NO341386B1 - Fremgangsmåte og anordning for filtrering av prosessgass - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og en anordning for filtrering av prosessgass dannet i ferrolegeringssmelteprosessen, dvs. karbonmonoksidgass, for vesentlig å redusere mengden faststoffer rommet i gassen.

I den kjente teknikken har det vært kjent, ifølge dokumentet DE 30 22 203 Al, å omdanne en filterenhet til en rengjøringsenhet hvor filterkartongene ble hengt med åpne ender oppover, slik at luft under trykk kan tilføres inn i de åpne ender under rengjøring, mens smuss kan vaskes fra utsiden av filterelementene ved bruk av vannstråler. DE 25 40 003 Al angår en prosess for å rense varme gassfilter ved vanninjeksjon, hvilken prosess innebærer å skape en trykkbølge på den rene gassiden, slik at filterkaken faller av. EP 0 864 347 A angår en prosess for å rense filter som inneholder støv og aerosolpartikler. Filtrene renses ved en rask reduksjon i trykk på den siden av kammeret hvor filteret bærer sin belastning. Fine dråper av et fluid, særlig vann, kan sprayes til de varme gassene på den partikkelbelagte siden av filterkammeret. US 5 112 585 A beskriver en prosess og anordning for å fjerne rester fra avgassrensing i et forbrenningssystem. Forbrenningssystemet inkluderer et forbrenningskammer, et varmt gassfilter plassert nedstrøms for forbrenningskammeret, og vaskere, som anvender en vaskevæske, plassert nedstrøms fra det varme gassfilteret. GB 672458 viser et elektrofilterkammer, hvor sprinklerdyser drives med den hensikt å spraye elektrodene. Gassen kommer inn ved innløpsåpning og den rensede gassen passerer ut utløpsåpningen.

For rensing av avgasser dannet i metallsmelteprosesser av faststoffer, f. eks. for rensing av gasser dannet i en ferrolegeringssmelteprosess, blir det generelt benyttet en venturivasker (venturi scrubber). Den faststoffbærende gassen for rensing blir ledet gjennom toppdelen av vaskeren til en venturivasker, og en vannstråle blir ledet til den nedovergående gasstrømmen. Grunnet vannstrålen blir faststoffene rommet i gassen vasket i vannet, og renset gass blir ledet vekk fra venturivaskeren gjennom en utløpsåpning tilveiebrakt i toppdelen. For å forbedre faststoffseparasjonskapasiteten til en venturivasker, kan to eller flere venturivaskere være installert i serie, slik at gassen for rensing blir ledet gjennom alle vaskerne. Imidlertid fører selv denne fremgangsmåten til et renhetsnivå på bare 50-200 mg/Nm<3>, som ikke er tilfredsstillende, i tilfelle den rensede gassen skal benyttes uten problemer i de ulike prosesstrinnene i ferrolegeringsproduksjon eller andre krevende målsettinger.

Videre er det, ved behandlingen av prosessgasser slik som karbonmonoksidgass dannet

i ferrolegeringssmelteprosessen, også nødvendig å observere at karbonmonoksidgass

som sådan er farlig. Derfor må, ved behandlingen av karbonmonoksidgass, sikkerhetskravene ved arbeid og omgivelser bli nøye tatt i betraktning, slik at i det vesentlige ingen mengde karbonmonoksidgass tillates å unnslippe til det omkransende arbeidsrommet.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å eliminere ulempene ved teknikkens stand og å oppnå en forbedret fremgangsmåte og anordning for rensing av faststoffer fra prosessgass, dvs. karbonmonoksidgass dannet i en ferrolegeringsprosess, slik at prosessgassen kan bli fordelaktig benyttet feks. for oppvarming i prosesstrinn før smelteprosessen og/eller etter smelteprosessen. De vesentlige nye trekkene ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fremgår av det vedlagte krav 1. Utførelsesformer fremkommer av de avhengige kravene 2-5. Anordningen ifølge oppfinnelsen er definert i krav 6, mens utførelsesformer av denne fremkommer av underkravene 7-13.

Fremgangsmåten og anordningen i henhold til oppfinnelsen for rensing av prosessgass, dvs. karbonmonoksidgass dannet i ferrolegeringssmelteprosessen, er tilveiebrakt,

fortrinnsvis først med hensyn til gasstrømningsretningen, med minst én gassvasker kjent som sådan, hvor separasjonen av gass og faststoffer blir utført fortrinnsvis av et flytende medium. Denne rensede prosessgassen, dvs. karbonmonoksidgassen, blir videre ledet til minst én gassfiltreringsenhet, hvor filtreringen blir utført som tørrseparasjon. Når det er ønskelig kan det, mellom gassvaskeren og gassfiltreringsenheten, være installert en gassvifte, i hvilket tilfelle gasstrømningsraten mellom vaskeren og filtreringsenheten kan bli økt.

