DE2952642C2

DE2952642C2 - Verfahren und Vorrichtung zur trockenen Heißreinigung von schadstoffhaltigen Gasen

Info

Publication number: DE2952642C2
Application number: DE19792952642
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Deutsche Kommunal-Anlagen Miete 8000 Muenchen De GmbH
Current assignee: Deutsche Kommunal-Anlagen Miete 8000 Muenchen De GmbH
Priority date: 1979-12-28
Filing date: 1979-12-28
Publication date: 1985-06-05
Also published as: DE2952642A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur trockenen Heißreinigung von schadstoffhaltigen Gasen, wobei die schadstoffhaltigen Gase unter Zugabe von Additiven zuerst durch eine umlaufende Kugelmühle und danach durch ein Filter geleitet werden, das durch mechanisches Auflockern und Durchleiten eines Spülgases im Gegenstrom periodisch gereinigt wird. Die zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung weist auf ein Reaktorgehäuse, in dem sich eine Kugelmühle und ein Reinigungsfilter befinden, eine Zuführungsleitung für das schadstoffhaltige Abgas -(Rohgaszuführungsleitung), die in die Kugelmühle einmündet, eine Abzugsleitung, die das Rohgas durch den Reaktor transportiert und als Reingas aus dem Reaktor ausbringt, und eine Einrichtung zur Zugabe von Additiven.

Bei der trockenen Reinigung von schadstoffhaltigen Gasen, die den Vorteil bietet, daß eine Waschwasserbehandlung entfallen kann und die Gase auch nicht nachträglich aufgewärmt werden müssen, werden die heißen schadstoffhaltigen Abgase bekanntlich mit Additiven versetzt, die unter geeigneten Reaktionsbedingungen mit den Schadstoffen reagieren. Zu diesem Zweck werden sie bei erhöhter Temperatur durch eine umlaufende Kugelmühle hindurchgeleitet und nach erfolgter chemischer Umsetzung zwischen den Additiven und den Schadstoffen durch Hindurchleiten durch ein Filter von allen unerwünschten Feststoffen, insbesondere Staubteilen, befreit. Die zur Bindung der Schadstoffe verwendeten Additive (Chemikalien) sind als verbrauchte Stäube ablagerungsfähig. Dabei müssen jedoch bestimmte Temperaturbereiche eingehalten werden und ausreichend große Reaktionsflächen geschaffen werden, um eine ausreichende Bindung der Schadstoffe zu gewährleisten (vgl. »Maschinenmarkt«. Würzburg, 85 (1979), Seiten 620-623). Da sich bei dieser Verfahrensweise mit zunehmender Reaktionsdauer das Filter verstopft, wurde bereits vorgeschlagen, es durch mechanisches Auflockern und Durchleiten emes Spülgases im Gegenstrom periodisch zu reinigen (DE-OS 27 38 '.19).

Bei der Durchführung dieses bekannten Verfahrens durchströmen die schadstoffhaltigen Gase die Kugelmühle und kommen dabei intensiv mit dem darin enthaltenen Absorptionsmittel (Kalk) in Berührung, wobei der Kalk zum Teil mit den sauren Schadstoffen reagiert. Die aus der Kugelmühle austretenden Gase führen neben Reaktionsprodukten und nicht-umgesetzten Ausgangsmaierialien auch durch die Kugeln fein gemahlenen Absorptionsstaub in hoher Konzentration mit sich. Aufgrund der großen Oberflächen der leinen Staubteilchen findet in der Gasphase eine weitere Reaktion zwischen dem Absorptionsmittel und den sauren Schadstoffen statt Das dabei schließlich erhaltene Gasgemisch wird dann durch ein Schlauchfilter hindurchgeleitet, um den darin enthaltenen reinstaub zu entfernen.

Der Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, daß dabei die Temperatur des zu reinigenden, schadstoffhaltigen Gases 250⁰C nicht übersteigen darf,

ίο da bisher kein Filtermaterial bekannt ist, das im Dauerbetrieb mit einer Temperatur über 250⁰C betrieben werden kann. Dies bedeutet aber, daß dieses bekannte Verfahren auf die trockene Reinigung von heißen Schwelgasen, wie sie in thermischen Behandlungsanlagen beispielsweise bei der Pyrolyse von Abfallstoffen durch deren Erhitzung auf Zersetzungstemperaturen entstehen, nicht angewendet werden kann, da diese Schwelgase unter anderem höhere Kohlenwasserstoffe enthalten, die bei Temperaturen bis zu 250°C kondensieren und die Filteroberfläche verkleben.

Es ist auch bereits bekannt, umlaufende Trommeln zu verwenden, die eine Füllung von Kugeln und Additiven aufweisen und durch die das zu reinigende Gas geleitet wird. Dabei werden in der Trommel bei den Additiven ständig neue Oberflächen geschaffen, wodurch die Reaktion mit den Schadstoffen unterstützt wird. Da die trockene Reinigung von schadstoffhaltigen Gasen eine hohe Staubdichte von Additiven im Gasstrom voraussetzt, muß eine wirksame Entstaubung nachgeschaltet werden (vgl. »Umwelt«, 5, 79, Seiten 382). Die endgültige Reinigung und Entstaubung kann bei diesem Verfahren mittels Gewebefiltern erfolgen. Derartige Gewebefilter sind jedoch nur bis zu etwa 200° C im Dauerbetrieb einsatzfähig (vgl. »Maschinenmarkt«, Würzburg, 85 (1979), Seite 622). Bei einer derartigen Temperatur besteht jedoch die Gefahr, daß eine Kondensation der in dem zu reinigenden Gas als Schadstoffe enthaltnenen Kohlenwasserstoffe stattfindet, wodurch die Gefahr der Verstopfung der Gewebefilter und einer Zerstörung derselben besteht. Hinzu kommt, daß die günstigste Reaktionstemperatur für das Abbinden der in dem zu reinigenden Gas enthaltenen Schadstoffe durch die Additive im Bereich von 300 bis 600°C liegt. Das bedeutet, daß das Gas, bevor es zu den Reinigungsfiltern weitergeleitet wird, abgekühlt werden muü was technisch sehr aufwendig ist.

