NO131380B - - Google Patents

Description

Støvfilteranordning.

Denne oppfinnelse vedrører en støvfilteranordning av den art som omfatter et filterhus med et filterkammer for tilførsel av støvholdig, urenset gass, nedenfor kalt rågass, nedenfra og bort-førsel av renset gass ved toppen, hvilket kammer inneholder et filterposesett med et antall ved sine åpne øvre ender opphengte, hensiktsmessig avstivede poser innrettet for gasstrømningsretning utenfra inn i posen og for retur-gasspyling, hvor filterposenes anordning tillater fri passasje for rågass på utsiden av posene i vertikal og i det minste i en horisontal retning gjennom filterposesettet, i det minste et avløpskammer for renset gass anordnet over filterkammeret, og i det minste et under filterkammeret anordnet bunnkammer med i det minste et innløp for rågass og avløp for utskilt støv.

Bunnkammeret har fortrinnsvis et nedad avtagende tverrsnitt med avløpet for utskilt støv anordnet nederst. Filterkammeret og bunnkammeret kan ha rektangulært eller sirkulært tverrsnitt. Ved kjente utførelser har filterkammeret en toppvegg i hvilken filterposene er opphengt, men det finnes også anordninger hvor posene er opphengt slik at det ikke finnes noen egentlig toppvegg. Filterposene er vanligvis av tekstilduk og har innretninger som hin-drer dem i å falle sammen under drift som følge av trykkdifferansen. Over filterkammerets topp er det vanligvis anordnet en spyleanordning med blåseinnretninger for hver pose. Slike anordninger er tidligere kjent og skal derfor ikke beskrives i detalj. Et støv-filterelement er f.eks. beskrevet i østerriksk patent 426 166.

Ved denne type filtere henger satsen av utspente vanligvis sylindriske filterposer ned i filterkammeret, og posene er på utsiden omgitt av den forurensede gass, som renser for støvformige forurensninger i og med passasjen gjennom filterduken fra utsiden og inn i posen. Posene renses enkeltvis eller fortrinnsvis rad for rad ved at spyleluft blåses mer eller mindre sjokkartet ned i posens renside, mens filteret forøvrig er i full drift. Under spylingen dannet overtrykk inne i de poser som spyles, og strømnings-retningen gjennom poseduken reverseres et øyeblikk. Trykksjokket fra den kortvarige returluftstrøm gjennom filterduken brekker og blåser løs støvlaget som har samlet seg på utsiden av posen. Umid-delbart etter renblåsningen etableres igjen normale trykkforhold over den pose eller poserekke som har vært spylt, og gass strømmer igjen utenfra og inn gjennom poseduken.

Rensingen av filterduken i posene er meget effektiv ved denne type av filtere. Da spylingen av enkeltposer eller enkeltra- der av poser foregår uten at gasstrømmen gjennom filteret stoppes ved lukking av spjeld etc, kan spylingen i praksis skje langt hyp-pigere enn tilfelle er ved filtere av andre typer, hvor bl.a. hele filterkammeret må stenges av for rensing av posesatsen. Av denne grunn kan filtere av den innledningsvis nevnte type drives med meget høye gassmengder i forhold til filterdukens areal uten urimeli-ge trykkfall gjennom duken, og de er også anvendelige for relativt meget høye støvkonsentrasjoner.

Som nevnt har normalt den omtalte type filtere en bunn-trakt, hvor den forurensede gass føres inn og hvor også utskilt støv faller ned, videre et filterkammer som omslutter posesatsen, og et rengasskammer i toppen over posesatsens utløp, hvor også spy-learrangementet er anordnet. Etter å ha kommet inn i bunntrakten fortsetter den forurensede gass i hovedsaken vertikalt oppover mellom og langs posene i filtersatsen med en kontinuerlig avtagende vertikal hastighet, idet gass kontinuerlig suges inn gjennom filterduken over hele høyden av filterposene.

En vanlig dimensjonering av et såkalt høyeffektfilter omfatter filterbelastninger på 50 - 200 m 3 gass/m 2 filterduk og time, eller mer. Den tilsvarende gjennomsnittlige vertikale hastighet av forurenset gass opp gjennom posesatsen vil være ca. 0,5-2 m/sek.

nederst i posesatsen, kontinuerlig avtagende til ca. 0 hastighet

øverst i posesatsen. Betydelig høyere hastigheter kan fore-komme punktvis på grunn av ujevn fordeling.

