DE2549911A1

DE2549911A1 - Staubsammeleinrichtung

Info

Publication number: DE2549911A1
Application number: DE19752549911
Authority: DE
Inventors: John Marshall Morris
Original assignee: Rexnord Inc
Current assignee: Rexnord Inc
Priority date: 1974-11-12
Filing date: 1975-11-06
Publication date: 1976-05-20
Also published as: ZA756583B; JPS5228072A; BE834807A; FR2290940A1; AU8593075A

Description

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Ma 3390

REXNORD INC., Milwaukee, Wisconsin / USA

Staubsammeleinrichtung

Bekannte Staubsammeleinrichtungen mit Teilchen-Filterschichtbetten sind mit Zyklontyp-Separatoren aufgebaut, die zwischen einer Rohgas-Verteilleitung angeordnet sind, um größere Staubteilchen aus dem Roh- oder Schmutzgas auszuscheiden, bevor das Gas durch das Teilchen-Filtermaterialbett der Einrichtung hindurchströmt. Während eines sog. Rückspulens, wenn die Gasströmung durch den Zyklonseparator von einer axialen Leitung zu einer tangentialen Leitung erfolgt, bildet sich keine oder nur wenig Turbulenz; es wird dabei außerdem ein großer Anteil des Staubes in die Roh- oder Schmutzgaszufuhrleitung eingetragen, mit dem Ergebnis, daß die Filterbetten überladen werden. Eine solche Ausführungsform ist in der US-PS 3 59** 991 erläutert.

Die erfindungsgemäße Staubsammeleinrichtung ist gekennzeichnet durch

a) wenigstens einen Filterbehälter, enthaltend ein im wesentlichen geschlossenes Gehäuse mit mit Abstand voneinander angeordnetem Rohgaseiniaß und Reingasauslaß, wenigstens einem gasdurchlässigen Trägerorgan, das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und dieses in eine mit dem Rohgaseinlaß in Verbindung stehende erste Kammer für Rohgas und eine mit dem Reingasauslaß

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in Verbindung stehende zweite Kammer für Reingas unterteilt, sowie ein Teilchen-Filterschichtbett auf dem gasdurchlässigen Trägerorgan, das das von der ersten Kammer zur zweiten Kammer strömende Gas filtert und das durch einen von der zweiten Kammer zur ersten Kammer strömenden Gasstrom gereinigt wird;

b) wenigstens einen Zyklonstaub-Separator mit einem tangentialen Einlaß, der an den Rohgaseinlaß der ersten Kammer des Behälters angeschlossen ist, sowie mit einem axialen Einlaß;

c) wenigstens eine Rohgaszuführleitung, die an die Rohgasquelle und an den axialen Einlaß des Zyklonstaub-Separators angeschlossen ist;

d) eine Quelle für Rückspülgas, das der zweiten Kammer des Filterbehälters so zuführbar ist, daß es durch den Behälter von der zweiten Kammer in die erste Kammer strömt und das auf einer zyklonartigen Bahn durch den Zyklonstaub-Separator von dessen tangentialem Einlaß zu dessen axialem Einlaß strömt;

e) wenigstens eine Ventileinrichtung zur Ermöglichung einer wahlweisen Strömung gereinigten Gases aus der zweiten Kammer sowie zur Ermöglichung einer Rückspülgas strömung aus der Rückspülgasquelle in die zweite Kammer, durch das gasdurchlässige Trägerorgan zur ersten Kammer und aus dieser ersten Kammer heraus durch den Rohgaseinlaß.

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Erfindungsgemäß sind ein Teilchen-Filterschichtbett und ein Zyklon-Separator so ausgebildet, daß die axiale Leitung des Zyklon-Separators an eine Schmutzgaszuführung und die tangentiale Leitung des Zyklon-Separators an die Einlaßkammer des Teilchen-Filterschichtbettes bzw. des Teilchen-Schichtbett-Staubfilters angeschlossen ist. In dieser Anordnung strömt das Rohgas, d.h. das schmutzige oder mit Staub beladene Gas, von der Rohgaszuführung durch die axiale Leitung in den Zyklon-Separator und dann aus diesem direkt durch die tangentiale Leitung in die Kammer des Filterbehälters, die das Teilchen-Schichtmaterial enthält. Während des Rückspulens oder der Regeneration des Filterbettes tritt Rückspülgas, das Agglomerationen von Staubteilchen des Filterbettes trägt, in den Zyklon-Separator durch die tangentiale Leitung ein, wodurch eine Wirbelströmung erzeugt wird, so daß eine Zentrifugalabscheidung der Staub-Agglomerationen erfolgt, bevor das Gas den Zyklon-Separator durch die axiale Leitung verläßt, um in die Rohgaszuführung und damit in einen anderen Filter bzw. in eine andere Filtereinheit zu strömen.

