseite der Filterelemente 122, um auf den schmutzigen Oberflächen der Filterelemente 122 angesammelte Partikel zu entfernen: Ventile 144, die zum Beispiel durch eine Steuerung 145 periodisch oder intermittierend - entweder automatisch nach Zeit oder automatisch als Reaktion auf einen abgetasteten Zustand (wie Filter-Gegendruck) oder manuell betätigt werden - erzeugen Impulse reinen brennbaren Gases aus Behältern 54. Die Behälter 54 können Standardflaschen oder ähnliche Behältnisse für brennbares Gas unter Druck sein. Wahlweise kann der Behälter 56 - wie aus dem unteren Teil von FIGUR 3 zu ersehen ist - für ein brennbares verflüssigtes Gas (zum Beispiel LPG) über ein Ventil 57 mit der Düse 140 verbunden sein. Das Ventil 57 und/oder die Düse 140 sind derart konstruiert, daß sie dem verflüssigten Gas aus Behälter 56, das in das Gas flash-injiziert wird, standhalten, bevor die reinen Oberflächen der Filterelemente 122 damit beaufschlagt werden.
• Die Erfindung läßt sich auf verschiedene Filtertypen, zum Beispiel jene mit Kerzen- Filterelementen oder jene mit Monolith-Filterelementen oder sogar mit Gewebefilterkammern anwenden.
• Während die Erfindung im Zusammenhang mit dem beschrieben worden ist, was derzeit als die praktischste und bevorzugteste Ausführungsform betrachtet wird, soll es verstanden werden, daß die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsform beschränkt werden soll, sondern im Gegenteil verschiedene Modifikationen und entsprechende Anordnungen einschließen soll, die vom Schutzumfang der beigefügten Ansprüche erfaßt werden.

Claims (19)

1. Verfahren zur Reinigung brennbaren Gases mit einem Filter und Reinhaltung des Filters, folgende Schritte umfassend:

(a) Leitung von brennbarem partikelbeladenem Gas bei einem erstem Druck durch das Filter, wobei sich Partikel auf einer schmutzigen Oberfläche des Filters ansammeln, während gereinigtes brennbares Gas durch eine reine Oberfläche des Filters abfließt;

(b) periodisches oder intermittierendes Pressen von Rückspülgas mit einem zweiten Druck, der höher als der erste Druck ist, durch die reine Filteroberfläche, um auf der schmutzigen Oberfläche des Filters angesammelte Partikel abzulösen; und

(c) während oder nach Durchführung von Schritt (b) Zusammanführung des Rückspülgases mit dem gereinigten brennbaren Gas und Leitung der Mischung derselben zu einer Verwendungsstelle, dadurch gekennzeichnet. daß Rückspülgas ein reines, brennbares kurzkettiges Kohlenwasserstoffgas ist.

2. Verfahren wie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (b) durchgeführt wird, indem gereinigtes brennbares Gas verwendet wird, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die im wesentlichen aus Methan, Äthan, Propan und Butan besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, das als weiteren Schritt (d) die Flash-Injektion einer unter Druck gespeicherten Flüssigkeit in das brennbare Gas, und anschließend die Durchführung von Schritt (b) mit dem Gas umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (d) durchgeführt wird, indem in das Gas eine Flüssigkeit flash-injiziert wird, die aus der Gruppe auswählt ist, die im wesentlichen aus Flüssiggas, verflüssigtem Methan, Äthan, Propan und Butan besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (b) durch Leitung reinen brennbaren Gases durch ein Venturi und anschließend durch das Filter durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (b) durch Nutzung eines in einem Behälter angesammelten Gases durchgeführt wird, indem ein zwischen Behälter und Venturi angeordnetes Ventil automatisch periodisch oder intermittierend geöffnet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, das als weiteren Schritt das Komprimieren reinen brennbaren Gases und anschließend Einspeisung desselben in den Behälter umfaßt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, das als weiteren Schritt das Verbrennen des kombinierten gereinigten brennbaren Gases und reinen brennbaren Gases an der Verwendungsstelle umfaßt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte (a) und (b) derart durchgeführt werden, daß der zweite Druck zumindest ungefähr zweimal so hoch wie der erste Druck ist.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (b) durchgeführt wird, indem reines brennbares Gas in einer Menge von ungefähr 1 bis 20 % des Volumens an brennbarem partikelbeladenem Gas verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte (a) und (b) durch Leitung des brennbaren partikelbeladenen Gases und des reinen brennbaren Gases durch keramische Filterrohre durchgeführt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte (a) und (b) durch Leitung des brennbaren partikelbeladenen Gases und des reinen brennbaren Gases durch Filterrohre aus einer Superlegierung durchgeführt werden.

13. Vorrichtung zur Filterung von partikelbeladenem brennbarem Rohgas über lange Zeiträume, umfassend: ein Hauptgefäß (12, 112) mit einem Einlaß (14) für brennbares Rohgas und einem Auslaß (20) für gereinigtes brennbares Gas,

eine Vielzahl von Filterelementen (22, 122), die in dem Gefäß angeordnet sind und betrieblich auf einer ersten Seite desselben mit dem Einlaß (14) und auf einer zweiten Seite desselben mit dem Auslaß (20) in Verbindung stehen,

Mittel zur periodischen oder intermittierenden Erzeugung von Impulsen reinen Rückspülgases durch die erste Oberfläche der Filterelemente, um sie zu reinigen, welche Impulsmittel eine in dem Gefäß angeordnete Düse (40, 140) umfassen, gekennzeichnet durch

einen Druckhaltebehälter (46, 54) für überatmosphärishen Druck, der reines brennbares druckbeaufschlagtes Gas in Form eines kurzkettigen Kohlenwasserstoffgases enthält und außerhalb des Gefäßes angeordnet ist, und ein Ventil (44, 144) zwischen Düse und Druckhaltebehälter.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet daß die Impulsmittel des weiteren ein Venturi (38) umfassen, das innerhalb des Gefäßes in betrieblicher Verbindung mit der Düse (40) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet daß das Hauptgefäß (12) vertikal angeordnet ist, und daß auch die Düse (40) vertikal angeordnet ist, wobei reines brennbares, aus der Düse ablaufendes Gas anfangs durch das Venturi (38) aufwärts geleitet wird.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, das ferner eine Vielzahl von innerhalb des Gefäßes unterhalb der Filterelemente angeordneten Trichtern fürs Auffangen von Partikeln umfaßt, die aus dem brennbaren Rohgas abgeschieden worden sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet. daß der Druckhaltebehälter (46) einen Gasspeicher umfaßt, der betrieblich mit einem Verdichter (50) verbunden ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet daß die Filterelemente (22) aus der Gruppe ausgewählt sind, die keramische Rohre und Rohre aus einer Superlegierung umfaßt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 15, das des weiteren Mittel (56, 57) zur Flash- Injektion von verflüssigtem Gas in reines brennbares Rückspülgas umfaßt, bevor es die Filterelemente durchfließt