DE3340655A1

DE3340655A1 - Filtervorrichtung zur abgas- oder wasserfilterung

Info

Publication number: DE3340655A1
Application number: DE19833340655
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: INSUMMA ENERGIE SYSTEMPLANUNG
Current assignee: INSUMMA ENERGIE SYSTEMPLANUNG
Priority date: 1983-08-30
Filing date: 1983-11-10
Publication date: 1985-05-23

Description

Filtervorrichtung zur Abgas- oder Wasserfilterung"
(Zusatz zu Patent ... (Patentanmeldung P 33 31 225.7-23) Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtervorrichtung zur Wasser- oder Abgasfilterung, insbesondere um Rauchgas von Arsen, Blei, Fluor oder Gichtgas zu befreien, mit einem mit porösen Filterkugeln gefüllten Filterbehälter mit einer Einlaßöffnung für das zu reinigende fluide Medium am einen Behälterende und einer Auslaßöffnung am anderen Behälterende, einer Transporteinrichtung zur Entnahme von Filterkugeln am einen Behälterende und zur Wiederzuführung am anderen Behälterende, sowie einer im Zuge der Transporteinrichtung angeordneten Waschvorrichtung zur Reinigung der Filterkugeln.
Durch eine derartige, im Hauptpatent vorgeschlagene Filtervorrichtung läßt sich eine kontinuierliche Abgasreinigung erzielen, da die auf und in den Oberflächen der Filterkugeln abgeschiedenen Verunreinigungen jeweils am einen Behälterende, vorzugsweise demjenigen, an dem die Abgase eingeleitet werden, durch die Transportvorrichtung herausgenommen und nach der Reinigung auf der gegenüberliegenden Seite wieder aufnahmebereit zur Aufnahme von Verunreinigungen zugeführt werden.
Die spezielle, im Hauptpatent beschriebene Vorrichtung eig net sich dabei vornehmlich zur Reinigung eines Abgases von Arsen, Blei, Fluor oder Gichtgasen, wobei jedoch auch bei diesen- wie umfangreiche der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Versuche inzwischen gezeigt haben - die adsorbierende Wirkung der Filterkugeln häufig nicht ganz ausreicht, um wirklich quantitativ alle Verunreinigungen entfernen zu können. So hat es sich gezeigt, daß Keramikkugeln, die wegen ihrer Eigenschaften als Filterkugeln bevorzugt eingesetzt werden können, hinsichtlich ihrer Transportkapazität an Flüssigkeit durch Verstopfung mit der Zeit nachlassen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Filtervorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß - insbesondere auch unter Verwendung einfacher billiger Filterkugeln - eine quantitative Entfernung praktisch sämtlicher anfallender Abgasverunreinigungen möglich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß in dem Filterbehälter ein, vorzugsweise unterhalb der Oberfläche der Filterkugeln als Rührarm angeordneter - rotierender Dosierarm mit Auslaßöffnungen zur Zugabe von Reaktionssubstanzen für schädliche Abgaskomponenten gelagert ist.
Das Zugeben einer solchen Reaktionssubstanz, beispielsweise von Kalkmilch, Kalksteinmilch, Dolomit-Wassergemisch oder auch nur Wasser bzw. Ammoniakwasser bei der Reduktion von Stickoxiden, ergibt eine verbesserte Ausfilterung von Schwefeldioxyd, von Chlor- und Fluorionen. Die besondere Anordnung des Dosierarms als unter der Oberfläche der Filterkugeln, ca. etwa 10 % unter der Kugeloberfläche - gerechnet auf die Gesamthöhe der Kugel packung - ergibt nicht nur der Vorteil, daß die flüssigen Reaktionssubstanzen nicht an der häufig sehr heißen Oberfläche der Kugeln sofort verdampfen und damit ihre Wirkung gar nicht oder nur einem Bruchteil erfüllen können, sondern darüber hinaus auch der Vorzug, daß ein gleichmäßiges Umrühren der gereinigten Kugeln im oberen Bereich der Kugel packung stattfindet. Dadurch wird sichergestellt, daß über den gesamten Querschnitt des vorzugsweise als stehender Zylinder ausgebildeten Filterbehälters von oben her jeweils frische gereinigte Filterkugeln wieder zugeführt werden, so daß auch über den gesamten Querschnitt eine gleichmäßige Reinigung des von unten nach oben im Gegenstrom durchströmenden Abgases erreicht werden kann.
