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Verfahren zum Reinigen von Gasen mittels Naßfilter Die Erfindung betrifft
ein neues Verfahren und entsprechende Vorrichtungen zum Reinigen von Gasen mittels
Naßfiltern, die zonenweise oder in zeitlichen Intervallen mit einer Flüssigkeit
bespült werden und die es gestatten, bei kleinem Druckgefälle im Filter, geringem
Energieaufwand und kleinem Bauraum eine hochgradige Reinigung oder Entstaubung von
Gasen bei bequemer Abführung des im Filter gebundenen Staubes durchzuführen; zugleich
gestattet die Erfindung eine wirksame Selbstreinigung des Filters in dauerndem Betrieb,
so daß ein Auswechseln der Filter, insbesondere zur Reinigung, nicht oder nur nach
sehr langen Zeiträumen erforderlich wird.
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Der Erfindung gemäß wird die in Richtung des Gasstromes bewegte Flüssigkeit
in rasch wechselnder, stetiger Folge in die feinen Zwischenräume kapillar wirkender
Filter eingeführt, dort mit den Schwebeteilchen des Gasstromes beladen und dann
durch den Gasstrom und die nachfolgende Flüssigkeit aus dem Filter gespült.
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Es ist bekannt, Naßfilter zonenweise zu bespülen. Auch der Vorschlag,
Gas und Spülflüssigkeit gleichsinnig durch das Filter zu treiben, ist gemacht worden.
Bei anderen Vorrichtungen zum Entstauben von Gasen auf trockenem Wege ist ein ringförmiger,
z. B. aus Bast locker geflochtener Filterkörper vorgesehen, der nach Bedarf mittels
eines Wasserstrahles durchgespült wird.
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Der hohe Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Verfahrens ist durch
die eigenartige und neue Arbeitsweise des Naßfilters bedingt, bei welcher nach erfolgter
Flüssigkeitsaufladung des kapillar wirkenden Filters jeweils das Gas auf die Flüssigkeit
prallt und unter Wirbelbildung in sie eindringt. Auf diese Weise kommt es zu einer
innigen Mischung und Bindung zwischen Flüssigkeit und Schwebeteilchen, wobei das
ganze Gemisch kurzfristig durch die nachfolgendeSpülflüssigkeit und den Gasstrom
aus dem Filter getrieben wird, ohne daß eine Verschlammung des Filters eintreten
könnte.
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Es wird somit bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Spülflüssigkeit
in wechselnder Stufenfolge durch die Kapillarkraft in den feinen Zwischenräumen
der Filterpackung festgehalten und dann wieder durch neue Spülflüssigkeit und den
Gasstrom aus den kapillaren Zwischenräumen des Filters getrieben.
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Das Filter ist daher dauernd kräftig befeuchtet und bindet den mit
dem Gas vorbeistreichenden Staub oder die sonstigen zu entfernenden Bestandteile
der Gase, während das unmittelbar hinter dem Gas durch die Zwischenräume der Packung
streichende Wasser oder die sonstige Spülflüssigkeit die niedergeschlagenen Teilchen
abschwemmt.
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Das Filter zur Durchführung des erfindung gemäßen Verfahrens besteht
in bekannter Weise aus einer Packung aus Faser-, Bändchen- oder Spanmaterial, z.
B. Metallwolle oder Glaswolle, Roßhaar, Watte, Filz, Asbest o. dgl.
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Diese Packung wird zwischen geeignete Haltevorrichtungen, wie Gitter,
Netze, aus geeignetem Material, z. B. Eisen, Kupfer, Bronze, Zink, je nach Art des
zu behandelnden Gasstromes eingesetzt.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wechseln im
Filter Gas durch
fluß und Flüssigkeitsdurchfluß zeitlich oder räumlich
oder zeitlich und räumlich. Dieser Wechsel zwischen Gas und Spülflüssigke kann dadurch
herbeigeführt werden, da , Richtung des Gasstromes, vor der Filterflä' die als Platte
oder Trommel, Zylinder, R-oder : Kegel oder in sonst geeigneter Form aus gebildet
sein kann, eine intermittierend arbeitende Spritzvorrichtung für die Spülflüssigkeit
angeordnet ist, die in vorzugsweise regelmäßigen Zeitabschnitten die ganze Filterfläche
zugleich oder auch in Abschnitten oder Zonen nacheinander bespritzt und zeitweise
wieder abgestellt:wird. Dieser Vorgang wird vorzugsweise selbsttätig gesteuert.
