EP3325127A1 - FILTERSYSTEM ZUR FILTRATION EINES HEIßEN ROHGASES SOWIE FILTERELEMENT FÜR EIN SOLCHES FILTERSYSTEM - Google Patents

FILTERSYSTEM ZUR FILTRATION EINES HEIßEN ROHGASES SOWIE FILTERELEMENT FÜR EIN SOLCHES FILTERSYSTEM

Info

Publication number
EP3325127A1
EP3325127A1 EP17708983.6A EP17708983A EP3325127A1 EP 3325127 A1 EP3325127 A1 EP 3325127A1 EP 17708983 A EP17708983 A EP 17708983A EP 3325127 A1 EP3325127 A1 EP 3325127A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filter
filter element
primary
catalyst
secondary filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17708983.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Salinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rath AG
Original Assignee
Rath AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rath AG filed Critical Rath AG
Publication of EP3325127A1 publication Critical patent/EP3325127A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0027—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/56—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition
    • B01D46/62—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition connected in series
    • B01D46/64—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition connected in series arranged concentrically or coaxially
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—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
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625—Nitrogen oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/206—Ammonium compounds
    • B01D2251/2062—Ammonia
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0283—Flue gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2273/00—Operation of filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D2273/20—High temperature filtration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—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
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/88—Handling or mounting catalysts