Den 0,5-2 m/sek. oppadrettede gasshastighet i bunnen av

posesatsen tilsvarer ekvivalente fallhastigheten for partikler med diameter i området 100 - 300 y. Denne gasshastighet opprettholdes også under spyling av enkeltposer eller rader av poser. Det betyr at løsgjort støv som har en partikkelstørrelse mindre enn i stør-relsesordenen 100 - 300 y ikke faller ned mot rågasstrømmen, men holder seg svevende i denne oppe i posesatsen. Det støv av denne type som blåses løs fra en pose eller poserad under spylingen, vil da i hovedsaken bli suget inn til støvlaget på nærliggende poser eller tilbake til samme pose så snart spylingen opphører. Fint støv av denne type kan derfor ikke falle ned gjennom filtersatsen og ned i bunntrakten før det har kittet seg sammen (agglomerert) til grovere korn eller klumper. En slik tendens til agglomerasjon er en stoffegenskap som varierer sterkt fra støvart til støvart.

Man innser lett at det oppstår problemer når den gass som skal filtreres, inneholder støv som er finkornet med tilsvarende lav fallhastighet, og som samtidig har liten tendens til agglomerasjon. Støv av denne type akkumuleres oppe i posesatsen, hvor det dekker posene i et stadig tykkere lag. Dette medfører et stadig økende trykkfall over poseduken og redusert kapasitet for filteret.

Endel typer støv, spesielt smelterøk fra metallurgiske prosesser, som inneholder til dels uhyre fine (mindre enn 1/1000 mm) lite agglomererbare partikler, viser seg i praksis å ha en slik virkning i den beskrevne type av filtere. Trykkfallet over filteret øker hurtig under drift, etter som fint støv akkumuleres oppe i filtersatsen, og kapasiteten synker. Trykk og kapasitet stabili-seres først når trykket over støvlaget på posene blir tilstrekkelig til å komprimere støvet såvidt kraftig at det agglomererer og kan falle ut av posesatsen som grove korn eller klumper. For enkelte typer spesielt av smelterøk ligger dette stabile trykk såvidt høyt at denne filtertype ikke lenger er praktisk anvendelig.

En jevn hastighetsfordeling av rågassen inn i og gjennom posesatsen er meget viktig. Hastighetstopper på grunn av dårlig gassfordeling medfører økt slitasje av filterduken på det angjel-dende sted. Spesielt er gassfordelingen kritisk når rågassen inneholder skarpt, sterkt slitende støv og store støvkonsentrasjoner.

Som eksempel på en prosess hvor filteranordninger av den

innledningsvis nevnte art kommer til anvendelse, kan nevnes rensing av avgass fra aluminium elektrolyseovner ved injekson av aluminiumoxyd i rågasstrømmen etter den såkalte tørre metode. Avgassen fra disse smelteovner inneholder gassformig hydrogenfluorid samt mer og mindre fluorholdig støv som tildels består av metallurgisk smel-terøk med de egenskaper som ovenfor er beskrevet som ugunstige for drift av filteret. Det injiserte aluminiumoxyd vil normalt ha en kornstørrelse i det vesentlige under 0,15 mm.

I den nevnte tørre prosess absorberes rågassens innhold av gassformig hydrogenfluorid med meget høy virkningsgrad av det injiserte aluminiumoxyd.. Denne prosess krever jevn innblanding av oxyd i gassen, og de mest fordelaktige virkningsgrader oppnås ved god kontakt og lengst mulig kontakttid mellom rågass og aluminiumoxyd. Både den injiserte oxyd og rågassens naturlige støvinnhold utskilles deretter i et høyeffektfilter.

Man er interessert i et jevnt belegg av aluminiumoxyd på posene, idet man oppnår en tilleggseffekt med hensyn til adsorbsjon av hydrogenfluorid under gassens passasje gjennom dette oxydlag, noe som forhøyer prosessens virkningsgrad.

Både av hensyn til ønskeligheten av et jevnt støvbelegg på posene, og på grunn av de store støvmengder (oxydmengder) man arbeider med, egner den omtalte type av høyeffektfiltere seg best for denne prosess.

På grunn av de aktuelle støvarters egenskaper har man ved denne prosess de vanskeligheter med hensyn til trykkfall og kapasitet på høyeffektfilteret som er beskrevet foran. Videre er aluminiumoxyd et overordentlig skarpt og slitende materiale, og konsentrasjonen i rågassen er høy (5-20 g/m^). Gassfordelingen i filterkammeret er derfor i høy grad kritisk.

En hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en støv-filteranordning av den innledningsvis nevnte art, hvor de ovenfor omtalte problemer er unngått eller redusert til et minimum.