Auch kann an der Filterfläche oder deren Nä,he eine Bewegungvorrichtung für die
Spülflüssigkeit angeordnet sein, die die Spülflüssigkeit zonenweise wechselnd durch
das im Verhältnis zum Volumen großoberflächige kapillar wirkende Filter treibt.
Hierbei können Filter und die durch das Filter getriebene Spülflüssigkeit relativ
zueinander umlaufen, indem beispielsweise das Filter als Scheibe ausgebildet ist,
vor der eine die Filterfläche zonenweise bestreichende Spritzvorrichtung für die
Spülflüssigkeit umläuft, oder umgekehrt. Wird der Gasstrom mit -einer Geschwindigkeit
von beispielsweise I m in der Sekunde und darüber durch das Filter getrieben, so
ergibt sicb eine hohe Reinigungswirkung des Filters mit Rücksicht auf den Umstand,
daß in den feinen Zwischenräumen des Filtermaterials starke Wirbelungen des Gases
auftreten, so daß die in dem Gase enthaltenen Teilchen infolge ihrer hohen kinetischen
Energie dem Wege der Gasströmung nicht zu folgen vermögen, sondern gegen die nassen
Oberflächen des Filtermaterials prallen. Die -Reinigungswirkung wird begünstigt,
wenn das Filtermaterial in Span- oder Bändchenform verwendet wird und unelastischer
Natur ist; so ergeben sich beispielsweise besonders günstige Wirkungen, wenn als
Filtermaterial Bleiwolle, vorzugsweise in Bändchenform, dient.
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Die Verwendung von Bleiwolle bietet u. a. den Vorteil, daß es von
den meisten in Betracht kommenden zu reinigenden Gasen chemisch nicht angegriffen
wird. Die Filterwirkung wird unterstützt, wenn Gas und Spülflüssigkeit im gleichen
Bewegungssinn durch das Filter strömen, da hierdurch die Bewegung der Teilchen beim
Eintritt sowohl wie beim Abspülen immer im gleichen Sinn erfolgt und die Bewegungsenergie
der beiden Strömungen sich für den Reinigungszweck unterstützen und nicht teilweise
vernichten, wie es der Fall ist, wenn Flüssigkeit und Gas in einander entgegengesetzter
Richtung strömen.
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Infolge der intensiven Reinigungswirkung des Filters gemäß der Erfindung
kommt man mit dünnen Filterschichten aus, beispielsweise 1 cm und darüber, so daß
der Druckabfall im Filter nur gering ist, beispielsweise, wie ETersuche ergeben
haben, bei einer Anlage für eine Leistung von 7000 bis I0000 cbm in der nde ein
Filterdurchmesser von I200 ; mm, -etne Filterstärke von 10 mm, ein Druckabfall von
30 bis 40 mm Wassersäule. Dieser Druckabfall blieb auch bei einem mehnsöchigen Betrieb
der Anlage ohne Reinigung des Filters außer der erfindungsgemäßen Selbstreinigung
unverändert.
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Einige Ausführungsbeispiele zur Erläuterung der Erfindung zeigt die
Zeichnung.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wechseln die Zonen des Gasdurchflusses
und des Flüssigkeitsdurchflusses zeitlich und räumlich. Gas und Spülflüssigkeit
strömen in gleichem Sinne durch das Filter. Das Filter 1 besteht, wie Fig. 2 in
Aufsicht erkennen läßt, aus einem geeigneten gepreßten Span-oder Bändchenmaterial
I2, beispielsweiseBleiwolle, das auf beiden Seiten zwischen beispielsweise gitter-,
netz- oder siebartige Halter I3 eingebettet ist. Das Filter ist als dünne Platte
in Form einer Scheibe angeordnet und befindet sich in einer Kammer I4, die relativ
zur Gasleitung 15, I6 erweitert ist.
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Hinter dem Filter können Prallbleche oder Streifen 19 angeordnet
sein, welche die aus dem Filter spritzende Spülflüssigkeit nach unten lenken.