Definitions

  • Filter system for the filtration of a hot raw gas and filter element for such a filter system
  • the invention relates to a filter system for filtering a hot raw gas, such as a combustion and / or process gas, comprising a primary filter module, which is designed to filter solid particles from a raw gas flowing through, and a separate secondary filter module, which is arranged downstream of the primary filter module and with is in fluid communication with the primary filter module to be flowed through by the prefiltered gas leaving the primary filter module, the secondary filter module being provided with at least one catalytic converter for catalytically converting chemical compounds contained in the raw gas flowing through, in particular pollutants.
  • the invention relates to a filter element for use as a secondary filter element in such a filter system.
  • the invention relates to a method for the filtration of a hot raw gas.
  • Process or exhaust gases occur in the most diverse areas of industry but also in everyday life of every human being. There are exhaust fumes from combustion plants, gas turbines, waste incinerators and internal combustion engines, just to name a few examples. Due to environmental, safety and health requirements, such process or exhaust gases, often referred to as raw gases, must be cleaned or catalytically treated. As a result of their formation process, such raw gases are often hot gases. For the purification of hot raw gases filter systems are known from the prior art, both in the situation are to reduce or minimize toxic pollutants contained in the raw gas as well as to remove solid particles or dusts from the raw gas. This is important because some pollutants can cause short-term poisoning if inhaled. On the other hand, fines particles in the ambient air can cause cancer in humans in the medium or long term.
  • WO 2006/103040 A1 discloses a process for the catalytic reduction of nitrogen oxides (NO x ) inter alia by adding ammonia (NH 3) into the crude gas stream.
  • a catalytic dewatering filter is described which can retain solids both by means of surface filtration and also enable catalytic reactions by means of an integrated catalyst.
  • the functions of dust filtration and catalytic reduction are integrated in a single filter module.
  • the catalyst is embedded in a porous wall of the filter module behind a Staubfilterungsober configuration.
  • such a catalytic dedusting is very expensive in operating costs and has low reliability.
  • WO 2006/103040 A1 describes a filter system in which the functions of dust filtration and the catalytic reduction of different filter modules are fulfilled.
  • the dedusting of the raw gas by means of a non-catalytic primary filter module The largely dedusted, but still pollutant-containing gas leaves the primary filter module and is a purely catalytic secondary filter module directed to remove pollutants there.
  • Such a filter system has a low reliability.
  • the invention is therefore based on the object to provide a filter system of the type mentioned, which has an increased availability and reliability with simultaneously reduced operating costs.
  • the secondary filter module is a safety filter module, which is designed to filter solid particles from the raw gas.
  • the secondary filter module is suitable for filtering solid particles from the raw gas in the event of a failure of the primary filter module, but operates dust-free in normal operation of the filter system.
  • it is possible to efficiently prevent solid particles and / or dusts from reaching the clean gas side of the filter system during the operation of the filter system, for example in the event of breakage or other damage to a filter cartridge of the primary filter module.
  • by such fine particles can be arranged behind the filter system Gas turbine are severely damaged and should therefore be switched off for safety reasons.
  • unintentionally leaking dusts from the filter system can lead to considerable disruptions in the downstream processes or systems.
  • the filter system according to the invention can continue to operate at least for a short time even in the case of damage, in particular if the primary filter module breaks, since the catalytic secondary filter module, in its function as safety filter module, prevents the dust from penetrating the clean gas side. If the secondary filter module is clogged by the collected dust, a gas flow through the secondary filter module is completely interrupted, so that no gas at all, so that no dust can leave the secondary filter module. The secondary filter module is thus completely ineffective.
  • this is not critical since conventional filter systems are operated with a plurality, often several hundred arrangements of primary filter element and downstream secondary filter element, so that the overall function of the filter system is little affected.
  • the damaged primary element can be replaced with the clogged secondary filter element, if a cyclical maintenance of the filter system takes place anyway or the primary filter elements must be replaced.
  • the raw gases filtered with the filter system according to the invention may be raw gases of very different temperatures.
  • the filter system according to the invention is particularly suitable for the filtration of hot raw gases having temperatures in the range of about 200 ° C to about 1800 ° C.
  • the primary filter module comprises at least one primary filter element and the secondary filter module comprises at least one secondary filter element, each primary filter element having at least one secondary filter element associated with the primary filter element.
  • terelement is in fluid communication.
  • the primary filter elements and / or the secondary filter elements of a module may be arranged in rows or clusters. Such an arrangement of filter elements is often referred to as a filter battery.
  • Each primary filter element may be adapted to filter solid particles from the raw gas flowing through, whereas each secondary filter element may be provided with at least one catalyst for catalytically converting pollutants contained in the raw gas and may be configured to filter solid particles from the raw gas ,
  • exactly one secondary filter element is assigned to each primary filter element and the primary filter element and the secondary filter element are each designed as a hollow body with a central interior, in particular substantially as a hollow cylinder, and the interior spaces are in fluid communication with one another.
  • a primary filter element with the associated secondary filter element forms a kind of independent filter system unit.
  • the central interiors of a primary filter element and the associated secondary filter element are arranged coaxially with each other. This allows a particularly good fluid connection of the two filter elements through their interiors.
  • the primary and secondary filter elements are connected by a carrier plate arrangement, wherein the primary and secondary filter elements are arranged on opposite sides of the carrier plate assembly and protrude from the carrier plate assembly in opposite directions, each filter element pair consisting of a primary filter element and the associated secondary filter element, a passage opening of the carrier plate assembly is assigned, through which the respective primary filter element with the associated secondary filter element in fluid bond stands.
  • the primary filter elements are not connected directly but via the carrier plate arrangement to the associated secondary filter element, it is possible, for example, to replace a damaged primary filter element individually.
  • the carrier plate assembly can thus be provided a plurality of through holes, through which the primary filter elements are connected to the associated secondary filter elements.
  • the carrier plate assembly with the primary filter elements and secondary filter elements held thereon thus form a filter module that can be transported and / or mounted as a unit.
  • the connection of a primary filter element and the associated secondary filter element can in this case in particular be such that a common space, which is formed by the two interiors of the primary filter element and the associated secondary filter element and the associated passage opening, has the smoothest possible inner wall
  • Such a carrier plate assembly may comprise a base plate in which an axial portion of the through hole is formed.
  • a primary filter element is then inserted into the passage opening starting from an upper side of the base plate, passes through it and is held on the base plate.
  • the primary filter element is flush, in particular flush with the top of the base plate.
  • the primary filter element protrudes beyond the top of the base plate or that the primary filter element, the level of the top of the base plate not quite reached.
  • the base plate may comprise a corresponding axial section for each passage opening of the plurality of through openings.
  • each primary filter element in the form of a filter candle with a substantially hollow cylindrical filter candle body, which is open at its end facing away from the support plate assembly end, in particular hemispherical, closed and formed at its opposite, pointing to the support plate assembly end open.
  • filter candles have been proven, are commercially available and therefore relatively inexpensive to purchase.
  • the filter cartridge in the top of the support plate assembly, in particular in the top of the base plate, surrounding the passage opening, in particular annular, recess is formed which defines a support surface, and at the open end of the filter cartridge body, a radially projecting collar is formed on the support surface of the Deepening lies.
  • the filter cartridge is held on the base plate and fixed axially and / or radially.
  • the cross section of the axial portion of the passage opening in the base plate is larger than the cross sections of the central interiors of a primary filter element and the associated secondary filter element, so that when the primary filter element is inserted into the axial portion of the passage opening in the base plate, the transition between the Inner walls of the two interiors substantially smooth, ie without projections and / or edges runs. This is particularly important half important, because this unnecessary vortices of the gas flowing through can be avoided. In addition, fines particles can not deposit on such projections and clog the interiors.
  • both the cross section of the central interior of a filter candle as a primary filter element and the cross section of the central interior of the secondary filter element are circular. Then, the diameter of the circular cross section of the axial section of the passage opening in the base plate at least partially corresponds to the diameter of the identical cross sections of the two central internal spaces plus twice the wall thickness of the filter element hollow body.
  • the support plate assembly comprises a pressure plate in which an axial portion of the through hole is formed and which is mounted on the top of the base plate.
  • the pressure plate allows a stable and / or secure fit of one or more primary filter elements in the base plate.
  • the collar protrudes beyond the top of the base plate, mounted on the surface of the base plate pressure plate ensures that the collar of the filter cartridge is pressed firmly against the support surface of the recess. If the collar of the filter cartridge does not quite reach the level of the upper side of the base plate, the pressure plate can prevent at least lateral tilting of the filter cartridge and / or expulsion of the filter cartridge from the base plate by the flow of the raw gas.
  • an elastic sealing element can be arranged in the region between the collar and the pressure plate.
  • a density element protrudes in an uncompressed state over the upper side of the base plate and exerts an elastic restoring force in a compressed state mediated by the mounting of the pressure plate and thus makes possible a a particularly tight fit of the filter cartridge.
  • the carrier plate assembly has a plurality of through holes for a plurality of filter element pairs
  • the pressure plate may, as before, the base plate include a corresponding plurality of axial sections.
  • the cross section of the axial section of the passage opening in the pressure plate coincides with the cross sections of the central interior spaces of a primary filter element and the associated secondary filter element.
  • a secondary filter element carries at a front end a mounting flange which is fixed on the upper side of the carrier plate arrangement, in particular on the upper side of the base plate, in particular by means of screws or a bayonet closure.
  • the mounting flange allows easy attachment of the secondary filter element to the carrier plate assembly.
  • An attachment of the mounting flange directly on top of the base plate has the advantage that can be dispensed with the installation of an additional pressure plate on the top of the base plate.
  • the mounting flange assumes the function of a pressure plate and ensures a stable and / or secure fit of the corresponding secondary filter element associated primary filter element in the base plate.
  • attachment of the mounting flange on top of a pressure plate mounted on the surface of the base plate may also be advantageous. This is the case, for example, if it is to be prevented that the removal of a secondary filter element has a negative effect on the stable seating of the associated primary filter element.
  • each primary filter element is designed as a surface filter and / or each secondary filter element is designed as a depth filter.
  • Surface filters retain solid particles on their surface, whereas depth filters hold solid particles in their interior, with the solid particles permanently setting the depth filter.
  • each secondary filter element filters the solid particles by means of a surface filtration layer from the raw gas and the at least one catalyst of the surface filtration layer is arranged downstream in the flow direction.
  • the at least one catalyst is a vanadium-containing catalyst.
  • the at least one catalyst may also be any other catalyst suitable for use in hot gas filtration.
  • it may also be based on precious metals such as platinum, palladium and / or rhodium.
  • the pollutant to be converted is a nitrogen oxide (NO x ), such as NO and / or NO 2, and the at least one catalyst is capable of converting this nitric oxide (NO x ) into nitrogen (N 2), in particular by selective catalytic reduction (SCR).
  • SCR selective catalytic reduction
  • Selective means that preferably nitrogen oxides (NO x ) are reduced while undesirable side reactions such as the oxidation of sulfur dioxide to sulfur trioxide are largely suppressed.