Aufgabe der Erfindung war es daher, die bekannten Verfahren dahingehend vveiterzuentwickeln, daß sie auch bei Temperaturen über 250'¹C durchgeführt werden können, ohne daß eine Abkühlung der schadstoffhaltigen Gase vor der abschließenden Reinigung und Entstaubung erforderlich ist.

Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die schadstoffhaltigen Abgase, insbesondere Schwelgase, aus thermischen Behandlungsanlagen bei Temperaturen von 250 bis 600° C, vorzugsweise 350 bis 500°C, zuerst durch eine Kugelmühle und danach von oben her durch ein horizontales Schütt-

bO schichtfilter, das vorzugsweise ein Kiesbettfilter ist, geleitet werden.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das bisher in derartigen Verfahren eingesetzt Schlauchfilter, dessen Betrieb auf Temperaturen bis zu 250⁰C beschränkt ist. durch ein Schüttschichtfilter ersetzt, das auch für den Betrieb bei wesentlich höheren Temperaturen geeignet ist. Dubei hat sich die Verwendung eines Schüttschichtfilters, vorzugsweise eines

Kiesbettfilters, als außerordentlich wirksam erwiesen, da es auch bei Temperaturen weit über 250° C betrieben werden kann.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, schadstoffhaltige Gase, insbesondere Schwelgase, aus thermischen Behandlungsanlagen problemlos zu reinigen, weil aufgrund der angewendeten hohen Reaktionstemperatur die Kondensation von darin enthaltenen höheren Kohlenwasserstoffen und damit die Verklebung des nachgeschalteten Gasfilters zuverlässig vermieden werden kann. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz eines Schüttschichtfilters, insbesondere Kiesbettfilter, anstelle des bisher üblichen Schlauchfilters ist es gelungen, den Anwendungsbereich der bisher bekannten trockenen Gasreinigungsverfahren dahingehend zu erweitern, daß damit nunmehr auch Schwelgase aus thermischen Behandlungsanlagen auf technisch einfache und wirksame Weise gereinigt werden können.

Bei dem erfindungsgemäß verwendeten Schüttschichtfilter handelt es· sich vorzugsweise um ein Kiesbettfilter, wie es bisher schon zur Abtrennung des KaIkfeinstaubes aus den Prozeßgasen in der Kalkindusirie verwendet wurde (vgl. DE-AS 20 38 553).

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete, einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildende Vorrichtung mit dem eingangs genannten Aufbau ist dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungsfilter als Schüttschichtfilter ausgebildet und oberhalb der Kugelmühle angeordnet ist, zwischen der Kugelmühle und der Oberseite des Schüttschichtfilters ein Gasführungsraum vorgesehen ist, durch den in der Reinigungsphase das Rohgas und in der Abreinigungsphase die durch ein Spülgas von dem Schüttschichtfilter im Gegenstrom entfernten Reaktionsprodukte transportiert werden, an der Unterseite des Schüttschichtfilters ein als Gasführungsraum ausgebildeter Reaktorraum für das Reingas oder das Spülgas vorgesehen ist und im Bereich der Kugelmühle eine Austragseinrichtung für verbrauchte Additive bzw. Reaktionsprodukte angeordnet ist.

Erfindungsgemäß ist es möglich, gegenüber dem vorstehend diskut.erten Stand der Technik einen auch für den Fachmann nicht vorhersehbaren synergistischen Kombinationseffekt zu erzielen, der darin besteht, daß der Wirkungsgrad der Schadstoffabtrennung eines Kiesbettfilters wesentlich erhöht wird durch Vorschaltung einer Kugelmühle, da die bei der periodischen Reinigung des Kiesbettfilters anfallende zusammengebakkene Filtrationsschicht in der Kugelmühle wieder aufgemahlen und hierdurch für die Gasreinigung reaktiviert wird. Frfindungsgemäß wird der Einsatzbereich des Kiesbettfilters wesentlich erweitert und sein Gasreinigungseffekt durch Vorschaltung einer Kugelmühle in synergistischer Weise verbessert

Erfindungsgemäß wird in abwechselnder Folge
das zu reinigende schadstoffhaltige Gas (nachstehend als »Rohgas« bezeichnet) in bekannter Weise durch eine umlaufende Kugelmühle geleitet, in der eine Reaktion der zugegebenen Additive mit den in dem Rohgas enthaltenen Schadstoffen erfolgt,

das die Kugelmühle verlassende, noch nicht-umgesetzte Restschadstoffe enthaltende Rohgas zusammen mit den aus der Reaktion der Schadstoffe mit den Additiven in der Kugelmühle entstandenen staubförmigen Reaktionsprodukten und Additiven im Reaktor (nachstehend als »Sorptionsreaktor« bezeichnet) weitergeleitet und dabei auf einer Temperatur von über 250⁰C gehalten werden.

