DE4008742C2 - Insbesondere zur Heißgasentstaubung geeigneter Filterapparat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen insbesondere zur Heißgasentstaubung geeigneten Filterapparat, bei dem die Filterelemente in einem druckdichten Filtergehäuse angeordnet sind, das an seinem unteren Ende mit einem sich konisch verjüngenden Staubsammelraum versehen ist und dessen Rohgaseintritts- und Reingasaustrittsstutzen sich oberhalb der Filterelemente befinden.

Filterapparate mit oberhalb der Filterelemente befindlichen Reingasausstrittsstutzen sind bekannt und werden beispielsweise in "Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie", Band 2, 4. Auflage, Seiten 236 bis 237, beschrieben. Hierbei wird das zu reinigende Rohgas über einen unterhalb der Filterelemente befindlichen Rohgaseintrittsstutzen in den Filterapparat eingeleitet. Dieses Gas strömt daher die Filterelemente von unten her an und gelangt nach Passieren der Filterelemente in den sogenannten Reingasraum, aus dem es über den Reingasaustrittsstutzen abgezogen wird. Normalerweise sind dabei die Filterelemente mit einem Filtertuch bespannt, auf dessen vom Rohgas angeströmter Oberfläche sich der aus dem Gas abgeschiedene Staub absetzt. Bedingt durch den sich abscheidenden Staub, wächst natürlich im Laufe der Zeit die Druckdifferenz zwischen der Außenseite und der Innenseite des Filterelementes. Sobald diese Druckdifferenz zu groß wird, muß mittels eines Fremdgas-Druckstoßes entgegen der Rohgasfließrichtung der abgeschiedene Staub vom Filtertuch abgeworfen werden, der dann in den unterhalb der Filterelemente befindlichen Staubsammelraum fällt, aus dem er abgezogen werden kann. Da diese Abreinigung im Normalfall abschnittweise während des regulären Filterbetriebes geschieht, läßt es sich nicht vermeiden, daß ein Teil des vom Filter­ tuch abgeworfenen Staubes durch den von unten nach oben fließenden Rohgasstrom wieder an das Filterelement herangeführt und dort erneut abgeschieden wird. Weist das zu reinigende Rohgas eine Temperatur oberhalb von ca. 250°C auf, so werden statt der Filtermedien aus Tuch oder anderen flexiblen Materialien in der Regel gesinterte metallische oder keramische Materialien als Filtermedium eingesetzt. Bei diesen Materialien hat jedoch eine Druckstoßabreinigung mit Fremdgas nicht die gleiche Wirkung wie bei Filtertüchern, da sich durch die Starrheit des Materials der Druckstoßimpuls nicht so stark auswirkt. Aus diesem Grund ist es bei der Anwendung dieser temperaturbeständigen Filtermedien besonders wichtig, daß der einmal abgeworfene Staub nicht wieder durch den nachströmenden Gasstrom an das Filterelement getragen wird.

Aus US-PS 3 535 852 ist zwar eine Vorrichtung zur Heißgasfiltration bekannt, bei der sowohl der Rohgaseintritts- als auch der Reingasaustrittsstutzen oberhalb der Filterelemente angeordnet sind. Der Rohgas- und der Reingasraum werden dabei durch eine Platte getrennt, die entweder geneigt oder waagerecht angeordnet ist. Bei Verwendung einer waagerechten Trennplatte ist zusätzlich oberhalb der Filterelemente eine gelochte Abdeckplatte vorgesehen, durch die die Abwärtsströmung des Gases an den Filterelementen vergleichmäßigt werden soll. Sofern eine Ausführungsform mit geneigter Trennplatte zur Anwendung gelangt, bildet sich eine Strömung aus, die zu einer Wirbelbildung führen kann. Dadurch bedingt, wird beim Abreinigen der Filterelemente im Wirbelbereich der abgeschiedene Staub immer wieder an das Filterelement getragen. Bei Verwendung der Ausführungsform mit gelochter Abdeckplatte besteht dagegen die Gefahr, daß sich Staub auf der Abdeckplatte abscheidet und zu Verstopfungen der Löcher führt.