  • the reduction of the nitrogen oxides (NO x ) to nitrogen (N 2) and water (H 2 O) can be effected by means of ammonia NH 3 and a suitable catalyst, in particular a vanadium-containing catalyst.
  • a suitable catalyst in particular a vanadium-containing catalyst.
  • catalysts consisting essentially of titanium dioxide, vanadium pentoxide and / or tungsten dioxod, catalysts based on zeolites and / or catalysts based on activated carbon can be used.
  • Exemplary reactions for the reduction of nitrogen oxides contained in the crude gas are:
  • reaction equation (1) is referred to as "standard SCR”
  • reaction equation (2) as “fast SCR”
  • reaction equation (3) as “NO 2 SCR.”
  • each secondary filter element has a particularly highly porous and / or channeled catalyst carrier, in which the at least one catalyst is incorporated.
  • the catalyst support may consist of ceramic moldings and / or vacuum moldings and / or high-temperature wool and / or bulk material. However, any other known catalyst support can be used. The selection of the appropriate material for the catalyst support depends mainly on the chemistry of the catalyst and on how the catalyst is applied to the support material.
  • the wall thickness and / or the length and / or the material and / or the porosity of each secondary filter element is selected in accordance with the amount of catalyst stored in the catalyst carrier.
  • Each secondary filter element preferably has a support basket for enclosing and / or supporting the catalyst carrier.
  • a support basket is particularly useful when using bulk material or loose high-temperature wool as a catalyst carrier to ensure sufficient stability of the secondary filter element.
  • the support basket can advantageously the Have a shape of a double-walled hollow cylinder, wherein between a inner wall and an outer wall of the double-walled hollow cylinder, a cavity is formed, in which the catalyst carrier is located.
  • the cavity may for example have a circular cross-section.
  • the support basket may have the shape of a single-walled hollow cylinder.
  • the walls of such support baskets may for example consist of a wire mesh. In general, however, the use of a support basket is not absolutely necessary, especially not if the catalyst support consists of a dimensionally stable part.
  • the aforementioned object of the invention is also achieved by a method for filtering a hot raw gas, such as a combustion and / or process gas, in particular by means of the filter system according to the invention.
  • a raw gas to be purified is passed through a primary filter module to filter solid particles out of this, and is passed in a second step through a secondary filter module to catalytically convert contaminants contained therein, using a secondary filter module is formed, to filter solid particles from the raw gas.
  • a primary filter module which comprises at least one primary filter element, which is formed as a hollow body with a central interior and surrounding this central interior wall, wherein the raw gas to be purified flows through the wall of the Primärfilterele- mentes in the central interior of the primary filter element, wherein Solid particles are retained on the surface of the primary filter element.
  • the primary filter element is thus flowed through from outside to inside, forming so-called filter cake on the outer surface of the primary filter element.
  • filter cake can by means of compressed air cleaning ("jet-pulse cleaning") by means of a purge gas stream of the clean gas side are removed again. Therefore, with regular cleaning, the primary filter element can be used repeatedly and need not be replaced frequently unless it is damaged.
  • a secondary filter module which comprises at least one secondary filter element which is designed as a hollow body with a central interior and a wall surrounding this central interior, wherein the gas leaving the primary filter module, in the central interior of the secondary filter element and from there through the Wall of the secondary filter element flows, solid particles penetrate deep into the wall and are held there.
  • a filter element according to one of claims 26 to 36 is also achieved according to the invention by a filter element according to one of claims 26 to 36.
  • Figure 1 shows an inventive filter system according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 2 shows a filtration device with a filter system according to the invention according to a second embodiment of the present invention.
  • the filter system 1 shows a filter system 1 according to the invention for the filtration of a hot raw gas according to a first embodiment of the present invention.
  • the filter system 1 comprises a primary filter module 2, which is designed to filter solid particles from a raw gas flowing through, and a separate secondary filter module 3, which is arranged downstream of the primary filter module 2 and is in fluid communication with the primary filter module 2, from the prefiltered gas leaving the primary filter module 2 to be flown through.
  • the secondary filter module 3 is provided with at least one catalyst for the catalytic conversion of chemical compounds contained in the raw gas flowing through, in particular pollutants, and is a safety filter module which is designed to filter solid particles from the raw gas.
  • the primary filter module 2 comprises exactly one primary filter element 4 and the secondary filter module 3 comprises a secondary filter element 5 which is assigned to the primary filter element 4.
  • the primary filter element 4 and the secondary filter element 5 each have the shape of a hollow body 6, 7 with a central interior 8, 9. More precisely, the primary filter element 4 has the shape of a filter candle with a substantially hollow cylindrical filter candle body 6 which is hemispherical closed at its one end 10 and open at its opposite end 1 1, wherein at the open end 1 1 a radially projecting Collar 12 is formed.
  • the primary filter element 4 is formed in this embodiment as a surface filter.
  • the secondary filter element 5 is essentially designed as a hollow cylinder.
  • a support basket 13 in the form of a double-walled hollow cylinder, between an inner wall 14 and an outer wall.
  • Sense wall 15 of the double-walled hollow cylinder a cavity 16 is formed in which a catalyst support 17 is in the form of high-temperature wool.
  • the inner and outer walls 14, 15 of the support basket 13 in the present embodiment consist of a wire mesh and enclose the catalyst support 17 and support it.
  • the catalyst support 17, in which a vanadium-containing catalyst is incorporated, may in other embodiments also be a ceramic molding, a vacuum molding or bulk material. However, any other catalyst may be used as long as it is suitable for converting nitrogen oxides into nitrogen.
  • the secondary filter element 5 carries at a front end 18 of its body 7 a mounting flange 19.
  • the secondary filter element 5 is formed in this embodiment as a depth filter.
  • the interiors 8, 9 of the primary filter element 4 and the associated secondary filter element 5 are in fluid communication with each other and are arranged coaxially with each other.
  • the primary filter element 4 is connected to the secondary filter element 5 via a carrier plate arrangement 20, wherein the primary filter element 4 is arranged on one side of the carrier plate arrangement 20 and the secondary filter element 5 on the opposite side of the carrier plate arrangement 20.
  • the primary and secondary filter elements 4, 5 protrude from the carrier plate assembly 20 in opposite directions.
  • the filter element pair consisting of the primary filter element 4 and the secondary filter element 5, a through opening 21 of the support plate assembly 20 is assigned, through which the filter element pair is in fluid communication.
  • the carrier plate assembly 20 includes a base plate 22 in which an axial portion 21 a of the through hole 21 is formed. In the upper side 23 of the base plate 22 there is formed a recess 24 surrounding the axial section 21 a of the passage opening 21, which recess defines a bearing surface 25.
  • the primary filter element 4 is starting from the top 23 in the axial Section 21 a of the through hole 21 is inserted, passes through the base plate 22 and is held on the base plate 22 by the collar 12 of the filter candle body 6 is located on the support surface 25 of the recess 24. Furthermore, the support plate assembly 20 includes a pressure plate 26 in which an axial portion 21 b of the through hole 21 is formed and which is mounted on the top 23 of the base plate 22. Since the thickness of the collar 12 corresponds to the height of the recess 24, the primary filter element 4 is flush with the top 23 of the base plate 22.
  • the secondary filter element 5 is releasably secured by means of its mounting flange 19 on the upper side 27 of the support plate assembly 20, ie on the upper side 28 of the pressure plate 26.
  • This attachment can be done in particular by means of screws or a bayonet lock, which is not shown in the figure 1.
  • the diameters of the circular cross sections of the two central inner spaces 8, 9 and the axial portion 21 b of the through hole 21 in the pressure plate 26 coincide. Greater than this cross-sectional diameter is only the diameter of the circular cross-section of the axial portion 21 a of the through hole 21 in the base plate 22. This allows a common space through the interior 8 of the axial portion 21 a of the through hole 21 in the Base plate 22 used primary filter element 4, the interior 9 of the secondary filter element 5 and the passage opening 21 is formed, as smooth as possible inner wall without projections and steps has.
  • FIG. 2 shows a filtration device 29 which comprises a filter container 30 with an interior space 31 and a filter system 1 according to the invention arranged in the interior space 31 according to a second embodiment of the present invention.
  • the filter system 1 comprises a primary filter module 2 which comprises six primary filter elements 4 in the form of filter cartridges. has, and a secondary filter module 3, the six secondary filter elements 5, wherein each primary filter element 4 exactly one secondary filter element 5 is assigned. Both the primary 4 and the secondary filter elements 5 are thus arranged in a kind of cluster.
  • the primary and secondary filter elements 4, 5 are connected by a carrier plate arrangement 20 which divides the interior 31 of the filter container 30 into a raw gas space 32 and a clean gas space 33.
  • connection A and B of the filter container 30 are located in the region of the raw gas space 32, while a third connection C of the filter container 30 is located in the region of the clean gas space 33.
  • Each filter element pair consisting of a primary filter element 4 and the associated secondary filter element 5, is assigned one of a total of six passage openings 21 of the support plate arrangement 20, through which the respective primary filter element 4 is in fluid communication with the associated secondary filter element 5.
  • the crude gas space 32 is thus in fluid communication via the filter system 1 with the clean gas space 33.
  • Both the structure of the support plate assembly 20 and the structure of the primary and secondary filter elements 4, 5 corresponds to the structure already described in connection with Figure 1.
  • the different secondary filter elements 5 in FIG. 2 have different catalyst carriers 17.
  • the secondary filter element 5 at the position I a ceramic molding as a catalyst support 17, which does not require support basket 13 due to its dimensional stability.
  • the two secondary filter elements 5 at the positions II and III each have a support basket 13, which is indicated in Figure 2 by a dashed line.
  • the secondary filter element 5 at the position II has bulk material as a catalyst support 17 and the secondary filter element 5 at the position III has high temperature wool as a catalyst support 17, both catalyst support 17 without support basket 13 would not have sufficient stability.
  • each of the six secondary filter elements 5 of course, any other catalyst carrier 17 with or without support basket 13 have.
  • a hot raw gas passes through the connection A of the filter container 30 in the raw gas chamber 32 of the filter container 30 and flows from there through the filter candle body 6 in the central interiors 8 of the filter cartridges 4.
  • dust particles are deposited on the outside of the filter candle body. 6 and form so-called filter cake.
  • the purified of dust particles raw gas then flows into the central interior 9 of the secondary filter elements 5 and from there through the body 7 of the secondary filter elements 5, wherein contained in the raw gas pollutants are catalytically converted by a catalyst in the secondary filter elements 5.
  • the largely free of dust particles and pollutants gas then flows into the clean gas space 33 and leaves from there the filter tank 30 through the port C of the filter tank 30. Since it is in the secondary filter elements 5 are catalytic dedusting, even in the event of damage or more of the filter cartridges 4 a dust-free gas in the clean gas space 33 can be ensured. In contrast to the filter cartridges 4, which are surface filters, the secondary filter elements 5 are depth filters which hold the dust particles in their interior. In the normal operation of the filtration device 29, however, the filtering out of solid particles on the filter cartridges 4. The resultant filter cake on the outer sides of the filter candle body 6 are by Druck Kunststoffabgraphy, ie backwashing the filter cartridges 4 by means of a purge gas from the clean gas side, removed. The purging gas stream blows the dust particles from the outer surfaces of the filter candle bodies 6 in the direction of the connection B of the filter container 30 and leaves the filter container 30 from there. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filtersystem (1) zur Filtration eines heißen Rohgases, wie eines Verbrennungs- und/oder Prozessgases, umfassend ein Primärfiltermodul (2), das ausgebildet ist Feststoffpartikel aus einem durchströmenden Rohgas zu filtern, und ein separates Sekundärfiltermodul (3), das dem Primärfiltermodul (2) nachgeschaltet angeordnet ist und mit dem Primärfiltermodul (2) in Fluidverbindung steht, um von dem das Primärfiltermodul (2) verlassenden vorgefilterten Gas durchströmt zu werden, wobei das Sekundärfiltermodul (3) mit wenigstens einem Katalysator zum katalytischen Umwandeln von in dem durchströmenden Rohgas enthaltenen chemischen Verbindung, insbesondere Schadstoffen versehen ist, wobei das Sekundärfiltermodul (3) ein Sicherheitsfiltermodul ist, das ausgebildet ist Feststoffpartikel aus dem Rohgas zu filtern. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Filtration eines heißen Rohgases, wie eines Verbrennungs- und/oder Prozessgases, insbesondere mittels eines solchen Filtersystems (1). Weiterhin betrifft die Erfindung ein Filterelement (5) zur Verwendung als Sekundärfilterelement in einem solchen Filtersystem (1).