das weitergeleitete Rohgas zusammen mit den staubförmigen Raktionsprodukten und Additiven von oben her durch ein horizontales Schüttschichtfilter im Reaktor geleitet wird und dabei die Reaktionsprodukte abgeschieden werden und die mitgeführten Additive mit den im Rohgas noch enthaltenen Restschadstoffen im Schüttschichtfilter reagieren gelassen werden und das Reingas unterhalb des Schüttschichtfilters abgezogen wird, und

ίο nach einer bestimmten Betriebsdauer ein Spülgas im Gegenstrom von unten durch das dabei zusätzlich mechanisch aufgelockerte Schüttschichtfilter nach oben geleitet wird und dabei die auf und im Schüttschichtfilter abgeschiedenen Reaktionsprodukte vom Spülgas mitgerissen und ausgetragen werden.

Schüttschichtfilter, die vorzugsweise als Kiesbettfilter ausgebildet sind, verkraften ohne weiteres Temperaturen über 250⁰C. Das bedeutet, daß im Reaktor erfindungsgemäß eine Temperatur aufrechterhalten werden kann, die über dieser Temperatur liegt, so daß kondensierbare Bestandteile in dem schadstoffhaltigen Rohgas nicht zum Versetzen bzw. Verkleben des Filters führen, wie dies bei Gewebefiltern der Fall ist, die nur eine Dauerbetriebstemperatur von 200⁰C aushalten (vgl.

»Maschinenmarkt«, Würzburg 85 (1979), 32, Aufsatz von Rudolf Rasch, »Entwicklungsstand der trockenen Heißreinigung von Rauchgasen«, Seite 622).

Die Erfindung kann sowohl zum Abbinden von sauren als auch von basischen Schadstoffkomponenten eingesetzt werden. Beispielsweise kann Kalk für die Bindung saurer Schadstoffe verwendet werden. Auch Kalkhydrat und/oder Hämatit eignen sich zur Entfernung der sauren Schadstoffe. Als Bindemittel für basische Schadstoffe können saure Erden, beispielsweise Montmorillonit und Bentonite, verwendet werden, insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Reinigung von Schwelgas verwendet werden, das durch Pyrolyse von Abfallstoffen entsteht. Erfindungsgemäß müsser; die Additive nicht dem Drehrohrofen, in welehern die Pyrolyse durchgeführt wird, zugesetzt werden, sondern es ist möglich, diese Additive nach der Pyrolyse, beispielsweise dem erfindungsgemäß verwendeten Sorptionsreaktor, zuzusetzen. Die Erfindung kann daher beispielsweise bei dem in der DE-OS 29 44 989 beschriebenen Verfahren zum Einsatz kommen.

Die zugegebenen Additive können mit den Schadstoffen sowohl eine chemische Bindung eingehen als auch als Absorptionsmittel und/oder Adsorptionsmittel wirken.

Bei der Erfindung wird das Rohgas zunächst durch die Kugelmühle geleitet, in die Kugeln und die Additive eingefüllt sind. In dieser erfolgt eine Abbindung der Schadstoffe im Rohgas. Das Rohgas, das die Kugelmühle verläßt, enthält noch unreagierte Schadstoffe. Mit diesem abgeführten Gas werden sowohl staubförmige Reaktionsprodukte als auch Additive mitgerissen und im Schüttschichtfilter folgt die abschließende Reinigung durch Reaktion der mitgerissenen staubförmigen Additive mit den im Gas noch vorhandenen Restschadstof- .

bo fen. Außerdem wird das durch das Schüttschichtfilter hindurchgeleitete Gas entstaubt, so daß an der Unterseite des Schültschichtfilters Reingas, das frei von Schadstoffen ist, abgeführt werden kann. Demnach erfolgt im Schüttschichtfilter nicht nur eine Entstaubung

b5 des Gases, sondern auch die Abbindung noch vorhandener Restschadstoffe im Gas. Dabei kann das Gas, wie schon erwähnt, auf die absorptive Abbindung günstige Temperatur in einem Bereich von 300⁰C bis 600⁰C ge-

halten werden. Eine vorherige Abkühlung des staubhaltigen und noch Restschadstoffe enthaltenden Gases nach dem Verlassen der Kugelmühle ist daher nicht erforderlich.

Bei der Spülung des Schüttschichtfilters durch das Spülgas, das beispielsweise Luft, Retngas oder Inertgas sein kann, und welches vorzugsweise stoßweise durch das Schüttschichtfilter geleite, wird, kann die zusätzliche mechanische Auflockerung durch Rühr-, Schicbund Klopfbewegungen in der Schüttschicht und/oder Vibrationsbewegungen des Siebbodens und/oder der Auflockerungsorgane erfolgen. Bei der im Gegenstrom erfolgenden Spülung wird die auf dem Filter während der Hindurchleitung des Rohgases in der Reinigungsphase gebildete Schicht entfernt und zur Kugelmühle zurückgebracht. Soweit sich diese Schicht verdichtet hat, werden die verdichteten Teile wieder in der Kugelmühle in Feinstaub aufgelöst. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß bei der auf den Spülvorgang nachfolgenden Reinigungsphase auf der Schüttschicht sich wieder eine gleichmäßige Schicht ausbilden kann, d. h. es wird in der Reinigungsphase eine gleichmäßige Durchströmung des Schüttschichtfilters und damit eine gleichmäßige absorptive und filtierende Reinigung des Gases gewährleistet

In der Abreinigungsphase wird durch das Spülgas und die zusätzliche mechanische Auflockerung der Schüttschicht während der Abreinigungsphase nicht nur eine Auflockerung der Schüttschicht, sondern gleichzeitig erzielt, daß durch die Reibung der Körner untereinander der an den Körnern anhaftende Staub abgerieben wird.