Die hervorragende Staubsammelleistung dieser Ausführungsform - verglichen mit der der US-PS 3 59¹J 991 - ist offenbar auf die Tatsache zurückzuführen, daß es schwierig ist, kleine Staubteilchen in Zyklon-Separatoren abzuscheiden und daß sie daher leicht durch den Zyklon-Separator zum Filtermaterialbett gelangen. In diesem Bett lagern sich die Staubteilchen an dem Schichtmaterial sowie aneinander ab, wodurch sie Agglomerationen oder einen Filterkuchen bilden. Während des Rückspulens werden diese Agglomerationen, die eine solche Größe besitzen, daß sie durch Zentrifugalkraft aus dem Gasstrom abgeschieden werden können, durch die Turbulenz-

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-H-

bzw. Wirbelwirkung des Zyklon-Separators ausgeschieden. Bei der Anordnung der erwähnten US-PS werden dagegen viele Staub-Agglomerate in dem axialen Einlaß nach unten getragen und dann nach oben entlang der Zyklon-Seitenwände gelenkt und aus der tangentialen Leitung mit dem Rückspülgas herausgeführt, und zwar zur Rohgaszuführung, wodurch sie zu anderen Piltereinheiten geführt werden, die ebenfalls je einen Zyklon-Separator und ein FiIterschichtbett enthalten.

Die Erfindung sei im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Schemadarstellung mit dem Strömungsweg der erfindungsgemäßen Anordnung während des Pilterns und des Rückspulens;

Fig. 2 eine Seitenansicht einer typischen Staubsammeleinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine Endansicht einer typischen Staubsammeleinrichtung.

Bei einer Ausführungsform einer Staubsammeleinrichtung (bzw. eines Staubsammelsystems), von der in Pig. I nur eine Einheit schematisch dargestellt ist, strömt schmutziges oder staubhaltiges Gas, d.h. durch eine Verteilleitung eingeführtes Rohgas, gemäß Pfeil P durch eine Leitung 2, deren eines Ende sich axial in einen Zyklon-Separator 3 erstreckt. Vom Ende der Leitung 2 strömt das Staubgas im Zyklon-Separator 3 aufwärts, aus einer Tangentialleitung H heraus und in eine obere Kammer 5 e.ines Staubsammelbehälters 6. Ein poröser Zwischenboden trennt den Behälter 6 in die obere Kammer 5 und in eine untere Kammer

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und stützt dabei ein Bett aus Filtermaterial 9 ab. Das Gas durchsetzt das Bett 9, die untere Kammer 8 und eine Leitung 10 bis zu einem Ventil 11, das die Leitung 10 wahlweise entweder mit einer Reingas-Auslaßleitung 12 oder mit einer Leitung 13 und einen Ventilator I¹I verbindet, der Rückspülluft aus der Atmosphäre durch eine Leitung 15 ansaugt. Die gereinigte Luft wird von einem Sauglüfter 16 aus der Einrichtung bzw. dem System herausgesaugt .