Description

BESCHREIBUNG
Filtersystem zur Filtration eines heißen Rohgases sowie Filterelement für ein solches Filtersystem
Die Erfindung betrifft ein Filtersystem zur Filtration eines heißen Rohgases, wie eines Verbrennungs- und/oder Prozessgases, umfassend ein Primärfil- termodul, das ausgebildet ist Feststoffpartikel aus einem durchströmenden Rohgas zu filtern, und ein separates Sekundärfiltermodul, das dem Primärfiltermodul nachgeschaltet angeordnet ist und mit dem Primärfiltermodul in Fluidverbindung steht, um von dem das Primärfiltermodul verlassenden vorgefilterten Gas durchströmt zu werden, wobei das Sekundärfiltermodul mit wenigstens einem Katalysator zum katalytischen Umwandeln von in dem durchströmenden Rohgas enthaltenen chemischen Verbindungen, insbesondere Schadstoffen versehen ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Filterelement zur Verwendung als Sekundärfilterelement in einem solchen Filtersystem. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Filtration eines heißen Rohgases.
Prozess- oder Abgase treten in den verschiedensten Bereichen der Industrie aber auch im Alltag eines jeden Menschen auf. Es gibt Abgase von Feuerungsanlagen, Gasturbinen, Müllverbrennungsanlagen und Verbrennungs- motoren, um nur einige Beispiele zu nennen. Aufgrund von Umwelt-, Sicher- heits- und Gesundheitsauflagen müssen solche Prozess- oder Abgase, oftmals auch als Rohgase bezeichnet, gereinigt bzw. katalytisch behandelt werden. Infolge ihres Entstehungsprozesses handelt es sich bei solchen Rohgasen oftmals um Heißgase. Zur Reinigung von heißen Rohgasen sind aus dem Stand der Technik Filtersysteme bekannt, die sowohl in der Lage sind in dem Rohgas enthaltene giftige Schadstoffe zu reduzieren bzw. zu minimieren als auch Feststoffpartikel oder Stäube aus dem Rohgas zu entfernen. Dies ist wichtig, da manche Schadstoffe bei einem Einatmen zu kurzfristigen Vergiftungserscheinungen führen können. Andererseits können Feinstoffpartikel in der Umgebungsluft mittel- oder langfristig Krebs beim Menschen verursachen.
Aus der WO 2006/103040 A1 ist ein Verfahren zur katalytischen Reduktion von Stickoxiden (NOx) unter anderem mittels Zugabe von Ammoniak (NH3) in den Rohgasstrom bekannt. Diesbezüglich wird ein katalytischer Entstau- bungsfilter beschrieben, der sowohl mittels Oberflächenfiltration Feststoffe zurückhalten als auch mittels eines integrierten Katalysators katalytische Reaktionen ermöglichen kann. In diesem Fall sind die Funktionen der Staubfiltration und der katalytischen Reduktion in einem einzigen Filtermodul inte- griert. Hierbei ist der Katalysator in einer porösen Wand des Filtermoduls hinter einer Staubfilterungsoberfläche eingebettet. Ein solcher katalytischer Entstaubungsfilter ist jedoch sehr teuer in den Betriebskosten und weist eine geringe Betriebssicherheit auf. Denn oftmals muss der katalytische Entstaubungsfilter aufgrund eine irreversiblen Verstopfung mit Staubpartikeln und nicht wegen Erschöpfung des Katalysators ausgewechselt werden. Zudem können im Falle einer Beschädigung des katalytischen Entstaubungsfilters Fe in stoff partikel ungehindert auf die Reingasseite gelangen und die dort angeordneten Anlagen beschädigen. Alternativ wird in der WO 2006/103040 A1 ein Filtersystem beschrieben, bei dem die Funktionen der Staubfiltration und der katalytischen Reduktion von unterschiedlichen Filtermodulen erfüllt werden. Hier erfolgt die Entstaubung des Rohgases mittels eines nichtkatalytischen Primärfiltermoduls. Das weitgehend entstaubte, aber immer noch Schadstoffhaltige Gas verlässt das Primärfiltermodul und wird über ein rein katalytisches Sekundärfiltermodul geleitet, um dort Schadstoffe zu entfernen. Ein derartiges Filtersystem weist eine geringe Betriebssicherheit auf. Denn im Falle einer Beschädigung des Primärfiltermoduls strömt staubhaltiges Rohgas ungehindert durch das kata- lytische Sekundärfiltermodul, welches dadurch beschädigt werden kann oder zumindest eine deutlich verringerte Lebensdauer aufweist. Somit wird es auch hier notwendig sein, das relativ teure katalytische Sekundärfiltermodul zu ersetzen. Zudem ist das dem Primärfiltermodul nachgeschaltete, rein katalytische Sekundärfiltermodul nicht in der Lage die Staubpartikel zurückzuhalten, weshalb diese ungehindert auf die Reingasseite des Filtersystem ge- langen und die nachfolgenden Anlagen beschädigen können. So kann es beispielsweise nötig sein, eine nachgeschaltete Gasturbine abzuschalten, um eine Beschädigung der Anlage zu verhindern.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Filtersystem der ein- gangs genannten Art bereitzustellen, das eine erhöhte Verfügbarkeit und Betriebssicherheit bei gleichzeitig verringerten Betriebskosten aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Sekundärfiltermodul ein Sicherheitsfiltermodul ist, das ausgebildet ist Feststoffpartikel aus dem Rohgas zu filtern.
Grundgedanke der Erfindung ist es also, dass das Sekundärfiltermodul zusätzlich zu seiner Funktion als Katalysator dazu geeignet ist, bei einem Versagen des Primärfiltermoduls Feststoffpartikel aus dem Rohgas zu filtern, jedoch im Normalbetrieb des Filtersystems staubfrei betrieben wird. Hierdurch kann effizient verhindert werden, dass beispielsweise bei einem Bruch oder einer sonstigen Beschädigung einer Filterkerze des Primärfiltermoduls während des Betriebes des Filtersystems Feststoffpartikel und/oder Stäube auf die Reingasseite des Filtersystems gelangen. Denn durch solche Fein- stoffpartikel kann beispielsweise eine hinter dem Filtersystem angeordnete Gasturbine schwer beschädigt werden und müsste daher aus Sicherheitsgründen abgeschaltet werden. Generell können aus dem Filtersystem ungewollt austretende Stäube zu erheblichen Störungen bei den nachgeschalteten Prozessen bzw. Anlagen führen. Das erfindungsgemäße Filtersystem kann hingegen auch bei einer Beschädigung, insbesondere bei einem Bruch des Primärfiltermoduls zumindest kurzfristig weiterbetrieben werden, da das katalytische Sekundärfiltermodul in seiner Funktion als Sicherheitsfiltermodul den Durchbruch des Staubes auf die Reingasseite verhindert. Wenn das Sekundärfiltermodul durch den aufgefangenen Staub verstopft, wird ein Gasstrom durch das Sekundärfiltermodul vollständig unterbrochen, sodass überhaupt kein Gas, damit aber auch kein Staub das Sekundärfiltermodul verlassen kann. Das Sekundärfiltermodul wird damit vollkommen unwirksam. Dies ist jedoch unkritisch, da übliche Filtersysteme mit einer Vielzahl, oftmals mehreren hundert Anordnungen aus Primärfilterelement und nachgeschalte- tem Sekundärfilterelement betrieben werden, sodass die Gesamtfunktion des Filtersystems wenig beeinträchtigt wird. Damit kann das beschädigte Primärelement mit dem verstopften Sekundärfilterelement ausgetauscht werden, wenn ohnehin eine zyklische Wartung des Filtersystems erfolgt bzw. die Primärfilterelemente ausgewechselt werden müssen.
Bei den mit dem erfindungsgemäßen Filtersystem gefilterten Rohgasen kann es sich grundsätzlich um Rohgase unterschiedlichster Temperaturen handeln. Das erfindungsgemäße Filtersystem ist jedoch insbesondere zur Filtration heißer Rohgase mit Temperaturen im Bereich von etwa 200 °C bis etwa 1800 °C geeignet.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Primärfiltermodul wenigstens ein Primärfilterelement und umfasst das Sekundärfiltermodul wenigstens ein Sekundärfilterelement, wobei jedem Primärfilterelement we- nigstens ein Sekundärfilterelement zugeordnet ist, das mit dem Primärfil- terelement in Fluidverbindung steht. Durch die Anordnung mehrerer Filterelemente innerhalb eines Filtermoduls kann zum einen die Filterleistung des Filtersystems erhöht werden. Zum anderen können im Falle einer Beschädigung nur eines Filterelementes eines Filtermoduls die verbleibenden Filterelemente des Filtermoduls zunächst problemlos weiterbetrieben werden.
Die Primärfilterelemente und/oder die Sekundärfilterelemente eines Moduls können in Reihen oder Clustern angeordnet. Eine solche Anordnung von Fil- terelementen wird häufig auch als Filterbatterie bezeichnet. Jedes Primärfilterelement kann für sich dazu ausgebildet sein Feststoffpartikel aus dem durchströmenden Rohgas zu filtern, wohingegen jedes Sekundärfilterelement für sich sowohl mit wenigstens einem Katalysator zum katalytischen Umwandeln von in dem Rohgas enthaltenen Schadstoffen versehen sein kann als auch dazu ausgebildet sein kann Feststoffpartikel aus dem Rohgas zu filtern.
Zweckmäßigerweise ist jedem Primärfilterelement genau ein Sekundärfilterelement zugeordnet und sind das Primärfilterelement und das Sekundär- filterelement jeweils als Hohlkörper mit einem zentralen Innenraum, insbesondere im Wesentlichen als Hohlzylinder, ausgebildet und stehen die Innenräume miteinander in Fluidverbindung. In diesem Fall bildet ein Primärfilterelement mit dem zugeordneten Sekundärfilterelement eine Art eigenständige Filtersystemeinheit. Bevorzugt sind die zentralen Innenräume eines Primärfilterelementes und des zugeordneten Sekundärfilterelementes koaxial zueinander angeordnet. Dies ermöglicht eine besonders gute Fluidverbindung der beiden Filterelemente durch ihre Innenräume.
Vorteilhaft sind die Primär- und Sekundärfilterelemente durch eine Träger- plattenanordnung verbunden, wobei die Primär- und Sekundärfilterelemente auf gegenüberliegenden Seiten der Trägerplattenanordnung angeordnet sind und von der Trägerplattenanordnung in entgegengesetzten Richtungen abstehen, wobei jedem Filterelementpaar, bestehend aus einem Primärfilterelement und dem zugeordneten Sekundärfilterelement, eine Durchgangs- Öffnung der Trägerplattenanordnung zugeordnet ist, durch die das jeweilige Primärfilterelement mit dem zugeordneten Sekundärfilterelement in Fluidver- bindung steht. Dadurch, dass die Primärfilterelemente nicht unmittelbar, sondern über die Trägerplattenanordnung mit dem zugeordneten Sekundärfilterelement verbunden sind, ist es beispielsweise möglich ein beschädigtes Primärfilterelement einzeln auszutauschen. In der Trägerplattenanordnung kann also eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen vorgesehen sein, über welche die Primärfilterelemente mit den zugeordneten Sekundärfilterelementen verbunden werden. Die Trägerplattenanordnung mit den daran gehaltenen Primärfilterelementen und Sekundärfilterelementen bilden somit ein Filtermodul, das als Einheit transportiert und/oder montiert werden kann. Die Verbindung eines Primärfilterelementes und des zugeordneten Sekundärfilterelementes kann hierbei insbesondere derart erfolgen, dass ein gemeinsamer Raum, der durch die beiden Innenräume des Primärfilterelementes und des zugeordneten Sekundärfilterelementes sowie die zugeordnete Durchgangsöffnung gebildet wird, eine möglichst glatte Innenwandung aufweist
Eine solche Trägerplattenanordnung kann eine Grundplatte umfassen, in der ein axialer Abschnitt der Durchgangsöffnung ausgebildet ist. Bevorzugt ist dann ein Primärfilterelement in die Durchgangsöffnung ausgehend von einer Oberseite der Grundplatte eingesetzt, durchgreift diese und ist an der Grundplatte gehalten. Hierbei schließt das Primärfilterelement insbesondere mit der Oberseite der Grundplatte bündig ab. Es ist jedoch auch möglich, dass das Primärfilterelement über die Oberseite der Grundplatte hinausragt oder dass das Primärfilterelement das Niveau der Oberseite der Grundplatte nicht ganz erreicht. Wann die eine oder die andere Alternative von Vorteil sein kann, ist im Folgenden noch detaillierter beschrieben. Falls die Trägerplattenanordnung eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen für eine Vielzahl von Filterelementpaaren aufweist, kann die Grundplatte für jede Durch- gangsöffnung der Vielzahl von Durchgangsöffnungen einen entsprechenden axialen Abschnitt umfassen.