In der DE-OS 38 30 688 wird zwar ein Druckfilter beschrieben, dessen Filterbehälter aus sechseckigen Einzelrohren zusammengesetzt sein kann, in denen jeweils ein Filterelement angeordnet ist. Dabei wird jedoch das Rohgas von unten in den Filterbehälter eingeleitet und deshalb von unten nach oben an den in den Einzelrohren befindlichen Filterelementen entlanggeführt. Bei Anwendung dieser Konstruktion zur Heißgasentstaubung können daher die weiter oben beschriebenen Nachteile auftreten.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, den Filterapparat der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß der einmal abgeworfene Staub nicht wieder an das Filterelement herangetragen wird. Außerdem sollen mit der erfindungsgemäßen Konstruktion möglichst viele der nachfolgenden Bedingungen erfüllt werden:

• - Die Strömungsverhältnisse sollen an allen Filterelementen möglichst gleich sein.
• - Eine gruppenweise Absperrung der Filterelemente soll gegebenenfalls möglich sein.
• - Es soll ein weitgehend strömungsfreier Staubsammelraum geschaffen werden.
• - Abgebrochene Filterelemente sollen nicht in den Staubsammelraum bzw. in den Staubaustragsstutzen gelangen können.
• - Abgebrochene und heruntergefallene Filterelemente sollen ohne Beeinträchtigung der anderen Filterelemente nach oben aus dem Filtergehäuse gezogen werden können.

Der der Lösung dieser Aufgabe dienende Filterapparat der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß jedes Filterelement in einem offenen Sechseckrohr angeordnet ist und die einzelnen Sechseckrohre zu einem Wabenkörper zusammengesetzt sowie an ihren oberen Enden an den Kanten miteinander verschweißt sind, wobei der verbleibende freie Querschnitt zwischen dem oberen Rand des gebildeten Wabenkörpers und dem zylindrischen Grundkörper des Filtergehäuses durch Bleche geschlossen wird.

Um ein Herunterfallen von abgebrochenen Filterelementen in den Staubsammelraum zu vermeiden, können die Sechseckrohre dabei an ihrem unteren Ende mit einem Schutzgitter versehen werden.

Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzips ergeben sich aus den vorliegenden Unteransprüchen und sollen nachfolgend an Hand der Abbildungen erläutert werden. Diese Abbildungen betreffen zwei alternative Aus­ führungsformen des erfindungsgemäßen Konstruktionsprin­ zips. Hierbei zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsge­ mäßen Filterapparat gemäß der ersten Aus­ führungsform,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Filterapparat gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen erfindungsge­ mäßen Filterapparat gemäß der zweiten Ausfüh­ rungsform und