Die Zugabe der Additive in den Rohgasstrom kann vor dem Einleiten des Rohgasstromes in die Kugelmühle oder nach dem Verlassen der Kugelmühle vor dem Auftreffen auf das Schüttschichtfilter erfolgen. Die Reaktion der Additive mit den im Rohgas enthaltenen Schadstoffen erfolgt sowohl bei der Zugabe der Additive in den Rohgasstrom als auch bei der Durchströmung der Kugelmühle sowie bei der Staubabscheidung in der Filterschicht des Schüttschichtfilters.

Beim Zuführen des Rohgases in die Kugelmühle im Bereich der Mahlkörper kommt der vom Rohgas mitgeführte feine Koksstaub oder Kohlenstaub aus der thermischen Behandlungsanlage in Kontakt mit den in der Kugelmühle befindlichen Additiven. Das Vermählen oder Verwalken des Gasfeinstaubes mit den Additiven führt zu einer Agglomeration des Feinstaubes mit den Additiven, wodurch die spätere Abtrennung innerhalb der Schüttschicht erleichtert wird. Die Verdichtung des Feinstaubes mit den Additiven läßt sich dadurch erklären, daß der Feinstaub zu etwa 50% aus feinstem Kohlenstoff besteht, der beim Kontakt mit den Additiven einen elektrischen Ladungsausgleich erfährt. Da der Feinstaub des Rohgases aufgrund seines Kohlenstoffanteils auch saubere Schadstoffe abbinden kann, ist es von Vorteil, insbesondere bei Drehrohrentgasungsanlagen. den Gehalt an Feinstaub im Rohgas beispielsweise durch Einbauten und/oder Mahlvorrichtungen im Drehrohrreaktor zu erhöhen. Auch Schwermetalle in Form von Dampf oder feinsten Partikeln werden mit dem Feinstaub in erheblicher Menge ausgetragen. Insbesondere bei der Haus- und Sondermüllpyrolyse ergibt sich das Problem, daß Quecksilber im Dampfform sich Gas befindet Die Schwermetalle können insbesondere in der Eingangsstufe durch die Additive abgebunden werden.

Es ist auch möglich, mehrere Schüttschichtfilter nebeneinander im Reaktorraum ohne Zwischenfügen von Trennwänden anzuordnen. Dabei werden bei der Abreinigung eines der Schüttschichtfilter die übrigen Schüttschichtfilter nicht beeinträchtigt, weil die verdichteten zurückgespülten Reaktionsprodukte und Additive gegen das aufströmendc Rohgas nach unten fallen . Es läßt sich daher eine kompakte Bauweise des Reaktors erzielen.
Die auf die Kugelmühle zurückgeworfen verdichteten Reaktionsprodukte und Additive werden in der Kugelmühle in Feinstaub umgewandelt und in dieser gleichmäßig verteilt Im Bereich der Kugelmühle befindet sich auch die Austragseinrichtung für die verbrauchten Additiven. Diese Austragseinrichtung ist zweckmä-

ßigerweise in Form einer Überlaufvorrichtung ausgebildet, so daß gewährleistet ist, daß die Kugelmühle mit Additiven nicht volläuft. Auf diese Weise läßt sich auch ein Regulativ schaffen, durch das schwankende Staubmengen im Rohgas sich nicht beeinträchtigend auswirken. Es ist immer gewähleistet, daß die Kugelmühle über einen bestimmten Füllungsgrad mit Additiven bzw. Staub hinaus nicht angefüllt wird. Dies erweist sich insbesondere dann von Vorteil, wenn das Rohgas aus einer Pyrolyseanlage kommt und die Gasmenge ständig in Abhängigkeit von der Müllzusammensetzung schwanken. Schwankungen der Rohgasmenge haben bei der Erfindung keinen wesentlichen Einfluß auf die Absorption und Filtrationswirkung.
Aufgrund der geringen Strömungsgeschwindigkeiten, mit denen gearbeitet werden kann, ist der Verschleiß innerhalb des Reaktors, beispielsweise im Vergleich zu Einrichtungen, die zur Abscheidung des Staubes in Zyklonen arbeiten, äußerst gering. Für den Betrieb genügt ein Saugzuggebläse, durch das das Rohgas durch die Kugelmühle und von dort nach oben zum Schüttschichtfilter und durch das Schüttschichtfilter als Reingas abgesaugt wird.

Bei nichtkondensathaltigen Gasen oder bei Verfahren, bei denen vor dem Absorber bereits ein höherer Unterdruck vorhanden ist. kann es sinnvoll sein, vor dem Absorber ein Druckerhöhungsgebläse zu setzen. Das zu reinigende Rohgas wird in diesem Fall durch den Absorber gedrückt.