In bevorzugter Weise weist jedes Primärfilterelement die Form einer Filterkerze mit einem im Wesentlichen hohlzylindrischen Filterkerzenkörper auf, der an seinem von der Trägerplattenanordnung wegweisenden Ende, insbesondere halbkugelartig, geschlossen und an seinem gegenüberliegenden, zu der Trägerplattenanordnung weisenden Ende offen ausgebildet ist. Solche Filterkerzen haben sich bewährt, sind handelsüblich und daher relativ kostengünstig zu erwerben.
Vorteilhafterweise ist in der Oberseite der Trägerplattenanordnung, insbesondere in der Oberseite der Grundplatte, eine die Durchgangsöffnung umgebende, insbesondere kreisringförmige, Vertiefung ausgebildet, die eine Auflagefläche definiert, und ist an dem offenen Ende des Filterkerzenkörpers ein radial abstehender Kragen angeformt, der auf der Auflagefläche der Vertiefung liegt. Hierdurch wird die Filterkerze an der Grundplatte gehalten und axial und/oder radial fixiert.
Zweckmäßigerweise ist der Querschnitt des axialen Abschnitts der Durch- gangsöffnung in der Grundplatte größer als die Querschnitte der zentralen Innenräume eines Primärfilterelementes und des zugeordneten Sekundärfilterelementes, so dass, wenn das Primärfilterelement in den axialen Abschnitt der Durchgangsöffnung in der Grundplatte eingesetzt ist, der Übergang zwischen den Innenwandungen der beiden Innenräume im Wesentlichen glatt, d.h. ohne Vorsprünge und/oder Kanten, verläuft. Dies ist insbesondere des- halb wichtig, weil hierdurch unnötige Verwirbelungen des durchströmenden Gases vermieden werden können. Zudem können sich Feinstoffpartikel nicht an derartigen Vorsprüngen ablagern und die Innenräume verstopfen. In einem Beispiel sind sowohl der Querschnitt des zentralen Innenraumes einer Filterkerze als Primärfilterelement als auch der Querschnitt des zentralen Innenraumes des Sekundärfilterelementes kreisrund. Dann entspricht der Durchmesser des kreisrunden Querschnitts des axialen Abschnitts der Durchgangsöffnung in der Grundplatte zumindest bereichsweise dem Durchmesser der identischen Querschnitte der beiden zentralen Innenräume plus der zweifachen Wandstärke des Filterelementhohlkörpers.
Bevorzugt umfasst die Trägerplattenanordnung eine Druckplatte, in der ein axialer Abschnitt der Durchgangsöffnung ausgebildet ist und die auf der Oberseite der Grundplatte montiert ist. Die Druckplatte ermöglicht einen stabilen und/oder sicheren Sitz eines oder mehrerer Primärfilterelemente in der Grundplatte. Im Falle einer Filterkerze als Primärfilterelement, deren Kragen über die Oberseite der Grundplatte hinausragt, sorgt die auf der Oberfläche der Grundplatte montierte Druckplatte dafür, dass der Kragen der Filterkerze fest gegen die Auflagefläche der Vertiefung gedrückt wird. Falls der Kragen der Filterkerze das Niveau der Oberseite der Grundplatte nicht ganz erreicht, kann die Druckplatte zumindest ein seitliches Verkippen der Filterkerze und/oder ein Heraustreiben der Filterkerze aus der Grundplatte durch die Strömung des Rohgases verhindern. Falls die Filterkerze beispielsweise aus einer relativ harten und spröden Keramik besteht und der Kragen der Filterkerze das Niveau der Oberseite der Grundplatte nicht ganz erreicht, kann in dem Bereich zwischen dem Kragen und der Druckplatte ein elastisches Dichtelement, angeordnet sein. Ein solches Dichteelement ragt in einem nicht komprimierten Zustand über die Oberseite der Grundplatte hervor und übt in einem durch die Montage der Druckplatte vermittelten kompri- mierten Zustand eine elastische Rückstell kraft aus und ermöglicht somit ei- nen besonders festen Sitz der Filterkerze. Falls die Trägerplattenanordnung eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen für eine Vielzahl von Filterelementpaaren aufweist, kann die Druckplatte ebenso wie zuvor bereits die Grundplatte eine entsprechende Vielzahl von axialen Abschnitten umfassen.
Vorteilhaft stimmt der Querschnitt des axialen Abschnitts der Durchgangsöffnung in der Druckplatte mit den Querschnitten der zentralen Innenräume eines Primärfilterelementes und des zugeordneten Sekundärfilterelementes überein.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung trägt ein Sekundärfilterelement an einem stirnseitigen Ende einen Befestigungsflansch, der auf der Oberseite der Trägerplattenanordnung, insbesondere auf der Oberseite der Grundplatte, insbesondere mittels Schrauben oder einem Bajonettverschluss, befestigt ist. Der Befestigungsflansch ermöglicht ein einfache Befestigung des Sekundärfilterelementes an der Trägerplattenanordnung. Eine Befestigung des Befestigungsflansches direkt auf der Oberseite der Grundplatte bietet den Vorteil, dass auf die Montage einer zusätzlichen Druckplatte an der Oberseite der Grundplatte verzichtet werden kann. In diesem Fall übernimmt der Befestigungsflansch die Funktion einer Druckplatte und sorgt für einen stabilen und/oder sicheren Sitz des dem entsprechenden Sekundärfilterelement zugeordneten Primärfilterelementes in der Grundplatte. Eine Befestigung des Befestigungsflansches auf der Oberseite einer Druckplatte, die an der Oberfläche der Grundplatte montiert ist, kann jedoch auch vorteilhaft sein. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn verhindert werden soll, dass sich das Entfernen eines Sekundärfilterelementes negativ auf den stabilen Sitz des zugeordneten Primärfilterelementes auswirkt.
In bevorzugter Weise ist jedes Primärfilterelement als Oberflächenfilter aus- gebildet und/oder jedes Sekundärfilterelement als Tiefenfilter ausgebildet. Oberflächenfilter halten Feststoffpartikel an ihrer Oberfläche zurück, wohingegen Tiefenfilter Feststoffpartikel in ihrem Inneren festhalten, wobei die Feststoffpartikel den Tiefenfilter dauerhaft zu setzen. Es ist jedoch auch denkbar, dass jedes Sekundärfilterelement die Feststoffpartikel mittels einer Oberflächenfiltrationsschicht aus dem Rohgas filtert und der wenigstens eine Katalysator der Oberflächenfiltrationsschicht in Strömungsrichtung nachgeschaltet angeordnet ist.
Vorteilhaft ist der wenigstens eine Katalysator ein Vanadiumhaitiger Kataly- sator. Der wenigstens eine Katalysator kann aber auch ein beliebiger anderer Katalysator sein, der für den Einsatz bei einer Heißgasfiltration geeignet ist. Beispielsweise kann er auch auf Edelmetallen, wie etwa Platin, Palladium und/oder Rhodium, basieren. Bevorzugt ist der umzuwandelnde Schadstoff ein Stickoxid (NOx), wie etwa NO und/oder NO2, und ist der wenigstens eine Katalysator geeignet dieses Stickoxid (NOx) insbesondere mittels selektiver katalytischer Reduktion (SCR) in Stickstoff (N2) umzuwandeln. Selektiv bedeutet, dass bevorzugt Stickoxide (NOx) reduziert werden, während unerwünschte Nebenreaktionen wie beispielsweise die Oxidation von Schwefeldioxid zu Schwefeltrioxid größtenteils unterdrückt werden. Die Reduktion der Stickoxide (NOx) zu Stickstoff (N2) und Wasser (H2O) kann mittels Ammoniak NH3 und eines geeigneten Katalysators, insbesondere eines Vanadiumhaitigen Katalysators, erfolgen. In diesem Zusammenhang können beispielsweise Katalysatoren, die im Wesentlichen aus Titandioxid, Vanadium- pentoxid und/oder Wolframdioxod bestehen, Katalysatoren, die auf Zeolithen basieren und/oder Katalysatoren aus Basis von Aktivkohle verwendet werden. Beispielhafte Reaktionen zur Reduktion von im Rohgas enthaltenden Stickoxiden sind:
4 NH3 + 4 NO + O2 ^ 4 N2 + 6 H2O (1 ) 2 NH3 + NO + NO2 2 N2 + 3 H2O (2) 8 NH3 + 6 NO2 ^ 7 N2 + 12 H2O (3)
Hierbei bezeichnet man die Reaktionsgleichung (1 ) als „ Standard SCR" , die Reaktionsgleichung (2) als „ Fast SCR" und die Reaktionsgleichung (3) als „ NO2 SCR" . Solche selektiven katalytischen Reduktionen sind vorteilhaft, da Stickoxide hierdurch mit einem hohen Wirkungsgrad aus dem Rauchgas entfernt werden.
Vorteilhafterweise weist jedes Sekundärfilterelement einen insbesondere hochporösen und/oder von Kanälen durchzogenen Katalysatorträger auf, in dem der wenigstens eine Katalysator eingelagert ist. Der Katalysatorträger kann aus keramischen Formkörpern und/oder Vakuumformteilen und/oder Hochtemperaturwolle und/oder Schüttgut bestehen. Es kann jedoch auch jeder andere bekannte Katalysatorträger verwendet werden. Die Auswahl des passenden Materials für den Katalysatorträger hängt hauptsächlich von der Chemie des Katalysators und vom Verfahren, wie der Katalysator auf das Trägermaterial aufgebracht wird, ab.
Zweckmäßigerweise ist die Wandstärke und/oder die Länge und/oder das Material und/oder die Porosität jedes Sekundärfilterelementes in Übereinstimmung mit der Menge des im Katalysatorträger eingelagerten Katalysators ausgewählt.
Bevorzugt weist jedes Sekundärfilterelement einen Stützkorb zum Um- schließen und/oder Abstützen des Katalysatorträgers auf. Ein solcher Stützkorb ist insbesondere beim Einsatz von Schüttgut oder loser Hochtemperaturwolle als Katalysatorträger sinnvoll, um eine ausreichende Stabilität des Sekundärfilterelementes zu gewährleisten. Je nach Material und Stabilität des Materials des Katalysatorträgers können doppel- oder einwandige Stützkörbe eingesetzt werden. Der Stützkorb kann in vorteilhafter Weise die Form eines doppelwandigen Hohlzylinders aufweisen, wobei zwischen einer Innenwand und einer Außenwand des doppelwandigen Hohlzylinders ein Hohlraum gebildet wird, in dem sich der Katalysatorträger befindet. Der Hohlraum kann beispielsweise einen kreisringartigen Querschnitt aufweisen. Ebenso kann der Stützkorb die Form eines einwandigen Hohlzylinders aufweisen. Die Wände derartiger Stützkörbe können beispielsweise aus einem Drahtgeflecht bestehen. Im Allgemeinen ist der Einsatz eines Stützkorbes jedoch nicht zwingend erforderlich, insbesondere dann nicht, wenn der Katalysatorträger aus einem in sich formstabilen Teil besteht.
Die zuvor erwähnte Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß auch durch ein Verfahren zur Filtration eines heißen Rohgases, wie eines Ver- brennungs- und/oder Prozessgases, insbesondere mittels des erfindungsgemäßen Filtersystems, gelöst. Hierbei wird in einem ersten Schritt ein zu reinigendes Rohgas durch ein Primärfiltermodul geführt, um Feststoffpartikel aus diesem herauszufiltern, und wird in einem zweiten Schritt durch ein Sekundärfiltermodul geführt, um in diesem enthaltene Schadstoffe katalytisch umzuwandeln, wobei ein Sekundärfiltermodul verwendet wird, das ausgebildet ist, um Feststoffpartikel aus dem Rohgas zu filtern.
Bevorzugt wird ein Primärfiltermodul verwendet, das wenigstens ein Primärfilterelement umfasst, das als Hohlkörper mit einem zentralen Innenraum und einer diesen zentralen Innenraum umgebenden Wandung ausgebildet ist, wobei das zu reinigende Rohgas durch die Wandung des Primärfilterele- mentes in den zentralen Innenraum des Primärfilterelementes strömt, wobei Feststoffpartikel an der Oberfläche des Primärfilterelementes zurückgehalten werden. Das Primärfilterelement wird also von außen nach innen durchströmt, wobei sich an der äußeren Oberfläche des Primärfilterelementes sogenannte Filterkuchen bilden. Solche Filterkuchen können mittels Druckluft- abreinigung („ Jet-Pulse-Abreinigung" ) mittels eines Spülgasstroms von der Reingasseite her wieder entfernt werden. Bei einer regelmäßigen Abrei- nigung kann das Primärfilterelement daher immer wieder verwendet werden und muss nicht häufig ersetzt werden, außer es ist beschädigt. Vorteilhaft wird ein Sekundärfiltermodul verwendet, das wenigstens ein Sekundärfilterelement umfasst, das als Hohlkörper mit einem zentralen Innenraum und einer diesen zentralen Innenraum umgebenden Wandung ausgebildet ist, wobei das Gas, welches das Primärfiltermodul verlässt, in den zentralen Innenraum des Sekundärfilterelementes und von dort aus durch die Wandung des Sekundärfilterelementes strömt, wobei Feststoffpartikel tief in die Wandung hinein eindringen und dort festgehalten werden. Durch diese Tiefenfilterfunktion des katalytischen Sekundärfilterelementes wird im Falle einer Beschädigung des Primärfilterelementes sowohl eine Beschädigung des Sekundärfilterelementes als auch der nachfolgenden Anlagen verhindert.