Bei besonders stark mit Schadstoffen verunreinigten Abgasen, insbesondere in Fällen, in denen viele unterschiedliche Schadstoffe im Abgas enthalten sind, kann es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft sein, eine dem Rührarm nachgeschaltete, d. h. bei stehendem Filterbehälter weiter unten angeordnete zweite Zugabeeinrichtung vorzusehen, die gegebenenfalls als zweiter Rührarm ausgebildet sein kann.
Als ganz besonders vorteilhaft hat es sich dabei herausgestellt, wenn am Behälterende, an dem die gereinigten Filterkugeln wieder zugeführt werden, eine Zugabevorrichtung für verbrennungsaktive Katalysatorkugeln und/oder für stückigen Kalkstein oder Dolomit in das Kugelbett vorgesehen ist.
Der in Kugelform oder Naturbruchform zugeführte Kalkstein oder Dolomit,der beispielsweise zu 10 % neben den üblichen Filterkugeln in der Kugelbettmischung vorhanden sein kann, rutscht mit den Filterkugeln nach unten.
Die durch die Reaktion mit S02 an der Oberfläche gebildete Schicht wird am unteren Ende, an dem die Mischung aus Filterkugeln und den Kalkstein oder Dolomitstücken über die Transporteinrichtung entnommen wird, bzw. an einer nachgeschalteten Stelle im Rahmen der Transporteinrichtung abgewaschen, so daß nach der Wiederzuführung eine frische Kalksteinoberfläche zur erneuten Reaktion mit den herauszufilternden Verunreinigungen zur Verfügung steht.
Eine weitere bevorzugte Reaktionssubstanz ist Calziumchlorid oder Magnesiumchlorid zur Verbesserung der Feinstaubabscheidung. Diese Substanzen sind hygroskopisch und binden den Staub in einer klebrigen Oberflächenschicht und nach der Trocknung in Form einer Salzkruste, die im Zuge der Reinigung der Filterkugelpackung ebenfalls wieder problemlos entfernt werden kann.
Durch die erfindungsgemäße Zugabe von Reaktionssubstanzen lassen sich auch andere Materialien als Keramik für die Filterkugeln verwenden, beispielsweise die sehr viel billigeren Blähtonkugeln oder ähnlich poröse adsorbtionsfähige Werkstoffe. Die Füllung des Filterbehälters besteht dann beispielsweise bei der Entstaubung aus Blähtonkugeln mit Kalzium- oder Magnesiumchloridoberfläche und bei der Reinigung von gasförmigen Komponenten aus einer Mischung von 90 % Blähtonkügelchen und ca. 10 % Kalkstein- oder Dolomitteilchen (Schotter 8 - 30 mm), wobei über einen Rührarm noch zusätzliche Reaktionssubstanzen zugeführt werden können, wie sie bereits weiter oben angesprochen worden sind.
Die Reinigung der Abgase von Stickoxiden ist bevorzugt bei einer Ausgestaltung der Filtervorrichtung mit zwei übereinander angeordneten Rührarmen möglich. In diesem Fall wird in der unteren Rührarmebene beispielsweise ammoniakhaltiges Wasser eingespeist, während der darüber liegende Rührarm eine Chrom-, Molubdän-, oder Kupferlösung oder eine Mischung aus diesen Substanzen in die Filterkugeln verteilt. Diese Lösungen sind katalytisch und wirken sehr aktiv bei der Beseitigung der Stickoxide.
Bei der Reinigung von Abgasen von brennbaren Dämpfen können entweder unter die Kugeln verbrennungsaktive Katalysatoren eingemischt werden, die dann die brennbaren Dämpfe gleich verbrennen, oder aber die Kugeln müssen stattdessen am unteren Ende gewaschen werden und in eine über dem Gerät liegende Verbrennungskammer gebracht werden, wo sie dann mit Verbrennungsgasen höherer Temperatur wieder regeneriert bzw.
nachgebrannt werden.