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Als an der Filterfläche oder deren Nähe angeordnete Bewegungsvorrichtung
für die Spülflüssigkeit, die die Spülflüssigkeit zonenweise wechselnd durch das
im Verhältnis zum Volumen großoberflächige kapillar wirkende Filter treibt, dient
bei dem veranschaulichten Beispiel eine umlaufende Sprüh- oder Spritz vorrichtung
I8, die mit radial zur Filterscheibe sich erstreckenden, mit Schlitzen versehenenRohren
I8 ausgerüstet ist. Die Schlitze können beliebige Querschnittsformen aufweisen.
Sie können rund oder rechteckig sein.
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Werden sie, wie beispielsweise bei 20, einseitig an dem sich radial
erstreckenden Rohr angeordnet, wie dies Fig. 3 und 4 in vergrößertem Maßstabe zeigen,
und wird die Rohrnabe 21 als Drehkopf ausgebildet, so führt die Reaktion des austretenden
Wasser- oder Flüssigkeitsstrahles ein Umlaufen des Rohres in dem den Spritzöffnungen
abgewandten Sinne herbei. Die Sprühvorrichtung kann aus zwei oder einer beliebig
größeren Zahl von sich radial erstreckenden Rohren bestehen, die radial sich erstreckenden
Arme können auch durch z. B. kreisförmige, ebenfalls sprühende Verbindungsstücke
verbunden sein.
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Wird der Spritzvorrichtung beispielsweise aus dem Behälter 25, der
mit einem Flüssigkeitszulauf 26 versehen ist, die Spülflüssigkeit
mittels
einer beispielsweise aus Elektromotor 27 und Pumpe 28 bestehenden Púmpvorrichtung
über die Leitung 31 zugeführt, so setzt sich die Spritzvorrichtung langsam in Drehung,
die Spülflüssigkeit durchfließt zonenweise nacheinander Abschnitte des Filters.
Die Kapillarität der feinen Zwischenräume des Filtermaterials hält zunächst die
Spülflüssigkeit im Filter fest. Das Rohgas, das im Sinne der Pfeilrichtung die Kammer
durchströmt, treibt zunächst die kapillar in den Zwischenräumen der Packung gehaltene
Flüssigkeit aus und setzt zugleich in der oben beschriebenen Weise die mitgeführten
Staub-oder sonstigen Teilchen an dem Filtermaterial ab. Unmittelbar darauf wird
die vom Gas bestrichene Zone wieder von der Spülfliissigkeit durchströmt, die nunmehr
die an dem Filtermaterial niedergeschlagenenTeilchen mit sich nach dem unteren Teil
der Kammer führt.
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Von hier aus gelangt die Trübe durch die Rohrleitung 3 2in den Sammelbehälter
25 zurück.
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Wird der Sammelbehälter von ausreichender Größe gewählt, so setzen
sich die Schwebeteilchen, die in der Regel schwerer als die Spülflüssigkeit sind,
im unteren Teil 35 der Kammer 25 ab und können von Zeit zu Zeit, beispielsweise
durchAbnehmen des Bodens 38 nach Ablassen der Spülflüssigkeit bei 36, als Kuchen
entfernt werden, der -dann auf beliebige Weise getrocknet werden kann.
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Die Untersuchungen haben nun ergeben, daß die Abscheidung der im
Gase befindlichen Teile sowie die Selbstreinigung des Filters erheblich begünstigt
wird, wenn man als Spülflüssigkeit nicht reine'Flüssigkeit, z. B. Wasser, verwendet,
sondern wenn man die aus dem Filter austretende Trübe als Spülflüssigkeit verwendet,
indem man sie vorzugsweise im Kreislauf durch die Absetzkammer führt.
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Diese günstige Wirkung ist vermutlich darauf zurückzuführen, daß die
Trübe eine Flüssigkeit erhöhter Viskosität darstellt, in der die aus dem Filter
zu schwemmenden Teilchen besser haften. Man wird je nach den Verhältnissen die Dichte
der Trübe regeln, indem man beispielsweise ein Rührwerk 40 über ein geeignetes Regelgetriebe
41 vom Motor 27 aus dauernd oder zeitweise antreibt. Das Rührwerk wird einen Teil
der sich absetzenden Teilchen aufwirbeln, so daß man es in der Hand hat, die Dichte
der Trübe einzustellen oder zu regeln.