Die Schichthöhen des Schüttschichtfilters wählt man vorteilhafterweise zwischen 100 und 250 mm. Für die Schüttschicht verwendet man vorteilhafterweise ein Rundkorn mit einem Durchmesser von 1 bis 6 mm. Bei Spitzkörnern besteht nämlich die Gefahr der Siebverletzung. Zudem ist das Anströmen eines Rundkorns günstiger. Es eignen sich für die Schüttschicht alle kahnigen verschleißarmen Materialien, die gegen chemischen Angriff beständig sind, weitgehend abriebfest sind und die genannten Betriebstemperaturen aushalten. Die Körnungsmasse wird jeweils innerhalb einer engen Klassierung gewählt, um einen möglichst gleichmäßigen Absorptions- und Fiitrationseffekt zu erzielen.

Die körnige Klasse des Schüttschichtfilters kann selbst Absorptionseigenschaften oder reaktive Eigenschaften haben. Es können hierzu körnige Klassen, z. B.

aus Aluminiumoxid, verwendet werden, mit denen eine Umsetzung, insbesondere mit Fluorwasserstoff, möglich ist Auch kann das Schüttschichtfilter mit körnigem Kalkstein versetzt sein, der mit allen sauren Schadstoffen reagieren kann. Ferner ist es möglich, daß das Schüttschichtfilter selbst einen kataiytischen Einfluß auf die Abbindung der Schadstoffe ausübt. Hierzu kann das Schüttschichtfilter mit Nickel- und/oder Platinkatalysatoren versetzt sein, die insbesondere zur Umsetzung

von Ammoniak förderlich sind.

Um beim Spülen der Schüttschicht in der Abreinigungsphase des Kondensationseffekte zu verhindern, die zur Verklebung des Staubes führen können, wird das Spülgas entsprechend vorgewärmt und besitzt eine Temperatur über 25O⁰C.

Während des Spülvorganges und der gleichzeitigen mechanischen Auflockerung der Schüttschicht wird diese fluidisiert, so daß nach dem Spülvorgang eine Schüttschicht mit gleichmäßiger Schichtdicke gebildet wird, die eine gleichmäßige Absorption und Filtration währenddes Reinigungsvorganges ermöglicht.

Ferner ergibt sich bei der Erfindung noch der Vorteil, daß nach dem Spülvorgang ein Restgehalt ann Additiven in der Schüttschicht verbleibt. Hierdurch wird erzielt, daß bei der darauffolgenden neuen Reinigungsphase von Anfang an Additive in der Schüttschicht vorhanden sind, die Schadstoffe aus dem Rohgas abbinden können. Insbesondere gegenüber Gewebefiltern ist dies ein Vorteil, da diese in der Regel ganz abgereinigt werden müssen und in der ersten Betriebsphase des dann beginnenden Reinigungsvorganges einen Schadstoffdurchgang etwa in der Größenordnung von 10% haben. Bei der Erfindung verbleibt demgegenüber auf Jen Körnern der Schüttschicht der schon erwähnte Restgehalt an Additiven in Form von mehligem Staub.

In vorteilhafter Weise können vor Beginn eines jeden Reinigungsvorganges auf das Schüttschichtfilter Additive aufgebracht werden, so daß mit Sicherheit ein Schadstoffdurchgang verhindert wird. Diese Additive können beispielsweise von oben her auf das Schüttschichtfilter, beispielsweise unter Zuhilfenahme einer Förderschnekke, aufgebracht werden oder vom Rohgasstrom im Bereich seiner höchsten Strömungsgeschwindigkeit eingebracht werden.

In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Vorrichtung der Erfindung dargestellt. Anhand dieser Figuren soll die Erfindung nun näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispie! der Vorrichtung der Erfindung;

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispie! der Vorrichtung der Erfindung, bei dem im Zusammenhang mit einer Kugelmühle beidseitig zur vertikalen Mittelachse eines Sorptionsreaktors Schüttschichtfilter angeordnet sind;

F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel, bei dem vertikal übereinander zwei Kugelmühlen zur Anwendung kommen und

Fig.4 ein Ausführungsbeispiel, bei dem mehrere Schüttschichtfilter nebeneinander angeordnet sind, in der Draufsicht.

In einem Reak'orgehäuse 1, das doppelwandig ausgebildet sein kann, befindet sich eine Kugelmühle 2, in die über eine Zuleitung 3 Rohgas eingeleitet werden kann. Im oberen Teil des Reaktorgehäuses 1 befindet sich ein Schüttschichtfilter 4, das als Kiesbettfilter ausgebildet sein kann. Die Zugabe der Additve kann, wie nicht näher dargestellt ist, im Bereich der Zuleitung 3 für das Rohgas erfolgen oder, wie in den Figuren dargestellt ist, im Bereich des Gasführungsraumes 5. in welchem das Rohgas, das die Kugelmühle 2 verläßt, nach oben zum Schüttschichtfilter 4 geführt wird. H ierzu ist in den Figuren eine Zugabeeinrichtung 6 für die Additive dargestellt.

Über ein Gasführungsstück 7 ist eine Abzugsleitung 8 für das Reingas und eine Spülleitung 9 für ein Spülgas an den unterhalb des Schüttschichtfilters 4 befindlichen Reaktorraum 10 angeschlossen. Mit Hilfe einer umlegbaren Klappe 11 kann entweder die Abzugsleitung 8 für das Reingas oder die Spülleitung 9 für das Spülgas an den Reaktorraum 10 angeschlossen werden.