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Filterapparat gemäß Fig. 3.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Filterapparates besteht das Filtergehäuse aus dem zylindrischen Grundkörper 1 und dem sich konisch ver­ jüngenden Staubsammelraum 2 sowie dem abnehmbaren Deckel 16, der über die Flanschverbindung 9 druckdicht auf den zylindrischen Grundkörper 1 aufgesetzt werden kann. Inner­ halb des Filtergehäuses sind dabei im Bereich des zylin­ drischen Grundkörpers 1 eine der Zahl der verwendeten Fil­ terelemente 3 entsprechende Anzahl von Sechseckrohren 4 zu einem Wabenkörper zusammengesetzt, wobei jedes Filterele­ ment 3 in einem Sechseckrohr 4 untergebracht ist. Wie aus der Abbildung hervorgeht, ist die Länge der oben und unten offenen Sechseckrohre 4 so bemessen, daß die Filterelemen­ te 3 vollständig von ihnen umhüllt sind. Bei den Filter­ elementen 3 handelt es sich um Konstruktionen üblicher Bauart, insbesondere Filterkerzen. Die Sechseckrohre 4 sind an ihrem oberen Ende an den Kanten miteinander ver­ schweißt. Außerdem wird der verbleibende freie Querschnitt zwischen dem oberen Rand des aus den Sechseckrohren 4 ge­ bildeten Wabenkörpers und dem zylindrischen Grundkörper 1 durch Bleche 5 geschlossen und die Verbindungsstellen durch Schweißnähte abgedichtet. Am unteren Ende der Sechs­ eckrohre 4 kann ein Schutzgitter 17 angebracht werden, durch das ein Herabfallen abgebrochener Filterelemente 3 in den Staubsammelraum 2 verhindert wird.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist ober­ halb des Rohgaseintrittsstutzens 7 eine Trennplatte 6 an­ gebracht, durch die das Innere des Filtergehäuses in einen Rohgas- und einen Reingasraum aufgeteilt wird. In Abwei­ chung von der bisher üblichen Praxis ist der Rohgasein­ trittsstutzen 7 bei der erfindungsgemäßen Konstruktion nicht im Unterteil des Filtergehäuses, sondern oberhalb des durch die Sechseckrohre 4 gebildeten Wabenkörpers an­ geordnet, so daß das Rohgas von oben in die offenen Sechs­ eckrohre 4 gelangt und auf diese Weise den Filterelementen 3 zugeführt wird. Diese sind bei dieser Ausführungsform an den in die Trennplatte 6 eingelassenen Verlängerungsrohren 10 befestigt. Während sich der aus dem Rohgas abgeschiede­ ne Staub auf der Außenseite der Filterelemente 3 abschei­ det, gelangt das gereinigte Gas in das Innere der Filter­ elemente 3 und fließt von dort über die Verlängerungsrohre 10 in den sogenannten Reingasraum oberhalb der Trennplatte 6. Aus diesem wird das Reingas über den Reingasaustritts­ stutzen 8, der im vorliegenden Falle im Deckel 16 angeord­ net ist, abgezogen. Die Verlängerungsrohre 10 dienen bei dieser Ausführungsform einerseits dazu, daß die gesamte Filterfläche des Filterelementes 3 im Sechseckrohr 4 un­ tergebracht werden kann und andererseits die Filterelemen­ te 3 auch gegen Beschädigungen durch das gegebenenfalls mit hoher Geschwindigkeit in das Filtergehäuse eintretende staubbeladene Rohgas ausreichend geschützt sind. Sobald die Staubbeladung der Filterelemente 3 dies erforderlich macht, kann der auf diesen abgeschiedene Staub mittels eines Druckstoßes aus der zum Stande der Technik gehören­ den Abreinigungseinrichtung 11 oder einer ähnlichen Vor­ richtung abgeworfen werden. Der von den Filterelementen 3 abgeworfene Staub fällt dabei in den strömungsfreien Staubsammelraum 2, aus dem er über den Stutzen 18 abgezo­ gen wird. Zur Montage oder Demontage einzelner Filterele­ mente 3 kann die Flanschverbindung 9 jederzeit gelöst und der Deckel 16 abgenommen werden.

Der Querschnitt in Fig. 2 läßt die Zusammensetzung der einzelnen Sechseckrohre 4 zu einem Wabenkörper sowie die Anordnung der Bleche 5 klar erkennen. Im übrigen bedarf diese Abbildung wohl keiner weiteren Erläuterung.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 vor allem da­ durch, daß hierbei alle Filterelemente 3, die jeweils in einer Reihe angeordnet sind, über die dazugehörigen Ver­ längerungsrohre 10 in ein Registerrohr 12 münden, das sei­ nerseits an ein Sammelrohr 13 angeschlossen ist. Der Rein­ gasaustrittsstutzen 8 ist dabei am Sammelrohr 13 und der Rohgaseintrittsstutzen 7 ist wiederum oberhalb der Sechs­ eckrohre 4 angeordnet. Das zu reinigende Rohgas gelangt deshalb in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 von oben in die offenen Sechseckrohre 4 und wird den darin befindlichen Filterelementen 3 von außen zugeführt. Während sich der Staub an der Außenseite der Filterelemente 3 absetzt, wird das gereinigte Gas über die Verlängerungsrohre 10 und die Registerrohre 12 abgezogen und gelangt aus diesen in das Sammelrohr 13, bevor es über den Reingasaustrittsstutzen 8 aus der Apparatur entfernt wird. Zum Abreinigen der einem Registerrohr 12 zugeordne­ ten Filterelemente 3 wird die Absperrarmatur 14, die sich in jedem Registerrohr 12 unmittelbar vor der Einmündung in das Sammelrohr 13 befindet, geschlossen. Gleichzeitig wird die Absperrarmatur 15 geöffnet, so daß über das Rohr 19, das vor der Absperrarmatur 14 in das Registerrohr 12 mün­ det, kurzzeitig Reinigungsgas mit höherem Druck entgegen der Reingasfließrichtung in die Filterelemente 3 eintreten kann. Der dabei abgestoßene Staub wird wiederum im Staub­ sammelraum 2 gesammelt und über den Stutzen 18 abgezogen.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch die Ausführungsform gemäß Fig. 3 in Höhe der Registerrohre 12. Die Abbildung läßt die Zuordnung der Registerrohre 12 zu den einzelnen Reihen der Filterelemente 3 erkennen. Zur Vereinfachung der Darstellung ist dabei nur das erste Registerrohr 12 vollständig eingezeichnet worden. Durch diese Aufteilung der Filterelemente 3 auf die einzelnen Registerrohre 12, durch die jeweils nur ein Teil des Reingases fließt, las­ sen sich Feststoffdurchschläge schneller und leichter lo­ kalisieren als bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1. Der Feststoffanteil weist beim Durchschlag eines Filterelemen­ tes 3 nämlich im Registerrohr 12 eine vielfach höhere Kon­ zentration auf als im Reingasraum bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1, wo sich dieser Feststoffanteil auf die ge­ samte Reingasmenge verteilt. Außerdem kann bei der vorlie­ genden Ausführungsform durch die Absperrarmatur 14 ein Registerrohr 12, an dem sich ein defektes Filterelement 3 befindet, außer Betrieb gesetzt werden, ohne daß dadurch der Betrieb des übrigen Teiles des Filterapparates beein­ trächtigt wird.