Des Weiteren wird die zuvor erwähnte Aufgabe der Erfindung erfindungsgemäß auch durch ein Filterelement nach einem der Ansprüche 26 bis 36 gelöst. Mit dem oben beschriebenen Filtersystem wird also erstmals ein Filtersystem bereitgestellt, das eine erhöhte Verfügbarkeit und Betriebssicherheit bei gleichzeitig verringerten Betriebskosten aufweist.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Filtersystems unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich. Darin ist:
Figur 1 ein erfindungsgemäßes Filtersystem gemäß einer ersten Aus- führungsform der vorliegenden Erfindung; und Figur 2 eine Filtrationsvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Filtersystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Filtersystem 1 zur Filtration eines heißen Rohgases gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Filtersystem 1 umfasst ein Primärfiltermodul 2, das ausgebildet ist Feststoffpartikel aus einem durchströmenden Rohgas zu filtern, und ein separates Sekundärfiltermodul 3, das dem Primärfiltermodul 2 nachgeschaltet angeordnet ist und mit dem Primärfiltermodul 2 in Fluidverbindung steht, um von dem das Primärfiltermodul 2 verlassenden vorgefilterten Gas durchströmt zu werden. Das Sekundärfiltermodul 3 ist mit wenigstens einem Katalysator zum katalytischen Umwandeln von in dem durchströmenden Rohgas enthaltenen chemischen Verbindungen, insbesondere Schadstoffen versehen und ist ein Sicherheitsfiltermodul, das ausgebildet ist Feststoffpartikel aus dem Rohgas zu filtern. In dieser ersten Ausführungsform umfasst das Primärfiltermodul 2 genau ein Primärfilterelement 4 und umfasst das Sekundärfiltermodul 3 ein Sekundärfilterelement 5, das dem Primärfilterele- ment 4 zugeordnet ist. Das Primärfilterelement 4 und das Sekundärfilterelement 5 weisen jeweils die Form eines Hohlkörpers 6, 7 mit einem zentralen Innenraum 8, 9 auf. Genauer gesagt weist das Primärfilterelement 4 die Form einer Filterkerze mit einem im Wesentlichen hohlzylindrischen Filterkerzenkörper 6 auf, der an seinem einen Ende 10 halbkugelartig geschlos- sen und an seinem gegenüberliegenden Ende 1 1 offen ausgebildet ist, wobei an dem offenen Ende 1 1 ein radial abstehender Kragen 12 angeformt ist. Das Primärfilterelement 4 ist in dieser Ausführungsform als Oberflächenfilter ausgebildet. Auch das Sekundärfilterelement 5 ist im Wesentlichen als Hohlzylinder ausgebildet. Es umfasst einen Stützkorb 13 in Form eines doppel- wandigen Hohlzylinders, wobei zwischen einer Innenwand 14 und einer Au- ßenwand 15 des doppelwandigen Hohlzylinders ein Hohlraum 16 gebildet wird, in dem sich ein Katalysatorträger 17 in Form von Hochtemperaturwolle befindet. Die Innen- und Außenwände 14, 15 des Stützkorbes 13 bestehen in der vorliegenden Ausführungsform aus einem Drahtgeflecht und umschlie- ßen den Katalysatorträger 17 und stützen ihn ab. Bei dem Katalysatorträger 17, in dem ein Vanadium-haltiger Katalysator eingelagert ist, kann es sich in anderen Ausführungsformen auch um einen keramischen Formkörper, ein Vakuumformteil oder Schüttgut handeln. Es kann jedoch auch ein beliebiger anderer Katalysator verwendet werden, solange dieser geeignet ist, Stick- oxide in Stickstoff umzuwandeln. Das Sekundärfilterelement 5 trägt an einem stirnseitigen Ende 18 seines Körpers 7 einen Befestigungsflansch 19. Das Sekundärfilterelement 5 ist in dieser Ausführungsform als Tiefenfilter ausgebildet. Die Innenräume 8, 9 des Primärfilterelementes 4 und des zugeordneten Sekundärfilterelementes 5 stehen miteinander in Fluidverbindung und sind koaxial zueinander angeordnet.
Das Primärfilterelement 4 ist über eine Trägerplattenanordnung 20 mit dem Sekundärfilterelement 5 verbunden, wobei das Primärfilterelement 4 auf einer Seite der Trägerplattenanordnung 20 und das Sekundärfilterelement 5 auf der gegenüberliegenden Seite der Trägerplattenanordnung 20 angeordnet ist. Die Primär- und Sekundärfilterelemente 4, 5 stehen von der Trägerplattenanordnung 20 in entgegengesetzten Richtungen ab. Dem Filterelementpaar, bestehend aus dem Primärfilterelement 4 und dem Sekundärfilterelement 5, ist eine Durchgangsöffnung 21 der Trägerplattenanordnung 20 zugeordnet, durch die das Filterelementpaar in Fluidverbindung steht. Die Trägerplattenanordnung 20 umfasst eine Grundplatte 22, in der ein axialer Abschnitt 21 a der Durchgangsöffnung 21 ausgebildet ist. In der Oberseite 23 der Grundplatte 22 ist eine den axialen Abschnitt 21 a der Durchgangsöffnung 21 umgebende Vertiefung 24 ausgebildet, die eine Auflagefläche 25 definiert. Das Primärfilterelement 4 ist ausgehend von der Oberseite 23 in den axialen Abschnitt 21 a der Durchgangsöffnung 21 eingesetzt, durchgreift die Grundplatte 22 und ist an der Grundplatte 22 gehalten, indem der Kragen 12 des Filterkerzenkörpers 6 auf der Auflagefläche 25 der Vertiefung 24 liegt. Des Weiteren umfasst die Trägerplattenanordnung 20 eine Druckplatte 26, in der ein axialer Abschnitt 21 b der Durchgangsöffnung 21 ausgebildet ist und die auf der Oberseite 23 der Grundplatte 22 montiert ist. Da die Dicke des Kragens 12 der Höhe der Vertiefung 24 entspricht, schließt das Primärfilterelement 4 mit der Oberseite 23 der Grundplatte 22 bündig ab. Das Sekundärfilterelement 5 ist mittels seines Befestigungsflansches 19 auf der Oberseite 27 der Trägerplattenanordnung 20, d.h. auf der Oberseite 28 der Druckplatte 26, lösbar befestigt. Diese Befestigung kann insbesondere mittels Schrauben oder einem Bajonettverschluss erfolgen, was in der Figur 1 jedoch nicht dargestellt ist. Die Durchmesser der kreisrunden Querschnitte der beiden zentralen Innenräume 8, 9 sowie des axialen Abschnitts 21 b der Durchgangsöffnung 21 in der Druckplatte 26 stimmen überein. Größer als diese Querschnittsdurchmesser ist lediglich der Durchmesser des kreisrunden Querschnitts des axialen Abschnitts 21 a der Durchgangsöffnung 21 in der Grundplatte 22. Hierdurch wird ermöglicht, dass ein gemeinsamer Raum, der durch den Innenraum 8 des in den axialen Abschnitt 21 a der Durchgangsöffnung 21 in der Grundplatte 22 eingesetzten Primärfilterelementes 4, den Innenraum 9 des Sekundärfilterelementes 5 sowie die Durch- gangsöffnung 21 gebildet wird, eine möglichst glatte Innenwandung ohne Vorsprünge und Abstufungen aufweist.
Die Figur 2 zeigt eine Filtrationsvorrichtung 29, die einen Filterbehälter 30 mit einem Innenraum 31 sowie ein in dem Innenraum 31 angeordnetes erfindungsgemäßes Filtersystem 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst. Das Filtersystem 1 umfasst ein Primärfil- termodul 2, das sechs Primärfilterelemente 4 in Form von Filterkerzen auf- weist, und ein Sekundärfiltermodul 3, das sechs Sekundärfilterelemente 5 aufweist, wobei jedem Primärfilterelement 4 genau ein Sekundärfilterelement 5 zugeordnet ist. Sowohl die Primär- 4 als auch die Sekundärfilterelemente 5 sind also in einem Art Cluster angeordnet. Die Primär- und Sekundärfil- terelemente 4, 5 sind durch eine Trägerplattenanordnung 20 verbunden, die den Innenraum 31 des Filterbehälters 30 in einen Rohgasraum 32 und einen Reingasraum 33 unterteilt. Zwei Anschlüsse A und B des Filterbehälters 30 befinden sich im Bereich des Rohgasraumes 32, während sich ein dritter Anschluss C des Filterbehälters 30 im Bereich des Reingasraumes 33 be- findet. Jedem Filterelementpaar, bestehend aus einem Primärfilterelement 4 und dem zugeordneten Sekundärfilterelement 5, ist eine von insgesamt sechs Durchgangsöffnungen 21 der Trägerplattenanordnung 20 zugeordnet, durch die das jeweilige Primärfilterelement 4 mit dem zugeordneten Sekundärfilterelement 5 in Fluidverbindung steht. Der Rohgasraum 32 steht somit über das Filtersystem 1 mit dem Reingasraum 33 in Fluidverbindung.
Sowohl der Aufbau der Trägerplattenanordnung 20 als auch der Aufbau der Primär- und Sekundärfilterelemente 4, 5 entspricht dem bereits im Zusammenhang mit Figur 1 beschriebenen Aufbau. Im Unterschied zur Figur 1 weisen jedoch die unterschiedlichen Sekundärfilterelemente 5 in der Figur 2 unterschiedliche Katalysatorträger 17 auf. So weist beispielsweise das Sekundärfilterelement 5 an der Position I ein keramisches Formteil als Katalysatorträger 17 auf, das aufgrund seiner Formstabilität ohne Stützkorb 13 auskommt. Im Gegensatz dazu weisen die beiden Sekundärfilterelemente 5 an den Positionen II und III jeweils einen Stützkorb 13 auf, der in Figur 2 durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnet ist. Denn das Sekundärfilterelement 5 an der Position II weist Schüttgut als Katalysatorträger 17 auf und das Sekundärfilterelement 5 an der Position III weist Hochtemperaturwolle als Katalysatorträger 17 auf, wobei beide Katalysatorträger 17 ohne Stützkorb 13 keine ausreichende Stabilität aufweisen würden. In anderen Ausführungsformen kann jedes der sechs Sekundärfilterelemente 5 selbstverständlich auch jeden beliebigen anderen Katalysatorträger 17 mit oder ohne Stützkorb 13 aufweisen. Beim Betrieb der Filtrationsvorrichtung 29 gelangt ein heißes Rohgas durch den Anschluss A des Filterbehälters 30 in den Rohgasraum 32 des Filterbehälters 30 und strömt von dort durch die Filterkerzenkörper 6 in die zentralen Innenräume 8 der Filterkerzen 4. Hierbei lagern sich Staubpartikel auf der Außenseite des Filterkerzenkörpers 6 ab und bilden sogenannte Filterku- chen. Das von Staubpartikeln gereinigte Rohgas strömt dann in die zentralen Innenräume 9 der Sekundärfilterelemente 5 und von dort durch die Körper 7 der Sekundärfilterelemente 5, wobei in dem Rohgas enthaltene Schadstoffe durch einen Katalysator in den Sekundärfilterelementen 5 katalytisch umgewandelt werden. Das größtenteils von Staubpartikeln und Schadstoffen be- freite Gas strömt anschließend in den Reingasraum 33 und verlässt von dort den Filterbehälter 30 durch den Anschluss C des Filterbehälters 30. Da es sich bei den Sekundärfilterelementen 5 um katalytische Entstaubungsfilter handelt, kann selbst im Falle einer Beschädigung eines oder mehrerer der Filterkerzen 4 ein staubfreies Gas im Reingasraum 33 gewährleistet werden. Im Gegensatz zu den Filterkerzen 4, bei denen es sich um Oberflächenfilter handelt, handelt es sich bei den Sekundärfilterelementen 5 um Tiefenfilter, die die Staubpartikel in ihrem Inneren festhalten. Im Normalbetrieb der Filtrationsvorrichtung 29 erfolgt das Herausfiltern von Feststoffpartikeln jedoch an den Filterkerzen 4. Die hierdurch entstehenden Filterkuchen an den Außen- Seiten der Filterkerzenkörper 6 werden durch Druckluftabreinigung, d.h. Rückspülen der Filterkerzen 4 mittels eines Spülgasstroms von der Reingasseite her, entfernt. Durch den Spülgasstrom werden die Staubpartikel von den Außenflächen der Filterkerzenkörper 6 in Richtung des Anschlusses B des Filterbehälters 30 geblasen und verlassen von dort aus den Filterbehäl- ter 30. Bezugszeichenliste
1 Filtersystem
2 Primärfiltermodul
3 Sekundärfiltermodul
4 Primärfilterelement
5 Sekundärfilterelement
6 Filterkerzenkörper
7 Körper des Sekundärfilterelementes
8 zentraler Innenraum des Primärfilterelementes
9 zentraler Innenraum des Sekundärfilterelementes
10 geschlossenes Ende
1 1 offenes Ende
12 Kragen
13 Stützkorb
14 Innenwand
15 Außenwand
16 Hohlraum
17 Katalysatorträger
18 stirnseitiges Ende
19 Befestigungsflansch
20 Trägerplattenanordnung
21 Durchgangsöffnung
21 a axialer Abschnitt der Durchgangsöffnung in der Grundplatte
21 b axialer Abschnitt der Durchgangsöffnung in der Druckplatte
22 Grundplatte
23 Oberseite der Grundplatte
24 Vertiefung
25 Auflagefläche
26 Druckplatte Oberseite der Trägerplattenanordnung Oberseite der Druckplatte
Filtrationsvorrichtung
Filterbehälter
Innenraunn des Filterbehälters
Rohgasraum
Reingasraum