I en anordning i henhold til oppfinnelsen er gassfiltreirngsenheten dannet av et filtreringskammer med en tverrsnittsoverflate som fortrinnsvis er i det vesentlige rund og i det vesentlige sylindrisk i form. En konisk bunndel kan fordelaktig være tilveiebrakt i filtreringskammeret til gassfiltreirngsenheten. Gassfiltreringsenheten blir således også gjort kompakt. I strømningsretningen for prosessgassen, i den første enden av det sylindriske elementet eller nær den første enden derav, er det installert en ledning for mating av gassen som skal behandles til filtreringskammeret, og i den andre enden av det sylindriske elementet eller nær den andre enden av det sylindriske elementet, er det installert en ledning for utslipp av gass fra filtreringskammeret. Filtreringskammeret er fordelaktig installert i en i det vesentlige vertikal posisjon, i hvilket tilfelle i den nedre delen av filtreringskammeret eller i en bunndel koblet til den nedre delen derav, det også er dannet en utløpsåpning for faststoffene separert fra gassen. Tverrsnittsoverflaten til et filtreringskammer i henhold til oppfinnelsen kan også være i det vesentlige rektangulært eller f. eks. oval-formet.

I henhold til oppfinnelsen er det inne i filtreringskammeret fordelaktig installert flere filtreringselementer. Det er også mulig å installere bare ett filtreringselement i filtreringskammeret i tilfelle mengden av den behandlede gassen er hovedsakelig liten, men med hensyn til installering og bibeholdelse av elementer, er det mer fordelaktig å benytte flere filtreringselementer i kammeret. Filtreringselementene er installert i filtreringskammeret slik at filtreringselementene i det vesentlige dekker hele tverrsnittsoverflaten av filtreringskammeret eller fordelaktig i det minste en del av tverrsnittsoverflaten, gjennom hvilken gassen som skal behandles i filtreringskammeret blir ledet fra filtreringskammerinnløpsåpningen til utløpsåpningen. Filtreringselementet er fortrinnsvis laget av et porøst materiale, plast eller annet slikt materiale, f. eks. keramisk materiale, gjennom hvilket gassen som skal renses kan strømme. Det faste materialet rommet i gassen kan således bli separert derifra, fordi passasjen av faststoffet gjennom filtreringselementet blir forhindret. Filtreringselementet kan også være laget av metall.

I tillegg er filtreringskammeret i en filtreringsenhet i henhold til oppfinnelsen tilveiebrakt med en ledning, gjennom hvilken en inertgass benyttet for rensing av filtreringselementene, slik som et nitrogen, blir ledet, og med en ledning, gjennom hvilken et flytende medium, slik som vann, benyttet for fjerning av faststoffene, separert fra filtreringselementene, fra filtreringskammeret, blir ledet til filtreringskammeret. I endene koblet til filtreringskammeret er begge ledninger tilveiebrakt med i det minste én dyse, ved hjelp av hvilken materialet som skal mates kan bli ledet i den ønskede retningen. Behandlingen av faststoffene finner således sted i filtreringskammeret, delvis som tørrseparasjon og delvis som våtseparasjon. Dysen beregnet for mating av inertgassen er ledet mot filtreringselementene for fjerning av faststoffene som har satt seg fast på overflaten av filtreringselementene. Ledningen for gassen benyttet for rensing av filtreringselementene er tilveiebrakt med en styringsenhet, ved hjelp av hvilken det blir justert f. eks. varigheten eller styrken av en blåsing av gass som strømmer gjennom kanalen, så vel som frekvensen til blåsingsperioden.

Det flytende mediet, slik som vann, benyttet for å lede vekk faststoffene som har satt seg fast på filtreringselementene fra filtreringskammeret er ved hjelp av dysene fordelaktig rettet slik at når det benyttes flere dyser, er i det minste en del av dem fortrinnsvis rettet slik at det flytende mediet som strømmer gjennom dysene blir ledet mot faststoffene løsnet fra filtreringselementene, fra filtreringskammerveggene, og en del av dysene er rettet mot fjerning av faststoffer fra det frie rommet til filtreringskammeret. Faststoffene blir fjernet ved hjelp av nevnte medium enten kontinuerlig eller fortrinnsvis i repeterte perioder. Slammet dannet av det flytende mediet og faststoffene separert fra gassen blir sluppet ut fra filtreringskammeret gjennom en slamutløpsåpning dannet i den nedre delen av kammeret eller i en bunndel koblet til filtreringskammeret.