Am unteren Teil des Reaktorraumes 10, der gegenüber dem Gasführungsraum 5 durch eine Trennwand 12 abgeschlossen ist, befindet sich eine Austragseinrichtung 13 für Feinstaub, der während des Spülvorgangs, wie im einzelnen noch zu erläutern ist, im Reaktorraum 10 entstehen kann.

Ferner befindet sich im Bereich der Kugelmühle 2 eine weitere Austragseinrichtung 14 zum Austrag der verbrauchten Additive.
Zur mechanischen Auflockerung der Schüttschicht des Schüttschichtfilters 4 ist ein hin- und herbewegbarer Rechen 15 vorgesehen, der mit Hilfe einer angelenkten Kolbenzylindereinrichtung 16 hin- und herbewegt werden kann.

Die Wirkung des in der Fig. 1 dargestellten Sorptionsreaktors ist die folgende:

Die über die Zugabeeinrichtung 6 in den Sorptionsreaktor eingegebenen Additive werden in der Kugelmühle 2 zusammen mit dem über die Zuleitung 3 zugeführten Rohgas gebracht. Dabei findet eine Umsetzung der Additive mit den Schadstoffen %'.¥.'■■ Das Rohgas wird über die Zuleitung 3 aufgrund eines nicht näher Jarge stellten Saugzuggebläses, das an die Abzugsleitung S !ur das Reingas angeschlossen ist, in die Kugelmühle eingebracht und das die Kugelmühle verlassende Gas, das noch Restbestandteile an Schadstoffen enthält, wird über den Gasführungsraum 5 zusammen mit noch nicht reagierten Additiven und Feinstaub in einen Gasführungsraum 17 eingebracht, der sich oberhalb des Schüttschichtfilters 4 befindet. Die Strömungsrichtung während dieser Reinigungsphase ist durch den Pfeil A dargestellt. Aufgrund der Saugwirkung des Saugzuggebläses wird das Gas durch das Schüttschichtfilter 4, wie in der Fig. 1 dargestellt, hindurchgeleitet, wobei auf der Schüttschicht ein Absetzen und eine Verdichtung der Additive erfolgt. Diese Additive reagieren mit den im Rohgas noch befindlichen Rcstschadstoffen, insbesondere durch Absorption oder Adsorption. Ferner wird durch das Schüttschichtfilter Feinstaub aus dem Gas entfernt. Unterhalb des Schüttschichtfiiters 4 wird dann das Reingas aus dem Reaktorraum 10 in die Abzugsleitung 8 für das Reingas abgesaugt, wobei die Klappe 11 sich in der unteren Stellung befindet, so daß die Spülleitung 9 gegenüber dem Reaktorraum 10 abgesperrt ist.
Im Verlauf dieser Reinigungsphase erhöht sich der Filterwiderstand und es kann in Abhängigkeit von einem bestimmten Wert des Filterwiderstandes oder auch aufgrund einer Zeitprogrammsteuerung durch Umlegen der Klappe 11 in die obere Stellung die Spülleitung 9 an den Reaktorraum 10 angeschlossen werden, wobei die Abzugsleitung 8 für das Reingas abgesperrt wird. Während der sich anschließenden Abreinigungsphase wird das Spülgas von unten, d. h. vom Reaktorraum 10 her, im Gegenstrom durch das Schüttschichtfilter 4 in Richtung des Pfeiles B hindurchgeleitet. Gleichzeitig wird durch Hin- und Herbewegung des Rechens 15 die Schüttschicht aufgelockert, wodurch diese fluidisiert wird. Nach dem Spülvorgang stellt sich aufgrund der vorangegangenen Fluidisierung der Schüttschicht eine gleichmäßige Schichtdicke ein, die für eine gleichmäßige

b5 Absorption und Filtration während der Reinigungsphase notwendig ist In bevorzugter Weise ist das Spülgas auf über 250⁰C vorgewärmt, so daß Kondensationseffekte in der Schüttschichl vermieden werden. Hierzu

kann die Spülleitung 9 in gleicher Weise wie das Reaktorgehäuse 1 doppelwandig ausgebildet sein und ebenso wie die Doppelwandung des Reaktorgehäuses 1 von einem Aufheizmedium, das beispielsweise von der vorgeschalteten thermischen Behandlungsanlage ist. durchströmt sein. Eine derartige Vorwärmung der Additive wird in bevorzugter Weise ebenfalls durchgeführt, wozu, wie dargestellt, die Zugabeeinrichtung 6 für die Additive ebenfalls doppelwandig ausgebildet sein kann.

In der Abreinigungsphase werden durch Spülluft und durch das mechanische Aufrühren die Körner der Schüttschicht vom Staub gereinigt und insbesondere verdichtete Teile der während der Reinigungsphase auf der Oberfläche der Schüttschicht gebildeten Schicht werden zur Kugelmühle 2 nach unten transportiert, in der eine Zerkleinerung dieser verdichteten Teile erfolgt.

Wie schon erwähnt, arbeitet die in der F i g. 1 dargestellte Austragseinrichtung 14 für die verbrauchten Additive nach einem Überlaufprinzip, so daß in der Kugelmühle auch bei schwankenden Staubmengen im Rohgas immer ein bestimmter Füllungsgrad nicht überschritten wird. Oberflüssiger Staub und überflüssige Additive laufen über und werden ausgetragen. Dies ist auch deshalb möglich, weil die Additive und der Staub in der Kugelmunle einen quasi fluidiserten Zustand aufweisen und sich wie eine Suspension verhalten. Durch diesen Zustand wird auch gewährleistet, daß eine gleichmäßige Verteilung der Additive, selbst wenn diese unregelmäßig verteilt über die Kugelmühle durch die Zugabeeinrichlung 6 und während des Abreinigungsvorganges der Kugelmühle zugeliefert werden, aufweisen.