En annen hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en anordning som gjør det mulig å kunne tilpasse kontakttiden eller oppholdstiden for en støvformig adsorbent som er tilsatt en gass i adsorbsjonsøyemed, i avhengighet" av partikkelstørrelse og fallhastighet for adsorbentens enkeltpartikler og for den oppholdstid for adsorbenten foran og i filtreringssonen som man ønsker av hensyn til adsorbsjonseffektiviteten.

I endel tilfelle kan den gass som skal filtreres, inne-holde grove, lett utskillbare støvfraksjoner som er uønskede i filteret fordi slike fraksjoner betyr en ekstra belastning og gir spesielt stor slitasje. I f.eks. enkelte typer av smelterøk har man endel grove partikler som tildels kommer frem til filteret som en-nå glødende gnister.

Det er derfor også en hensikt med denne oppfinnelse å skaffe en anordning som gjør det mulig å skille ut slike partikler før de kommer i kontakt med posesatsen i filteret.

Anordningen ifølge oppfinnelsen er av den i hovedkravets innledning angitte art og utmerker seg i det vesentlige ved de i hovedkravets karakteristikk angitte trekk. Andre nye og fordelaktige trekk fremgår av underkravene.

En vesentlig fordel ved anordningen ifølge oppfinnelsen er at skilleveggen eller skilleveggene strømningsmessig sett deler også filterkammeret i minst to partier, nemlig et parti beliggende over bunnkammerets innløpsparti, hvor rågassen strømmer i det vesentlige oppover og et parti eller partier over bunnkammerets avløpspar-ti, hvor resten av rågassen etter avbøyning også får en nedadrettet bevegelse. Derved vil det støv som spyles av posene følge med gass-strømmen og ved hjelp av denne bringes gjennom posesatsen og ned i bunntraktens avløpsparti, hvor gasshastigheten er 0 og selv det. aller mest finkornede, lettsvevende støv vil falle ned. Akkumule-ring av slikt fint støv i posesatsen elimineres effektivt, og filteret bringes til å arbeide med et fordelaktig lavt trykkfall i forhold til gassbelastningen.

En annen fordel ved anordningen ifølge oppfinnelsen skyl-des den svingbart innstillbare toppdel av en eller flere av skilleveggene. På denne måte kan innløpstverrsnittet til filterkammeret og den vertikale hastighet på rågassen justeres. Derved kan f.eks. oppholdstiden for en støvformig adsorbent som er tilsatt rågassen i adsorbsjonsøyemed tilpasses i avhengighet av partikkelstørrelse__ og fallhastighet for adsorbentens enkeltpartikler. Andre fordelaktige trekk vil fremgå av den følgende beskrivelse av noen eksempler på anordningen ifølge oppfinnelsen.

På tegningene viser fig. 1 skjematisk et vertikalsnitt gjennom en støvfilteranordning utført i samsvar med oppfinnelsen, fig. 2 viser på samme måte som fig. 1 en modifisert utførelse av bunnkammerets innløpsparti for filteret, og fig. 3 viser et horison-talsnitt som stort sett svarer til snittet langs linjen III-III på fig. 1, men som viser en anordning med anderledes utførte støvpo-ser. Fig. 4 viser i snitt en annen utførelse av skilleveggen.

På tegningen er filteranordningens filterhus betegnet med 1. I det foreliggende tilfelle er huset tenkt utført med rektangulært tverrsnitt, men det kan også ha sirkulært tverrsnitt. Huset omfatter et traktformet bunnparti 2, et parallellepipedformet ho-vedparti eller filterparti 3 samt et topparti 4.

Husets filterparti 3 begrenser et filterkammer 5 med rektangulært tverrsnitt. Filterkammeret har en horisontal toppvegg 6 som er utført med et stoft antall åpninger 7, hvori ved hjelp av opphengnings- eller oppspenningsinnretninger 8 det er opphengt et tilsvarende antall filterposer 9. Posene er åpne ved toppen og lukket ved bunnen. Posene har sirkulært eller kvadratisk tverrsnitt og er anordnet i avstand fra hverandre, slik at det er dannet mellomrom 10 som vist. Også i retning perpendikulært på tegningens plan er posene anordnet med mellomrom.

Over filterkammeret 5 befinner et avløpskammer 11

for renset gass seg. Gassutløpet er betegnet med 12. I utløpskam-meret 11 er det også anordnet en spyleanordning 13 med et antall spyledyser 14 innrettet til å blåse gass, f.eks. luft, inn i posene 9 . En stengeventil for spylegassledningen er betegnet med 15.