Während des Piltervorganges sammelt sich der in dem zu reinigenden Gas enthaltene Staub an den Oberflächen des Teilchen-Schichtmateriales (particulate media material) im Bett 9 an. Hierbei lagert sich offensichtlich zunächst Staub an den Teilchen des Materialbettes ab und dann werden mehr Staubteilchen an den Ablagerungen aufgenommen, bis sich auf dem Bett ein Staubfilterkuchen bildet. Wenn dies auftritt, dann steigt der Druckabfall für eine gegebene Luftströmung an und der Staubfilterkuchen bzw. die Staubfilterschicht muß entfernt werden. Dies wird durch ein vorsichtiges Einwirken auf das Bett durchgeführt, und zwar mittels eines sich langsam bewegenden, von einem Motor getriebenen Rechen 17 j während Rückspülgas durch das Bett hindurchgedrückt wird. Rückspülluft oder -Gas wird aus der Atmosphäre oder von der Reingas-Abströmleitung des Sauglüfters 16 angesaugt, falls es sich um das Reinigen heißer Gase handelt. Das Rückspülgas strömt von dem Ventilator 14 durch die Rückspülleitung 13, das Ventil 11, die Leitung 10 und die Kammer 8, von der es sich durch das Bett 9 mit gerade ausreichender Geschwindigkeit aufwärts bewegt, um den angesammelten Staub aufzunehmen, der durch das Harken vom Filter befreit bzw. abgelöst ist, wobei dann kleine Staub-

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klumpen in den Zyklon-Separator 3 getragen werden. Da das Rückspülgas durch die Tangentialleitung 4 eintritt, bildet sich ein Wirbel, der die Staubklumpen bzw. den agglomerierten Staub an die Separatorwand treibt, während das Gas durch die axiale Leitung 2 austritt, die zu der Schmutzgas-Verteilleitung 1 führt. Das Rückspülgas vermischt sich dann mit dem Schmutzgas in der Verteilleitung 1,. wobei es dann in einer anderen Einheit des Staubsammelsystems gereinigt wird.

Der vom Rückspülgas abgetrennte, agglomerierte Staub fällt durch ein Auslaßrohr 3a des Zyklon-Separators nach unten, so daß er von einem Schneckenförderer oder anderen Feststoff-Abführeinrichtungen gesammelt wird.

Durch die Verwendung des Zyklon-Separators zum Abtrennen des agglomerierten Staubes aus dem Rückspülgas wird die Menge des von einer Filtereinheit zu einer anderen erneut in den Kreislauf eingeführten Staubes auf ein Minimum herabgesetzt. Wie allgemein bekannt ist, sind Zyklon-Typ-Separatoren bei feinen Stäuben, wie sie bei den Abgasen von Kalköfen, Zementöfen und dgl. auftreten, nicht sehr wirkungsvoll. Jedoch durch die Verwendung eines Zyklon-Separators unmittelbar neben der oberen Kammer eines Filter- bzw. Staubsammelbehälters, _:wobei er eher auf das Rückspülgas als auf das zu reinigende Gas einwirkt bzw. anspricht, wird der Filterkuchen aufgefangen, wenn er von dem Teilchenbett entfernt wird, und nur ein kleiner Prozentsatz des Staubes wird zur Schmutzgas-Verteilleitung zurückgeführt.

Bei einigen Staubtypen wird in der oben beschriebenen bekannten Ausführung (in der der Zyklon-Separator eher auf Rohgas als auf Rückspülgas wirkungsvoll einwirkt) ein großer

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Prozentsatz des in einem Teilchen-Filterbett angesammelten Staubes zu der Schmutzgas-Verteilleitung zurückgeführt und dann erneut in den Reinigungskreislauf in andere Pilterbetten eingeführt. Durch Umkehrung der Zyklone (Zyklon-Separator wirkt eher auf die zurückgespülten Agglomerate als auf das Rohgas wirkungsvoll an) wird lediglich ein kleiner Prozentsatz in den Reinigungskreislauf der anderen Einheiten zwecks erneuter Staubsammlung wieder eingeführt. Diese Umkehrung kann dazu führen, daß etwa 90? des Agglomerats gesammelt wird und lediglich etwa 10% wieder in den Kreislauf der Rohgas-Verteilleitung eingeführt wird.

Eine bevorzugte Anordnung einer kompletten Einrichtung bzw. eines kompletten Systems, die bzw. das eine Vielzahl von Einheiten umfaßt, ist in den Fig. 2 und 3 veranschaulicht. Wie dargestellt ist, wird das zu reinigende Roh- oder Schmutzgas durch einen Multiklon 20 hindurchgeführt, falls ein beträchtlicher Anteil grober Staubteilchen im Rohgas enthalten ist. Der Multiklon 20 ist eine Zusammenordnung von Zyklon-Separatoren, die parallel arbeitend angeordnet sind, wodurch Gas in eine gemeinsame Ableitung 21 ausgestoßen und Feststoffteilchen aus einem nach unten gerichteten Auslaß 22 zu einem Feststoffförderer 23 abgeführt werden.