Faststoffutløpsåpningen i filtreringskammeret er koblet til en utløpsledning, fortrinnsvis et utløpsrør, som er tilveiebrakt, i faststoffstrømningsretningen, i det vesentlige nær den første enden av utløps ledningen og således til enden koblet til filtreringskammeret, ved hjelp av to blokkeringselementer, hvor ett av dem er installert i umiddelbar nærhet av utløpsåpningen, og det andre blokkeringselementet er installert i en avstand fra det første blokkeringselementet. Rommet etterlatt mellom blokkeringselementene i utløpsledningen utgjør faststoffutløpskammeret. Utløpskammeret kan også være en separat del i forhold til utløpsledningen, tilveiebrakt med blokkeringselementer, i hvilket tilfelle utløpsledningen er koblet til utløpskammeret. Nå er utløpskammeret på den ene siden koblet til faststoffutløpsåpningen til filtreringskammeret og på den andre siden til utløpsledningen, slik at både utløpsåpningen til filtreringskammeret og forbindelsen med utløpsledningen er tilveiebrakt med blokkeringselementer. Blokkeringselementene er laget slik at de fungerer resiprokt, slik at minst ett av blokkeringselementene alltid er stengt, når karbonmonoksidgassen som skal renses strømmer gjennom filtreringskammeret. Ved hjelp av det lukkede blokkeringselementet, blir karbonmonoksidgassen forhindret fra å strømme fra utløpskammeret til utløpsledningen eller til delen tilveiebrakt i utløpsledningen etter utløpskammeret, og derigjennom til det omgivende rommet. Utløpsledningen er fordelaktig konstruert slik at i utløpsledningen kan det være dannet en væsketetting, slik som en vanntetting (vann seal). Utløpskanalen kan også være koblet til et element i hvilket det kan være dannet en væsketetting, slik som en vanntetting. Ved hjelp av væsketettingen blir det fordelaktig forhindret adkomst av karbonmonoksid i gasstilstanden til det fritt omkransende rommet.

Matingen av det flytende mediet så vel som operasjon av blokkeringselementene som utgjør utløpskammeret, blir i fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, fordelaktig justert av den samme styringsenheten som også utfører matingen av inertgassen inn i filtreringskammeret. Imidlertid kan matingen av inertgassen og det flytende mediet så vel som operasjonen av utløpskammerblokkeringselementene også bli justert gjennom en separat styringsenhet.

Når en anordning i henhold til oppfinnelsen er i operasjon og benytter fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, blir gassen oppnådd fra en metallsmelteprosess, og som inneholder faststoff-førende avgass, dvs. karbonmonoksidgass, først ledet for å bli renset i en venturivasker kjent som sådan, hvor en vannstråle blir rettet mot den nedovergående gasstrømmen. Grunnet vannstrålen blir en del av faststoffene rommet i karbonmonoksidgassen fjernet langs vannstrømmen til den nedre delen av vaskeren, mens gassen blir bevirket til å strømme oppover, mot gassutløpsåpningen. Avhengig av gasstrykket til karbonmonoksidgassen som strømmer ut av vaskeren, blir karbonmonoksidgassen ledet enten direkte til filtreringsenheten eller først til en gassvifte, til hvilken karbonmonoksidgasstrykket kan bli økt ved blåsing før entring av filtreringsenheten. Bruken av en vifte er vesentlig i det minste når trykket til gassen avgitt fra vaskeren er utilstrekkelig med hensyn til det trykktapet som finner sted i filtreringsenheten.

Gjennom innløpsåpningen til filtreringskammeret til filtreringsenheten strømmer karbonmonoksidgassen som skal filtreres mot filtreringselementene tilveiebrakt i filtreringskammeret, i hvilket tilfelle det faste materialet rommet i gassen blir stoppet på overflaten til filtreringselementet, og selve den rensede gassen strømmer videre gjennom filtreringselementene. For rensing av filtreringselementene blir de utsatt for nitrogengassblåsing, hvis varighet, trykk og periodiske frekvens blir justert av en styringsenhet. Gjennom dyser installert i filtreringsenheten blir vann matet i filtreringsenheten for å lede det faste materialet fraskilt fra filtreringselementene til den nedre delen av filtreringsenheten. I det vesentlige samtidig med oppstart av vannmatingen blir det åpnet, i strømningsretningen til utløpsåpningen tilveiebrakt i den nedre delen av filtreringskammeret, det første blokkeringselementet for utledning av slammet, dannet av vann og faststoffene fjernet fra filtreringselementene, fra filtreringskammeret til faststoffutløpskammeret. Når matingen av vann blir stoppet, blir det første blokkeringselementet i strømningsretningen til utløpsåpningen benyttet for fjerning av slam, lukket.