I filterhusets 1 bunnparti 2 finnes et traktformet bunnkammer 16 med et innløp for urenset gass 17 i kammerets ene vegg og et avløp 18 for utskilt støv i kammerets nederste parti.

På fig. 3 er filterkammeret 5" vist utstyrt med filterposer 9" med avlangt, rektangulært horisontaltverrsnitt. Med poser utformet på denne måte er posene hensiktsmessig anordnet i filterkammeret med mellomrom 10" forløpende i en retning som sett i hori-sontalplanet faller sammen med gassens innstrømningsretning A".

Selve innløpsåpningen for urenset gass i bunnkammerets 16 sidevegg er betegnet med 19. I bunnkammeret 16 er det anordnet en fast skillevegg 20. Skilleveggen strekker seg ut fra et sted nedenfor innløpet 19 i bunnkammerets sidevegg 21 først i det vesentlige i horisontal retning og deretter oppover, hvor den slutter i liten

avstand fra posenes 9 underkant. Til skilleveggens 20 øvre horisontale kant 22 er hengslet en skilleveggplate 23 som når den befinner seg i vertikal stilling, slutter nesten ved filterposenes 9 underkant. Mens skilleveggen 20 er langs sine langsgående kanter festet til bunnkammerets 16 motsatte sidevegger, er skilleveggpla-tens 23 motsatte kanter anordnet i avstand fra de nevnte sidevegger. Med skilleveggplaten 23 er leddbart forbundet en styrestang 24 som gjennom en hensiktsmessig tettet åpning i bunnkammerets sidevegg 25 er ført utenfor bunnkammeret og som er forsynt med et håndtak 26 eller som kan være forbundet med en (ikke vist) innretning til å svinge skilleveggplaten 23 i den ene eller den andre retning X,Z, som antydet på fig. 2. Skilleveggplaten 23 kan låses i en innstilt stilling ved hjelp av en hensiktsmessig låseinnretning 27.

Man vil forstå at skilleveggen 20,23 deler bunnkammeret

16 i to partier, nemlig et innløpsparti 16A for urenset gass og et avløpsparti 16B for utskilt støv som fjernes gjennom avløpet 18.

I bunnkammerets 16 innløpsparti 16A er et antall ledeskovler 28 anordnet for å lede og fordele gasstrømmen på vei oppover mot filterkammeret 5. Ytterligere ledeskovler 29 kan være anordnet vinkel-rett på de førstnevnte skovler for ytterligere økning av fordelings-og utjevningseffekten.

Ved utførelsen ifølge fig. 2 er skilleveggen 20' ved over-gangen fra sitt mer eller mindre horisontale parti til sitt i det vesentlige vertikale parti utformet med et nedad rettet avløp 30. Istedenfor de på fig. 1 viste ledeskovler 28 som jevnt avbøyer gass-strømmen oppover, er i dette tilfelle anordnet et antall støt- og ledeplater 31 som er plassert slik i forhold til utløpet og hverandre at støtplatenes 31 nedre kantpartier mer eller mindre ligger langsetter en flate som strekker seg på skrå nedover mot det nevnte avløp 30. Platenes 31 øvre partier virker på vanlig måte som ledeplater.

Når støvholdig gass strømmer inn gjennom innløpet 17,19, vil den på grunn av skilleveggen 20,23 avbøyes oppover mot en del av filterposesatsen i filterkammeret 5 med den følge at kammeret 5 strømningsmessig sett vil omfatte et kammerparti med oppad strøm-mende gass og et parti hvor gassens bevegelse er rettet nedover. Mens gassens innløpshastighet i bunnkammerets innløpsparti 16A er ganske betydelig og innstilt etter behov, er den eventuelle gasshastighet i avløpspartiet 16B lik 0. Når anordningen er i drift og filterposene spyles ved hjelp av innretningene 13,14, mens driften forøvrig fortsetter, vil støvet som blåses bort rives med den oppad gående og deretter avbøyende gasstrøm og overføres til det parti av filterkammeret hvor bevegelsesretningen for gassen er rettet nedover, slik at også de aller minste partikler vil følge med og vil nå ned i bunnkammerets avløpsparti 16B hvor gasshastigheten er lik 0, slik at selv det aller fineste støv vil måtte falle ned. På denne måte unngås at det mest finkornede støv under spylingen avleires på de nærmest liggende poser som ikke spyles, slik tilfelle har vært ved tidligere kjente utførelser.