Die Ableitung 21 des Multiklons 20 oder die Rohgasquelle, falls ein Multiklon nicht nötig ist, ist mit einer Rohgas-Verteilleitung 24 (vgl. Fig. 3) verbunden, die örtlich zwischen zwei Reihen von Filtereinheiten bzw. Filtermodulen angeordnet ist, wobei jede Einheit einen oberen Zyklon-Separator 25 und einen unteren Zyklon-Separator 26 umfaßt. Leitungen 27 und 28 verbinden die

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Verteilleitung 24 mit den Axialleitungen der Zyklon-Separatoren.

Jede Filtereinheit enthält außerdem einen Behälter 30 mit zwei Pilterbetten. Jeder obere Zyklon 25 besitzt eine Tangentialleitung 31, die an eine obere Kammer 32 des Behälters oberhalb eines oberen Filterbettes 33 angeschlossen ist. In gleicher Weise besitzt jeder untere Zyklon 26 eine Tangentialleitung 34, die an eine Kammer 35 oberhalb eines unteren Filterbettes 36 angeschlossen ist.

Die Kammern 37 und 38 unterhalb der Filterbetten sind einzeln mit in einer Reihe unterhalb der Behälterreihe angeordneten Ventilen 39 verbunden, und zwar durch Leitungen 40 (eine Leitung je Kammer und Ventil). Die Ventile verbinden wahlweise die gereinigte Luft von den Filtern führenden Leitungen 40 entweder mit einer Reingas-Verteilleitung 4l oder mit einer Rückspülgas-Zuführleitung 42, der Luft unter Druck zugeführt wird.

Nicht dargestellte Rechen sind für jedes Filterbett vorgesehen. Beide Rechen in jedem Behälter werdenkurch einen einzigen Motor angetrieben, der auf der Oberseite des Behälters angebracht ist.

Feststoffmaterial (agglomerierter Staub usw.), das in den Zyklonen abgetrennt ist, wird durch Absperrelemente oder Klappventile 43 zu einem Förderersystem 44 abgeführt, das die Feststoffe vor dem endgültigen Abführen sammelt. In gleicher Weise wird aller Staub, der in der Rohgas-Verteilleitung 24 ausfällt,, zu dem Förderersystem durch Absperrelemente oder Klappventile 45 abgeführt.

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Obwohl es in den Fig. 2 und 3 nicht dargestellt ist, sind die Reingasleitungen 41 mit dem Einlaß wenigstens eines Sauglüfters verbunden, der das Gas durch das System bzw. durch die Einrichtung saugt. Auch die Rückspülleitungen 42 sind normalerweise an den Auslaß eines oder mehrerer Ventilatoren angeschlossen, um den Druck aufrechtzuerhalten, der zum Rückspülen der Filterbetten erforderlich ist.

Beim üblichen Arbeitsverfahren sind die Filterbetten eines Staubsammelbehälters im Rückspülbetrieb, während die übrigen Einheiten im Filterbetrieb sind. Da beide Rechen eines Behälters durch einen Motor angetrieben werden und da die Rechen sich während des Filterns nicht bewegen sollten, ist es wünschenswert, beide Betten eines Behälters zur gleichen Zeit im Rückspülbetrieb arbeiten zu lassen. Gesonderte Leitungen sind von den Ventilen vorgesehen, um eine tatsächliche Rückspülströmung in jedem Bett vorzusehen. Sobald jede Einheit rückgespült ist, wird sie in den Filterbetrieb umgeschaltet und eine andere Einheit wird in den Rückspülbetrieb umgeschaltet. Dies kann nach einem Zeitschema durchgeführt werden, indem die Zeitintervalle entsprechend der Staubbelastung und den Staubcharakteristiken eingestellt werden.

Wie veranschaulicht ist, sind zwei Rückspülleitungen unterhalb jeder Reihe von Einheiten dargestellt, um eine mögliche ungleiche Belastung und ein ungleiches Rückspülen zu verhindern, und sie sind mit gesonderten Ventilatoren versehen, wobei die oberen Kammern an die eine Leitung und die unteren Kammern an die andere Leitung angeschlossen sind.