Claims

ANSPRÜCHE
Filtersystem (1 ) zur Filtration eines heißen Rohgases, wie eines Ver- brennungs- und/oder Prozessgases, umfassend:
ein Primärfiltermodul (2), das ausgebildet ist Feststoffpartikel aus einem durchströmenden Rohgas zu filtern; und
ein separates Sekundärfiltermodul (3), das dem Primärfiltermodul (2) nachgeschaltet angeordnet ist und mit dem Primärfiltermodul (2) in Fluidverbindung steht, um von dem das Primärfiltermodul (2) verlassenden vorgefilterten Gas durchströmt zu werden, wobei das Sekundärfiltermodul (3) mit wenigstens einem Katalysator zum katalytischen Umwandeln von in dem durchströmenden Rohgas enthaltenen chemischen Verbindungen, insbesondere Schadstoffen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärfiltermodul (3) ein Sicherheitsfiltermodul ist, das ausgebildet ist Feststoffpartikel aus dem Rohgas zu filtern.
Filtersystem (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Primärfiltermodul (2) wenigstens ein Primärfilterelement (4) und das Sekundärfiltermodul (3) wenigstens ein Sekundärfilterelement (5) um- fasst, wobei jedem Primärfilterelement (4) wenigstens ein Sekundärfilterelement (5) zugeordnet ist, das mit dem Primärfilterelement (4) in Fluidverbindung steht.
Filtersystem (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Primärfilterelement (4) genau ein Sekundärfilterelement (5) zugeordnet ist und dass das Primärfilterelement (4) und das Sekundärfilterelement (5) jeweils als Hohlkörper (6, 7) mit einem zentralen Innenraum (8, 9), insbesondere im Wesentlichen als Hohlzylinder, aus- gebildet sind und die Innenräume miteinander in Fluidverbindung stehen.
4. Filtersystem (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zentralen Innenräume (8, 9) eines Primärfilterelementes (4) und des zugeordneten Sekundärfilterelementes (5) koaxial zueinander angeordnet sind.
5. Filtersystem (1 ) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Primär- und Sekundärfilterelemente (4, 5) durch eine Trägerplattenanordnung (20) verbunden sind, wobei die Primär- und Sekundärfilterelemente (4, 5) auf gegenüberliegenden Seiten der Trägerplattenanordnung (20) angeordnet sind und von der Trägerplattenanordnung (20) in entgegengesetzten Richtungen abstehen, wobei jedem Filterelementpaar, bestehend aus einem Primärfilterelement (4) und dem zugeordneten Sekundärfilterelement (5), eine Durchgangsöffnung (21) der Trägerplattenanordnung (20) zugeordnet ist, durch die das jeweilige Primärfilterelement (4) mit dem zugeordneten Sekundärfilterelement (5) in Fluidverbindung steht.
6. Filtersystem (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
Trägerplattenanordnung (20) eine Grundplatte (22) umfasst, in der ein axialer Abschnitt (21 a) der Durchgangsöffnung (21 ) ausgebildet ist, und dass ein Primärfilterelement (4) in die Durchgangsöffnung (21 ) ausgehend von einer Oberseite (23) der Grundplatte (22) eingesetzt ist, diese durchgreift und an der Grundplatte (22) gehalten ist.
7. Filtersystem (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Primärfilterelement (4) die Form einer Filterkerze mit einem im Wesentlichen hohlzylindrischen Filterkerzenkörper (6) aufweist, der an seinem von der Trägerplattenanordnung (20) wegweisenden Ende (10), insbesondere halbkugelartig, geschlossen und an seinem gegenüberliegenden, zu der Trägerplattenanordnung (20) weisenden Ende (1 1 ) offen ausgebildet ist.
Filtersystem (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Oberseite (27) der Trägerplattenanordnung (20), insbesondere in der Oberseite (23) der Grundplatte (22), eine die Durchgangsöffnung (21 ) umgebende, insbesondere kreisringförmige, Vertiefung (24) ausgebildet ist, die eine Auflagefläche (25) definiert, und dass an dem offenen Ende (1 1) des Filterkerzenkörpers (6) ein radial abstehender Kragen (12) angeformt ist, der auf der Auflagefläche (25) der Vertiefung (24) liegt.
Filtersystem (1 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des axialen Abschnitts (21 a) der Durchgangsöffnung (21) in der Grundplatte (22) größer als die Querschnitte der zentralen Innenräume (8, 9) eines Primärfilterelementes (4) und des zugeordneten Sekundärfilterelementes (5) ist, so dass, wenn das Primärfilterelement (4) in den axialen Abschnitt (21 a) der Durchgangsöffnung (21 ) in der Grundplatte (22) eingesetzt ist, der Übergang zwischen den Innenwandungen der beiden Innenräume (8, 9) im Wesentlichen glatt verläuft.
Filtersystem (1 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplattenanordnung (20) eine Druckplatte (26) umfasst, in der ein axialer Abschnitt (21 b) der Durchgangsöffnung (21) ausgebildet ist und die auf der Oberseite (23) der Grundplatte (22) montiert ist.
11. Filtersystem (1 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der
Querschnitt des axialen Abschnitts (21 b) der Durchgangsöffnung (21) in der Druckplatte (26) mit den Querschnitten der zentralen Innenräume (8, 9) eines Primärfilterelementes (4) und des zugeordneten Se- kundärfilterelementes (5) übereinstimmt.
12. Filtersystem (1 ) nach einem der Ansprüche 5 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Sekundärfilterelement (5) an einem stirnseitigen Ende (18) einen Befestigungsflansch (19) trägt, der auf der Oberseite (27) der Trägerplattenanordnung (20), insbesondere auf der
Oberseite (23) der Grundplatte (22), insbesondere mittels Schrauben oder einem Bajonettverschluss, befestigt ist.
13. Filtersystem (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Primärfilterelemente (4) und/oder die Sekundärfilterelemente (5) in Reihen oder Clustern angeordnet sind.
14. Filtersystem (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Primärfilterelement (4) als Oberflächenfilter ausgebildet ist und/oder jedes Sekundärfilterelement (5) als Tiefenfilter ausgebildet ist.
15. Filtersystem (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Katalysator ein Vanadi- um-haltiger Katalysator ist.
16. Filtersystem (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der umzuwandelnde Schadstoff ein Stickoxid ist und der wenigstens eine Katalysator geeignet ist dieses Stickoxid insbesondere nnittels selektiver katalytischer Reduktion in Stickstoff umzuwandeln.
17. Filtersystem (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch ge- kennzeichnet, dass jedes Sekundärfilterelement (5) einen insbesondere hochporösen und/oder von Kanälen durchzogenen Katalysatorträger (17) aufweist, in dem der wenigstens eine Katalysator eingelagert ist. 18. Filtersystem (1 ) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der
Katalysatorträger (17) aus keramischen Formkörpern und/oder Vakuumformteilen und/oder Hochtemperaturwolle und/oder Schüttgut besteht.
Filtersystem (1 ) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke und/oder die Länge und/oder das Material und/oder die Porosität jedes Sekundärfilterelementes (5) in Übereinstimmung mit der Menge des im Katalysatorträger (17) eingelagerten Katalysators ausgewählt ist.
Filtersystem (1 ) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Sekundärfilterelement (5) einen Stützkorb (13) zum Umschließen und/oder Abstützen des Katalysatorträgers (17) aufweist.
Filtersystem (1 ) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der
Stützkorb (13) die Form eines doppelwandigen Hohlzylinders aufweist, wobei zwischen einer Innenwand (14) und einer Außenwand (15) des doppelwandigen Hohlzylinders ein Hohlraum (16) gebildet wird, in dem sich der Katalysatorträger (17) befindet. Filtersystem (1 ) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der
Stützkorb (13) die Form eines einwandigen Hohlzylinders aufweist. 23. Verfahren zur Filtration eines heißen Rohgases, wie eines Verbren- nungs- und/oder Prozessgases, insbesondere mittels eines Filtersystems (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem ersten Schritt ein zu reinigendes Rohgas durch ein Primärfiltermodul (2) geführt wird, um Feststoffpartikel aus diesem herauszufiltern, und in einem zweiten Schritt durch ein Sekundärfiltermodul (3) geführt wird, um in diesem enthaltene chemische Verbindungen, insbesondere Schadstoffe katalytisch umzuwandeln, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sekundärfiltermodul (3) verwendet wird, das ausgebildet ist, um Feststoffpartikel aus dem Rohgas zu filtern.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pri- märfiltermodul (2) verwendet wird, das wenigstens ein Primärfilterelement (4) umfasst, das als Hohlkörper mit einem zentralen Innenraum (8) und einer diesen zentralen Innenraum (8) umgebenden Wandung ausgebildet ist, wobei das zu reinigende Rohgas durch die Wandung des Primärfilterelementes (4) in den zentralen Innenraum (8) des Primärfilterelementes (4) strömt, wobei Feststoffpartikel an der Oberfläche des Primärfilterelementes (4) zurückgehalten werden.
Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sekundärfiltermodul (3) verwendet wird, das wenigstens ein Sekundärfilterelement (5) umfasst, das als Hohlkörper mit einem zentralen Innenraum (9) und einer diesen zentralen Innenraum (9) umgebenden Wandung ausgebildet ist, wobei das Gas, welches das Primärfiltermodul (2) verlässt, in den zentralen Innenraum (9) des Se- kundärfilterelementes (5) und von dort aus durch die Wandung des Sekundärfilterelementes (5) strömt, wobei Feststoffpartikel tief in die Wandung hinein eindringen und dort festgehalten werden.
Filterelement (5) zur Verwendung als Sekundärfilterelement in einem Filtersystem (1) zur Filtration eines heißen Rohgases nach einem der Ansprüche 2 bis 22, das als länglicher Hohlkörper (7) mit einem von einer Wandung umgebenen zentralen Innenraum (9) ausgebildet ist, wobei der Hohlkörper (7) an einem stirnseitigen Ende geschlossen und an dem gegenüberliegenden stirnseitigen Ende (18) offen ist, so dass das Rohgas an dem offenen Ende (18) in den Innenraum (9) strömen kann, wobei der Hohlkörper (7) mit wenigstens einem Katalysator zum katalytischen Umwandeln von in dem Rohgas enthaltenen Schadstoffen und mit einem Partikelfilter zum Herausfiltern von Fest- stoffpartikeln aus dem Rohgas versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelfilter ein Tiefenfilter ist.
27. Filterelement (5) nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (7) ein Hohlzylinder ist.
28. Filterelement (5) nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (7) an seinem offenen Ende (18) einen Befestigungsflansch (19) zur Befestigung an der Oberseite (27) einer Trägerplattenanordnung (20) des Filtersystems (1 ) trägt.
29. Filterelement (5) nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung des Hohlkörpers (7) einen hochporösen und/oder von Kanälen durchzogenen Katalysatorträger (17) aufweist, in den der wenigstens eine Katalysator eingelagert ist.
30. Filterelement (5) nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysatorträger (17) aus keramischen Formkörpern und/oder Vakuumformteilen und/oder Hochtemperaturwolle und/oder Schüttgut besteht.
31. Filterelement (5) nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke und/oder die Länge und/oder das Material und/oder die Porosität des Hohlkörpers (7) in Übereinstimmung mit der Menge des im Katalysatorträger (17) eingelagerten Katalysators ausgewählt ist.
32. Filterelement (5) nach einem der Ansprüche 29 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung des Hohlkörpers (7) weiter einen Stützkorb (13) zum Umschließen und/oder Abstützen des Katalysator- trägers (17) aufweist.
33. Filterelement (5) nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkorb (13) die Form eines doppelwandigen Hohlzylinders aufweist, wobei zwischen einer Innenwand (14) und einer Außenwand (15) des doppelwandigen Hohlzylinders ein Hohlraum (16) gebildet wird, in dem sich der Katalysatorträger (17) befindet.
34. Filterelement (5) nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkorb (13) die Form eines einwandigen Hohlzylinders aufweist.
35. Filterelement (5) nach einem der Ansprüche 26 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Katalysator ein Vanadium-haltiger Katalysator ist. Filterelement (5) nach einenn der Ansprüche 26 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der umzuwandelnde Schadstoff ein Stickoxid ist und der wenigstens eine Katalysator geeignet ist dieses Stickoxid insbesondere mittels selektiver katalytischer Reduktion in Stickstoff umzuwandeln.
EP17708983.6A 2016-02-19 2017-02-14 FILTERSYSTEM ZUR FILTRATION EINES HEIßEN ROHGASES SOWIE FILTERELEMENT FÜR EIN SOLCHES FILTERSYSTEM Withdrawn EP3325127A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202016100904.9U DE202016100904U1 (de) 2016-02-19 2016-02-19 Filtersystem zur Filtration eines heißen Rohgases sowie Filterelement für ein solches Filtersystem
PCT/EP2017/053274 WO2017140667A1 (de) 2016-02-19 2017-02-14 FILTERSYSTEM ZUR FILTRATION EINES HEIßEN ROHGASES SOWIE FILTERELEMENT FÜR EIN SOLCHES FILTERSYSTEM