For å lede slammet rommet i utløpskammeret vekk fra utløpskammeret, blir det andre blokkeringselementet tilveiebrakt i strømningsretningen til utløpsåpningen benyttet for fjerning av slammet, åpnet, og slammet blir tillatt å strømme til den delen av utløpsledningen som er plassert etter utløpskammeret. Utløpsledningen er fordelaktig konstruert slik at slammet strømmer gjennom en vanntetting dannet i utløpsledningen og derigjennom til videre behandling. Karbonmonoksidgassen som eventuelt føres med slammet kan således bli fjernet før slammet fortsetter til det omkransende, frie rommet etter utløpsledningen.

Fordi prosessgassen filtrert i henhold til fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen er karbonmonoksidgass, som allerede i små mengder er svært livsfarlig, er det viktig at under filtrering av karbonmonoksidgass blir adkomsten for gassen til det omkransende, frie rommet forhindret.

Ved bruk av anordningen i henhold til oppfinnelsen er faststoffinnholdet i karbonmonoksidgassen etter filtrering mindre enn 5 mg/Nm , fortrinnsvis mindre enn 1 mg/Nm<3>.

Oppfinnelsen blir forklart mer detaljert nedenfor, med henvisning til de medfølgende tegningene, hvor: Figur 1 viser en filtreringsenhet i henhold til oppfinnelsen i en delvis tverrsnitts-sideriss illustrasjon, og

Figur 2 viser et flytskjema forbundet med filtreringsenheten i henhold til oppfinnelsen.

I henhold til figurene 1 og 2 er det, til filtreringskammeret 1 til filtreringsenheten, koblet ledninger for innmating 2 og utmating 3 av karbonmonoksidgassen som skal behandles i filtreringsenheten. Likeledes er det, til filtreringskammeret 1, koblet ledninger for mating av inertgass 4, for mating av vann 5 og for fjerning av 6 faststoffene separert fra gassen.

Karbonmonoksidgassen som strømmer til filtreringskammeret 1 blir ledet gjennom innløpsåpningen til ledningen 2 til et filtreringselement 7 som er laget av finmalt polyetylen ved hjelp av varmebehandling, og gjennom hvilket karbonmonoksidgassen har adgang til strømmen. Etter strømning gjennom filtreringselementet 7 blir karbonmonoksidgassen ledet gjennom utløpsåpningen til ledningen 3 for å bli benyttet videre. Faststoffene som var rommet i karbonmonoksidgassen forblir på overflaten av filtreringselementet 7, til hvilket det periodisk blir rettet nitrogengass i kontinuerlig operasjon gjennom gassdyser 8 koblet til ledningen 4. Nitrogengassblåsingen blir styrt av en styringsenhet 9 koblet til ledningen 4. Faststoffene fjernet fra nitrogengassen blir senket ned gjennom bunndelen 10 av filtreringskammeret 1, og for å underlette fjerning av faststoffene blir vann ledet til filtreringskammeret 1 gjennom en ledning 5 og rettet, ved hjelp av dyser 11 koblet til ledningen 5, i det minste delvis mot filtreringskammerveggene. Slammet dannet av faststoffer og vann strømmer således mot bunnen av bunndelen 10, som er tilveiebrakt med et blokkeringselement 13. Blokkeringselementet 13 blir benyttet for justering av strømmen av slammet til et utløpskammer 12 tilveiebrakt under bunndelen 10. Ved hjelp av utløpskammeret 12 blir karbonmonoksidgassen som eventuelt er båret sammen med slammet, forhindret fra å strømme ut av filtreringsenheten 1 til omgivelsene, slik at utløpskammeret 12 er tilveiebrakt med et blokkeringselement 14 også i den andre enden i forhold til slamstrømningsretningen. Operasjonen av blokkeringselementene 13 og 14 blir justert ved hjelp av styringsenheten 9, slik at bare ett av blokkeringselementene 13 eller 14 igjen er i den åpne posisjonen, mens det andre er i den lukkede posisjonen. Slammet sluppet ut fra utløpskammeret 12 blir ledet til en utløpskanal 6 tilveiebrakt med en vanntetting 15 for å sikre at karbonmonoksidet ikke har adkomst til å strømme til omgivelsene, i tilfelle gjensidig operasjon av blokkeringselementene 13 og 14 skulle bli forstyrret, for eksempel. Styringsenheten 9 blir også benyttet for styring av bruken av vanndysene 11.

I henhold til flytskjemaet for karbonmonoksidgassen vist i figur 2, blir karbonmonoksidgassen oppnådd fra smelteovnen 21 først ledet til en gassvasker 22, hvor en del av faststoffene rommet i gassen blir fjernet når det er nødvendig. For å sikre et tilstrekkelig trykk for karbonmonoksidgassen, blir gassen ledet til filtreringskammeret 1 til filtreringsenheten 24 gjennom en vifte 23.