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Die Spritzvorrichtung für die Spülflüssigkeit kann auch ruhend angeordnet
werden, indem man sie beispielsweise intermittierend arbeiten läßt. Ein Ausführungsbeispiel
zeigen die Fig. 5 und 6. Fig. 5 zeigt, von der Filterseite aus gesehen, die ruhende
Spritzvorrichtung. Sie besteht vorzugsweise aus einem geeigneten Gitterwerk von
Spritzröhren, das beispielsweise aus kreisbogenförmigen Spritzrohrstücken 45, 46,
47 und radial sich - erstreckenden Spritzrohrstücken 48, 49, 50 besteht. Die Spritzrohrstücke
der Spritzvorrichtung 44 erhalten vorzugsweise in der Strömungsrichtung des Gases,
wie Fig. 6 im Querschnitt zeigt, Stromlinienform, so daß ein Absetzen der vom Gas
mitgeführten Teilchen nur in geringem Maße stattfindet.
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In der Anordnung zur Vorrichtung für die Zuführung der Spülflüssigkeit
wird, beispielsweise in einem der Motorstromkreise, in an sich bekannter Weise eine
ZeitschaItvorrichtung 55 angeordnet, die zeitweise die Spritzvorrichtung in Gang
setzt und zeitweise, vorzugsweise in regelmäßigen Zeitabschnitten, stillsetzt. Die
Spülflüssigkeit durchströmt wiederum in der oben beschriebenen Weise das Filter,
jedoch in seiner ganzen Ausdehnung; beim Abstellen der Spülflüssigkeit hält die
Kapillarität der feinen Zwischenräume des Packmaterials Spülflüssigkeit zurück,
die dann von dem Strömungsdruck des Gases oder durch die neue Spülflüssigkeit durch
das Filter getrieben wird und die Verunreinigungen des Gases mitnimmt, die vorher
beim Durchströmen des Gases an den Oberflächen des Packmaterials abgeschieden worden
sind.
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Während bei dem beschriebenen Beispiel der zeitweise durch die Kapillarkraft
im Filter festgehaltenen Spülflüssigkeit, abgesehen etwa vom Abändern, eine Bewegung
ausschließlich dadurch -erteilt wurde, daß der Strömungsdruck des zu reinigenden
Gases die Kapillarkraft überwand, kann diese Bewegung der Spülflüssigkeit dadurch
unterstützt werden, daß die Zentrifugalkraft eines umlaufenden Filters die durch
Kapillarkraft gehaltene nen Teilchen beschleunigt. Ein Ausführungsbeispiel dieser
Anordnung zeigen die Fig. 7 und 8 im Längsschnitt bzw. Querschnitt.
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Das verhältnismäßig dünnwandige Filter 6o ist bei diesem Beispiel
als Trommel ausgeführt und wird zwischen geeigneten gitter-, rost- oder netzförmigen
Körben oder Käfigen 6I, 62 gehalten. Die Trommel ist in einer Kammer 63 angeordnet
und wird mittels eines geeigneten Motors, z. B. Elektromotors 64, mit geeigneter
Geschwindigkeit inUmlauf gesetzt. Die Gaszuführung erfolgt vorzugsweise vom Stutzen
68 aus zum Innern der Trommel, durchströmt die Trommel von innen nach außen und
wird bei 69 abgeführt. Die Spülflüssigkeitszuführung 72 befindet sich innerhalb
der Trommel. Die Abführung 73 befindet sich im unteren Teil 75 der Kammer.
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Die von dem Filter aufgenommene Spülflüssigkeit wird durch die gemeinsame
Wirkung von nachfolgender Spülflüssigkeit, Gasstrom und Zentrifugalkraft abgeschleudert.
Auch hierbei entspricht vorzugsweise die Richtung
der Gasströmupg
durch das Filter-der Richtung der Zentrifugalkraft. Die Gasströmung lagert in wechselndem
Spiel die von ihr mitgeführten Teilchen im Filter ab; die abgelagerten Teilchen
werden dann von der Spülflüssigkeit unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft mitgenommen.