Um in Abhängigkeit von der Schwankungsbreite des Schadstoffgehaltes im Rohgas unterschiedliche Füllungsgrade in der Kugelmühle fahren zu können, kann die Überlaufkante in der Höhe verstellbar angeordnet sein.

Unter Umständen ist es möglich, daß während der Abreinigung auf der Reingasseite im Reaktorraum 10, insbesondere bei falsch gewählter Spülgasmenge, eine Staubbildung stattfindet, die in eine Strömungstotzone gelangt. Da beim Spülvorgang im Reaktorraum 10 Überdruck herrscht, läßt sich mit Hilfe dieses Überdrucks während des Spülvorgangs dieser Feinstaub austragen. Hierzu dient die Aunragseinrichtung 13. Dieser Austrag kann natürlich auch kontinuierlich während der Reinigungsphase erfolgen. Den durch die Austragseinrichtung 13 ausgetragenen Staub kann man den durch die Austragseinrichtung 14 ausgetragenen verbrauchten Additiven zugeben oder wiederum in das System einschleusen.

Es ist möglich, mehrere Schüttschichtfilter 4 nebeneinander in einem einzigen nicht unterteilten Reaktorraum vorzusehen, jedoch können auch zwischen den einzelnen Schüttschichtfütern Trennwände 18 vorgesehen sein, wobei dann insbesondere beim Spülvorgang in der Abreinigungsphase eines Schüttschichtfilters die übrigen, insbesondere die daneben befindlichen Schüttschichtfilter, räumlich durch Trennwände abgetrennt sind. Wenn die Schüttschichtfilter in einem einzigen durchgehenden Reaktorraum angeordnet sind, erfolgt während des Spülvorgangs eines der Schüttschichtfilter keine Beeinträchtigung des Reinigungsvorgangs, der in den anderen Schüttschichtfiltern durchgeführt wird, da bei Spülvorgang mitgerissene verdichtete Teile gegen das ausströmende Gas aufgrund ihrer Schwerkraft nach unten fallen.

Der Rotor der Kugelmühle 2 kann zylindrisch oder auch kugelförmig ausgebildet sein.

In der F i g. 2 ist eine Anordnung gezeigt, bei der beidseitig einer durch das Reaktorgehäuse gelegten Mittelebene Schüttschichtfilter 4 angeordnet sind. Auch bei dieser Anordnung kann der Rotor der Kugelmühle 2 kugelförmig ausgebildet sein, wobei bei einem derartigen Rotor es auch möglich ist, die Schüttschichtfilier nicht nur beidseitig, sondern in bestimmten Winkclabständcn voneinander um eine durch den Rotor gelegte Mittelachse anzuordnen. Es kann dann für alle Schüttschichtfilter eine gemeinsame umlaufende Abzugsleitung 8 für das Reingas vorgesehen sein, von der zum jeweiligen Schüttschichtfilter 4 entsprechende Gasführungsstücke 7 in die unterhalb der Schüttschichtfilter 4 befindlichen Reaktorräume 10 geführt sind. Desgleichen kann auch eine gemeinsame Spülleitung 9 für das Spülgas vorgesehen sein. Im Bereich der einzelnen Gasführungsstücke 7 befinden sich dann entsprechende Klappen 11, wie in der F i g. 1 bzw. in der F i g. 2 dargestellt ist.

Bei dem in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel kommen zwei übereinander angeordnete Kugelmühlen zum Einsatz, durch die das Rohgas hindurchgeleitet wird. Die Wirkungsweise bei diesem in der F i g. 3 dargestellten Soptionsreaktor ist die gleiche wie vorstehend schon beschrieben.

Es können natürlich auch mehrere Anordnungen, wie sie in der Fi g. 1 im Schnitt dargestellt sind, nebeneinander vorgesehen sein und über Gasführungsstücke 7 jeweils an eine gemeinsame Abzugsleitung 8 für das Reingas und eine gemeinsame Spülleitung 9 angeschlossen sein.

Ferner ist es möglich, mehrere derartige Sorptionsreaktoren hintereinander zu schalten. Bei der Kombination mehrerer Sorptionsreaktoren kann auch ein Wechsei von Gleich- und Gegenstromführung gewählt werden. Beim Hintereinanderschalten der Aggregate wird man eine Assitivzuführung im Gegenstrom bevorzugen, um eine möglichst gute Endreinigung des Rohgases m erhalten.