Ved hjelp av skilleveggplaten 23 kan innløpstverrsnittet til filterkammeret reguleres for tilpasning av den urensede gass-strøms hastighet og dermed både filtreringsvirkningen og gassens spylevirkning. Da oppsamling av fint støv på posesatsen unngås, vil filteret kunne arbeide med et vesentlig lavere trykkfall i forhold til gassbelastningen og dermed større virkningsgrad.

Den svingbare skilleveggdel 23 kan som nevnt justeres etter varierende støvsammensetning i rågassen. I visse tilfelle kan det være hensiktsmessig å innstille platen 23 slik som vist ved Z

på fig. 2, dvs. slik at innløpspartiet foran filterposesatsen får oppad tiltagende tverrsnitt. Derved vil gasshastigheten avta tilsvarende. Dette kan være fordelaktig i tilfelle av at man arbeider med en gass som inneholder en støvformig adsorbent som man ønsker å beholde i gasstrømmen så lenge som mulig. De tunge adsorbentpar-tikler vil da få en forlenget oppholdstid i det således utvidede innløpsparti med redusert hastighet.

Hvis gassen inneholder ganske grove og lett utskillbare støvpartikler som er uønskede i filteret, kan utførelsen ifølge fig., 2 komme til anvendelse. Rågasstrømmen som innføres ved A<1>støter mot underkantene av ledeplatene 31 med den følge at de tyngste partikler skilles ut og faller ned og fjernes fra kammerets innløps-parti gjennom avløpet 30. Dette avløp må selvfølgelig ikke være så stort at rågassen som passerer avløpet sammen med støvet, vil for-styrre nedfallet av støvet i bunnkammerets avløpsparti.

Fig. 4 viser et vertikalsnitt gjennom bunnkammeret tatt i et plan perpendikulært på tegningens plan (med fig. 1 og 2). I dette tilfelle er skilleveggen U-formet og har en bunn 20a" og to sidevegger 20", hvis øvre deler 23" kan være svingbare om horisontale ak-ser 32". Forøvrig kan utførelsen være som på fig. 1, dvs. at det finnes en tredje vegg som svarer til veggen 20,23 på fig. 1. Alter-nativt kan sideveggene 20" strekke seg over hele bunnkammeret, dvs. fra kammerveggen 21 frem til kammerveggen 25 ifølge fig. 1.

Ved hjelp av anordningen ifølge oppfinnelsen oppnås ikke bare en vesentlig bedre spyling av filterposene enn tidligere, men også en bedre filtreringsvirkningsgrad samtidig som slitasjen på posene reduseres.

Claims (5)

1. Støvfilteranordning, omfattende et filterhus med et filterkammer for tilførsel av støvholdig, urenset gass, nedenfor kalt rågass, nedenfra og bortførsel av renset gass ved toppen, hvilket kammer inneholder et filterposesett med et antall ved sine åpne øvre ender opphengte, hensiktsmessig avstivede poser innrettet for gass-strømningsretning utenfra inn i posen og for retur-gasspyling, hvor filterposenes anordning tillater fri passasje for rågass på utsiden av posene i vertikal og i det minste i en horisontal retning gjennom filterposesettet, i det minste et avløpskammer for renset gass anordnet over filterkammereret, og i det minste et under filterkammeret anordnet bunnkammer med i det minste et innløp for rågass og avløp for utskilt støv,karakterisert vedat bunnkammeret ved skillevegger (20 20 ' ; 20" , 20a) som strekker seg helt opp til underkan- ten av filterposesettet, er strømningsmessig delt i helt adskilte rom, nærmere bestemt innløpsrom (16A) for tilførsel av rågass til en avgrenset del av posesettet og avløpsrom (16B) for nedfall av utskilt støv fra posesettets øvrige deler.

2. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat skilleveggen (20,20') eller i det minste noen av skilleveggene (20,

20") er delt og har en om en horisontal akse svingbar øvre del (23, 23';23") og at■innretninger (26,26') er anordnet for innstilling av den svingbare veggdel og dermed tverrsnittet for tilførsel av rågass til filterkammeret.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2,karakterisertved at et antall ledeskovler (28,29) til utjevning og hovedsakelig vertikalretting av rågass er anordnet i bunnkammerets innløpsrom i det minste mellom innløpet og skilleveggen.

4. Anordning ifølge krav 3,karakterisert vedat i det minste noen av skovlene (31) i bunnkammerets innløpsrom er anordnet til å virke som støtplater for brå avbøyning av rågasstrøm-men for utskilling av grove støvpartikler.

5. Anordning ifølge krav 4,karakterisert vedat innløpsrommets nedre del er utført med minst et avløp (30) for grove støvpartikler.