Durch geeignete Bemessung der Kammer, insbesondere des Raumes zur Aufnahme der Spülflüssigkeit,
des Zuflusses und des Abflusses der Spülflüssigkeit hat man es auch hier in der
Hand, die Trübe zur Unterstüzung der Reinigungswirkung heranzuziehen und so unter
günstigen Verhältnissen zu arbeiten.
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Fig. g zeigt ein weiteres Beispiel, bei dem zur Erzeugung der zusätzlichen
Bewegung, die den im Filter durch Kapillarkraft gehaltenen Flüssigkeitsteilchen
erteilt wird, die Zentrifugalkraft einer umlaufenden Filterscheibe dient. In einer
Kammer 84 ist eine Filterscheibe80 angeordnet von jener Art, wie sie oben an Hand
der Fig. I und 2 beschrieben ist; Die Filterscheibe wird mittels eines beliebigen
Antriebes, z. B. des Elektromotors 8t, in Umdrehung gesetzt. Die im -Filter kapillar
gehaltene Spülflüssigkeit gelangt nach außen in die ringförmige Kammer 85, sammelt
sich im unterenTeil derKammer und fließt durch die Leitung 86 nach einem Absetzgefäß,
beispielsweise der oben be- -schriebenen Art. Vor der umlaufenden Filter- -scheibe
befindet sich eine ruhende Spritzvorrichtung 44,. z. B. der nach Fig. 5 und 6 be-
-schriebenen Art, an deren Stelle auch eine vorzugsweise mit mäßiger Geschwindigkeit
umlaufende Spritzvorrichtung treten kann.
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Die Spritzvorrichtung arbeitet beispielsweise mittels eines in ihre
Zuleitung go geschalteten Zeitschaltwerks 91 intermittierend. Das zu reinigende
Gas gelangt von der Leitung 88. aus in die Filterkammer 84, bewegt sich somit im
gleichen Sinn wie die aus den Düsen 44 tretende Spritzflüssigkeit und wird durch
die Leitung 89 abgeführt. Die Bewegung des Gases kann mit den üblichen Mitteln erfolgen,
-sodaß die Reinigungskammer unter Druck oder Sog steht. Eine einfache Anordnung
ergibt sich, wenn auf der Welle 92 des Elektromotors zugleich ein Ventilator 94,
bei- -spielsweise Axialventilator, zur Bewegung des Gases angeordnet ist.
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Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf bestimmte Gasarten oder
Arten von Spülflüssigkeiten beschränkt. Es lassen sich Gase beliebiger Art in wirksamer
Weise und mit geringem Energieaufwand schnell und bei dauernder Selbstreinigung
des Filters reinigen. Heiße Gase wird man zweckmäßig durch Sprühdüsen und andere
Mittel abkühlen. Auch kann man die Spülflüssigkeit benutzen, um, sei es in einem
Arbeitsgang oder in einem fraktionierten Verfahren, im Gase enthaltene feste, gasförmige
oder flüssige (Nebel) Teile chemisch zu behandeln, zu lösen, niederzuschlagen oder
sonstige Umsetzungen herbeizuführen. So kann man beispielsweise durch Zugabe von
Kalk in den Gasen enthaltene schweflige Säure chemisch zu Calciumsulfat binden,
das dann als Gips in festem, fein verteiltem Zustand in der Spülflüssigkeit ausfällt.
Auf diese Weise kann verhindert werden, daß schweflige Säure oder, bei Verwendung
geeigneter Spülflüssigkeiten oder Zusätze von Spülflüssigkeiten, andere schädliche
Bestandteile in die Atmosphäre gelangen.
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Auch kann das Verfahren gemäß der Erfindung verwendet werden, um in
gewissen Anlagen, beispielsweise Hochofenanlagen, wertvolle flüssige Kohlenwasserstoffe,
wie beispielsweise Benzol, aus den Rauchgasen auszuwaschen oder beispielsweise mit
Teer beladene Gase durch Benzol auszuwaschen. Das Verfahren gemäß'der Erfindung
kann auch dazu dienen, Luft oder Gas für beliebige Zwecke mit Flüssigkeiten beliebiger
Art zu befeuchten.