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3325127A1 true EP3325127A1 (de) 2018-05-30

Family

ID=58231567

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP17708983.6A Withdrawn EP3325127A1 (de) 2016-02-19 2017-02-14 FILTERSYSTEM ZUR FILTRATION EINES HEIßEN ROHGASES SOWIE FILTERELEMENT FÜR EIN SOLCHES FILTERSYSTEM

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3325127A1 (de)
DE (1) DE202016100904U1 (de)
WO (1) WO2017140667A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0551951A1 (de) * 1992-01-16 1993-07-21 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. Vorrichtung zum Filtern von Feststoffpartikeln aus einem Fluid
DE19917165A1 (de) * 1999-04-16 2000-10-26 Karlsruhe Forschzent Verfahren zum Abreinigen von rohrförmigen Filterelementen

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0698269B2 (ja) * 1991-06-06 1994-12-07 株式会社タクマ 排ガス処理装置
DE10164480A1 (de) * 2001-12-29 2003-07-17 Schumacher Umwelt Trenntech Filterelement
WO2006103040A1 (en) 2005-04-01 2006-10-05 Haldor Topsøe A/S Process for catalytic reduction of nox by ammonia in presence of so3 in the gas
EP2554238B1 (de) * 2011-08-05 2013-12-18 Pall Corporation Katalysatorfiltersystem
EP2698188B1 (de) * 2012-08-17 2018-01-31 Pall Corporation Katalysatorfiltermodul und dieses enthaltendes Katalysatorfiltersystem
AR100119A1 (es) * 2014-03-21 2016-09-14 Haldor Topsoe As Montaje de bolsas filtrantes

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0551951A1 (de) * 1992-01-16 1993-07-21 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. Vorrichtung zum Filtern von Feststoffpartikeln aus einem Fluid
DE19917165A1 (de) * 1999-04-16 2000-10-26 Karlsruhe Forschzent Verfahren zum Abreinigen von rohrförmigen Filterelementen

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2017140667A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE202016100904U1 (de) 2017-05-22
WO2017140667A1 (de) 2017-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1728984B2 (de) Abgasanlage
EP1294466B2 (de) Partikelfalle und verfahren zum abscheiden von partikeln aus dem strom eines fluids
EP0467147B1 (de) Filter- oder Katalysatorkörper
DE60020070T2 (de) Katalytischer wabenköper-filter mit porösen trennwänden
DE69300263T2 (de) Vorrichtung zum Filtern von Feststoffpartikeln aus einem Fluid.
DE69511268T2 (de) Verhinderung von aschebrückenbildung in keramischen filtern
WO2000070202A1 (de) Vorrichtung zum reduzieren von schädlichen bestandteilen im abgas einer brennkraftmaschine, insbesondere einer diesel-brennkraftmaschine
DE60008593T2 (de) Rohrförmige oder wabenförmige filterelemente aus metall als sicherheitsvorrichtungen bei der filterreinigung
EP3908391A1 (de) Filtersystem zur aufreinigung von einem mit partikeln beladenen gasstrom und anordnung zur aufreinigung von einem mit partikeln beladenen gasstrom eines fluidisierungsapparates mittels eines filtersystems
EP0470365B1 (de) Filter
EP1174599A1 (de) Filteranordnung für eine Abgasreinigungsanlage
DE4207005C2 (de) Abgasreiniger
EP1304152A1 (de) Abgasanlage mit Partikelfilter für einen Verbrennungsmotor
EP2461887A1 (de) Filtereinrichtung und wickelfilterelement
WO2017140667A1 (de) FILTERSYSTEM ZUR FILTRATION EINES HEIßEN ROHGASES SOWIE FILTERELEMENT FÜR EIN SOLCHES FILTERSYSTEM
DE60101256T2 (de) Filterelemente aus miteinander verbundenen fasern als sicherheitsvorrichtungen bei der filterreinigung
DE102008032766A1 (de) Vorrichtung zum Reinigen der Abgase von Dieselmotoren
DE202005011603U1 (de) Dieselrußpartikelfilter
EP1495792B1 (de) Filtertasche für einen Abgasfilter und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102012008523A1 (de) Abgasnachbehandlungssystem
DE102012005957A1 (de) Stützkorb für einen Schlauchfilter
WO2008089833A1 (de) Filteranlage
DE102007063100A1 (de) Abgasnachbehandlungseinrichtung mit mindestens zwei Partikelfiltern
EP1431528B1 (de) Abgasreinigungsanordnung
DE19933442A1 (de) Partikelfilter mit einem Filtermedium und einem Katalysator

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20180105

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20191206

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20210204