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Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, sind die Zyklone im Durchmesser viel kleiner als die zugehörigen Filterbetten, im Gegensatz zu dem bekannten System gemäß US-PS 3 59¹J 991, wo Filterbett und Zyklon im wesentlichen einen gleich großen Durchmesser besitzen. Der kleine Zyklon-Durchmesser führt zu einer höheren Trennleistung, ohne daß höhere Gasströmungen erforderlich sind, die den agglomerierten Staub abbrechen könnten, bevor er separiert werden kann. Zur Erzielung einer optimalen Leistung sollte die Rückspül-Gasgeschwindigkeit durch das Filterbett hoch genug eingestellt werden, um agglomerierten Staub tragen zu können; außerdem sollte dann durch Auswahl der Zyklongröße diese Geschwindigkeit in dem Zyklon hoch genug sein, um eine Zentrifugalabscheidung dieses Staubes zu erreichen, damit sein Zurückkehren in die Rohgas-Verteilleitung verhindert wird.

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Claims

- li -

Patentansprüche

Staubsämmeleinrichtung zum Abscheiden von Staub aus Rohgas einer ausgewählten Rohgasquelle, gekennzeichnet durch

a) wenigstens einen Filterbehälter, enthaltend ein im wesentlichen geschlossenes Gehäuse mit mit Abstand voneinander angeordnetem Rohgaseinlaß und Reingasauslaß, wenigstens einem gasdurchlässigen Trägerorgan, das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und dieses in eine mit dem Rohgaseinlaß in Verbindung stehende erste Kammer für Rohgas und eine mit dem Reingasauslaß in Verbindung stehende zweite Kammer für Reingas unterteilt, sowie ein Teilchen-Filterschichtbett auf dem gasdurchlässigen Trägerorgan, das das von der ersten Kammer zur zweiten Kammer strömende Gas filtert und das durch einen von der zweiten Kammer zur ersten Kammer strömenden Gasstrom gereinigt wird;

b) wenigstens einen Zyklonstaubseparator mit einem tangentialen Einlaß, der an den Rohgaseinlaß der ersten Kammer des Behälters angeschlossen ist, sowie mit einem axialen Einlaß;

c) wenigstens eine Rohgaszuführleitung, die an die Rohgasquelle und an den axialen Einlaß des Zyklonstaubseparators angeschlossen 1st;

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d) eine Quelle für Rückspülgas, das der zweiten Kammer des Filterbehälters so zuführbar ist, daß es durch den Behälter von der zweiten Kammer in die erste Kammer strömt und das auf einer zyklonartigen Bahn durch den Zyklonstaubseparator von dessen tangentialem Einlaß zu dessen axialem Einlaß strömt;

e) wenigstens eine Ventileinrichtung zur Ermöglichung einer wahlweisen Strömung gereinigten Gases aus der zweiten Kammer sowie zur Ermöglichung einer Rückspülgasströmung aus der Rückspülgasquelle in die zweite Kammer, durch das gasdurchlässige Trägerorgan zur ersten Kammer und aus dieser ersten Kammer heraus durch den Rohgaseinlaß.
2. Staubsammeleinrlchtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verteilleitung zum Zuführen von Rohgas zu einer Vielzahl von Zyklonseparatoren vorgesehen ist, die mit einer Vielzahl von Filterbehältern in Verbindung stehen, wobei diese Verteilleitung so ausgebildet ist, daß gereinigtes Rückspülgas aus den Zyklonseparatoren in sie einführbar ist.
3. Staubsammeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gasdurchlässige Trägerorgan ein poröser, horizontal angeordneter Zwischenboden ist, der die beiden Kammern des Filterbehälters voneinander trennt und ein Bett aus Teilchen-Filtermaterial trägt. -

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Staubsammeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine mechanische Vorrichtung vorgesehen ist, zum Einwirken auf das Filterbett, während Rückspülgas durch das Bett des Teilchen-Filtermateriales hindurchströmt.

Staubsammeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterbehälter mehrere gasdurchlässige Bodenelemente enthält, die eine Anzahl erster Kammeri\und eine Anzahl zweiter Kammern mit einem durchlässigen Zwischenboden definieren, der jeden Satz zusammenwirkender erster und zweiter Kammern trennt.

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