Bei dem in der F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine kompakte Anordnung mehrerer nebeneinanderliegender Schüttschichtfilter 4 gezeigt. Von den dargestellten vier Schüttschichtfiltern können beispielsweise immer drei in Betrieb sein, während ein Schüttschichtfilter abgereinigt wird. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Zuführung des Rohgases durch die Zuleitung 3 längs der Kugelmühle. Der Einfachheit halber ist nur für eines der vier dargestellten Schüttschichtfilter der Rechen 15 mit dem dazugehörigen Kolbenzylinderantrieb 16 gezeigt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnunaren

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur trockenen Heißreinigung von schadstoffhaltigen Gasen, bei dem die schadstoffhaltigen Gase unier Zugabe von Additiven zuerst durch eine umlaufende Kugelmühle und danach durch ein Filter geleitet werden, wobei das Filter durch mechanisches Auflockern und Durchleiten eines Spülgases im Gegenstrom periodisch gereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Abgase aus thermischen Behandlungsanlagen bei Temperaturen von 250 bis 600⁰C zuerst durch eine Kugelmühle und danach von oben her durch ein horizontales Schüttschichtfilter geleitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schüttschichtfilter ein KiesbettfilttT eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Additive in das aus der Kugelmühle nach oben strömende Rohgas eingebracht werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Additive in das der Kugelmühle zugeführte Rohgas eingebracht werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Behandlung bei Temperaturen von 350 bis 500°C sowohl in der Kugelmühle als auch im Schüttschichtfilter durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase schadstoffhaltige Gase von thermischen Behandlungsanlagen sind.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem Reaktorgehäuse, in dem sich einp Kugelmühle und ein Reinigungsfilter befinden, einer Zuführungsleitung für das schadstoffhaltige Abgas (Rohgaszuführungs- ao leitung), die in die Kugelmühle einmündet, einer Abzugsleitung, die das Rohgas durch den Reaktor transportiert und als Reingas aus dem Reaktor ausbringt, und einer Einrichtung zur Zugabe von Additiven, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungsfilter als Schüttschichtfilter (4) ausgebildet und oberhalb der Kugelmühle (2) angeordnet ist,

zwischen der Kugelmühle (2) und der Oberseite des Schüttschichtfilters (4) ein Gasführungsraum (5) vorgesehen ist, durch den in der Reinigungsphase das Rohgas und in der Abreinigungsphase die durch ein Spülgas von dem Schüttschichtfilter (4) im Gegenstrom entfernten Reaktionsprodukte transportiert werden, an der Unterseite des Schüttschichtfilters (4) ein als Gasführungsraum ausgebildeter Reaktorraum (10) für das Reingas oder das Spülgas vorgesehen ist und im Bereich der Kugelmühle (2) eine Austragseinrichtung (14) für verbrauchte Additive bzw. Reaktionsprodukte angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktorgehäuse (1) von außen beheizt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch bs gekennzeichnet, daß das Reaktionsgehäuse (1) eine Doppelwand aufweist, durch die ein fließfähiges Heizmedium hindurchgeleitet werden kann.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9. dadurch gekennzeichnet, daß das Schüttschichtfilter (4) als KiesbettFilter ausgebildet ist

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß das Schüttschichtfilter (4) parallel zur Drehachse der Kugelmühle (2) angeordnet ist

12. Vorrichtung nach ehiem der Ansprüche 7 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichthöhe des Schüttschichtfilters (4) 100 bis 250 mm beträgt

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche? bis

12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schüttschicht Rundkörner mit einem Durchmesser von 1 bis 6 mm aufweist

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis

13, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragseinrichtung (14) für die Reaktionsprodukte bzw. verbrauchten Additive als Überlaufeinrichtung ausgebildet ist

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis

14, dadurch gekennzeichnet, daß im Reaktorgehäuse (1) mehrere Schüttschichtfilter (4) nebeneinander angeordnet sind, zu denen von der Kugelmühle (2) aus ein gemeinsamer Gasführungsraum (5) sich erstreckt

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis

15, dadurch gekennzeichnet, daß die nebeneinanderliegenden Schüttschichtfilter (4) in getrennten Räumen angeordnet sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zu den in getrennten Räumen angeordneten Schüttschichtfiltern (4) diesen zugeordnete, voneinander getrennte Gasführungsräume (17) vorgesehen sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis

17, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Unterseite des Schüttschichtfilters (4) vorgesehene Gasführungsraum (10) mit einer Austragscinrichtung (13) für Feinsiaub ausgestattet ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis

18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelmühle (2) einen kugelförmigen Rotor aufweist.

20. Vorrichtung ndch einem der Ansprüche 7 bis

18, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem zylindrischen Rotor der Kugelmühle (2) beiderseits der Rotorachse Schüttschichtfilter (4) angeordnet sind.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis

19, dadurch gekennzeichnet daß bei einem kugelförmigen Rotor mehrere Schüttschichtfilter (4) auf einem Kreis um eine durch den Rmormittelpunkt führende vertikale Linie angeordnet sind.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Reaktoren hintereinander angeordnet sind.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22. dadurch gekennzeichnet, daß auf einen Reaktor zur Entfernung basischer Schadstoffe ein Reaktor zur Entfernung saurer Schadstoffe folgt.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß im Reaktorgehäuse

(1) zwei oder mehr Kugelmühlen vorgesehen sind.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24. dadurch gekennzeichnet, daß die Rohgaszuführungsleitung (3) in die unten liegende Kugelmühle (2) einmündet.

2b. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kugelmühle

(2) unterschiedliche Füllungsgrade der Additive einstellbar sind.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine höhenverstellbar Oberlaufkante der unterschiedliche Füllungsgrad einstellbar ist.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die körnige Masse des Schüttschichtfilters (4) ganz oder teilweise aus Aluminiumoxid besteht

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Schüttschichtfilter (4) mit körnigem Kalkstein versetzt ist

30. Vorrichtung nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet daß das Schüttschichtfilter (4) mit Nickel- und/oder Platinkatalysatoren versetzt ist