Die Vorteile, die sich durch die Anwendung der erfindungs­ gemäßen Konstruktion gegenüber konventionell gebauten Fil­ tern ergeben, lassen sich wie folgt zusammenfassen:

• - Die Strömungsrichtung des zu den Filterelementen fließenden Rohgases und Fallrichtung des von den Filterelementen abgeworfenen Staubes sind gleich­ gerichtet. Hierdurch wird ein Wiederheranführen einmal abgeworfenen Staubes an das Filterelement weitgehend vermieden.
• - Die Strömungsverhältnisse sind an allen Filterele­ menten nahezu gleich.
• - Unter den Sechseckrohren befindet sich ein strömungs­ freier Staubsammelraum. Aufwirbelungen finden hier nicht statt.
• - Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 kann bei Defek­ ten einzelner Filterelemente ein Registerrohr abge­ sperrt werden, ohne daß das gesamte Filter außer Be­ trieb genommen werden muß.
• - Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 kann ein defek­ tes Filterelement leicht lokalisiert werden.
• - Zerbrochene Filterelemente fallen nicht in den Staub­ sammelraum und das darunter angeordnete Austragsor­ gan.
• - Auf Grund seiner konstruktionsbedingten Eigenschaften ist der erfindungsgemäße Filterapparat insbesondere zur Heißgasentstaubung, das heißt zur Entstaubung von Gasen mit einer Temperatur von mehr als 250°C geeig­ net, bei denen Filterelemente mit starren Filtermate­ rialien zur Anwendung gelangen.

Claims (4)

1. Insbesondere zur Heißgasentstaubung geeigneter Filterapparat, bei dem die Filterelemente in einem druckdichten Filtergehäuse angeordnet sind, das an seinem unteren Ende mit einem sich konisch verjüngenden Staubsammelraum versehen ist und dessen Rohgaseintritts- und Reingasaustrittsstutzen sich oberhalb der Filterelemente befindet, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Filterele­ ment (3) in einem offenen Sechseckrohr (4) angeordnet ist und die einzelnen Sechseckrohre (4) zu einem Wabenkörper zusammengesetzt sowie an ihren oberen Enden an den Kanten miteinander verschweißt sind, wobei der verbleibende freie Querschnitt zwischen dem oberen Rand des gebildeten Wabenkörpers und dem zylindrischen Grundkörper (1) des Filtergehäuses durch Bleche (5) geschlossen wird.

2. Filterapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß im Filtergehäuse oberhalb des Rohgasein­ trittsstutzens (7) eine Trennplatte (6) angeordnet ist, an der die Filterelemente (3) über die in die Trennplatte (6) eingelassenen Verlängerungsrohre (10) befestigt sind, wobei sich oberhalb der Trennplatte (6) der Reingasaustrittsstutzen (8) sowie eine Abrei­ nigungseinrichtung (11) befinden.

3. Filterapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß alle Filterelemente (3), die jeweils in einer Reihe angeordnet sind, über die Verbindungs­ rohre (10) in ein absperrbares Registerrohr (12) und die einzelnen Registerrohre (12) des Filterapparates in ein Sammelrohr (13) münden, an dem sich der Rein­ gasaustrittsstutzen (8) befindet, wobei die Register­ rohre (12) einen Anschluß für die Zufuhr von Reini­ gungsgas aufweisen.

4. Filterapparat nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sechseckrohre (4) an ihrem unteren Ende mit einem Schutzgitter (17) versehen sind.