Eine erfindungsgemäße Filtriervorrichtung mit jeweils kontinuierlich umlaufenden und wieder gereinigten Filterkugeln eignet sich aber auch sehr gut zur Reinigung von Flüssigkeiten, insbesondere von ölverschmutztem Wasser. In diesem Fall hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, die adsorbtionsaktiven Filterkugeln, die in ihren Oberflächenschichten das U1 adsorbieren, in über dem Filterbehälter angeordnete Reinigungsbehälter zu transportieren, aus denen sie - nachdem das U1 entfernt worden ist - über Dosiereinrichtungen in den Filterbehälter zurückfallen.
In den Reinigungsbehältern kann dabei eine Pyrolyse oder Verbrennung der absorbierten Schadstoffe erfolgen, bei der Reinigung von müllverschmutztem Meerwasser beispielsweise in der Weise, daß unmittelbar über dem Filterbehälter ein zunächst von der Transportvorrichtung durchsetzter Verbrennungsbehälter und darüber ein Pyrolysebehälter angeordnet ist, in den die mit U1 getränkten Filterkugeln zunächst einfallen. Bei der pyrolytischen Zersetzung des O1 entsteht Benzin und Leichtöl, die über eine Abscheidevorrichtung vom Pyrolysegas getrennt werden, während auf den Filterkugeln eine Koksschicht gebildet wird. Das Pyrolysegas wird teilweise zurückgeleitet, um über ein Brennwertgerät verbrannt und damit zur Aufrechterhaltung der Pyrolyse eingesetzt zu werden. Die mit einer Koksschicht versehenen Filterkugeln fallen über Dosierklappen od. dergl. in den darunterliegenden Reinigungsbehälter, wo die Koksschicht verbrannt wird, so daß am unteren Ende dann vollständig gereinigte Filterkugeln - wiederum über entsprechende Dosiervorrichtungen -in den eigentlichen vom Meerwasser von unten nach oben durchströmten Filterbehälter zurückgelangen.
Die Reinigung der Filterkugeln in einer über dem eigentlichen Filterbehälter angeordneten Reinigungsbehälter ist nicht nur bei der vorstehend angesprochenen Meerwasserreinigung von ölverschmutztem Wasser, beispielsweise Meerwasser, zweckmässig, sondern auch in vielen Fällen bei der Reinigung von Rauch- oder anderen Abgasen zweckmäßig, in denen ein einfaches Auswaschen der Schadstoffe am unteren Ende des Filterbehälters vor dem Einlauf in die Rückführ-Transportvorrichtung nicht ohne weiteres möglich ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele, sowie an Hand der Zeichnung. Dabei zeigen: Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine Abgasfiltervorrichtung und Fig. 2 einen ebenfalls schematischen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Reinigung von insbesondere ölverschmutztem Meerwasser.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Abgasfiltervorrichtung, die in ihren wesentlichen Grundzügen mit der bereits im Hauptpatent beschriebenen Vorrichtung übereinstimmt, sind alle, mit den gleichen Bezugszeichen wie im Hauptpatent beschriebenen Bestandteile nachfolgend nicht mehr im Einzelnen beschrieben.
Neu an der erfindungsgemäßen Abgasfiltervorricntung ist das Vorsehen zweier übereinanderliegender Rührarmsysteme 30, 31, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel diese in besonders einfacher Weise an der Welle 23 der Förderschnecke 18 aufgehängt sind und mit dieser umlaufen. Den hohlen, mit Flüssigkeitsaustrittsöffnungen 29 bzw. 32 versehenen Rührarmen werden über Zuführleitungen 33 bzw. 34 bestimmte Reaktionssubstanzen zugeführt, beispielsweise über die Leitung 33 zu den Rührarmen 31 Chrom-, Molubdän-, oder Kupferlösungen bzw. Gemische dieser Substanz zur katalytischen Beseitigung von Stickoxiden. Entsprechend können dann über die Leitung 34 den Rührarmen 30 ammoniakhaltiges Wasser zugeführt werden. Die Rührarmsysteme 30, 31 liegen beide unterhalb der Oberfläche der Filterkugelpackung, so daß die Reaktionssubstanzen nicht an der heißen Oberfläche der Kugelpackung wirkungslos verdampfen. Darüber hinaus ergibt sich auf diese Art und Weise ein Rühreffekt, der für eine gleichmäßige Durchmischung und damit für eine gleichmäßige Reinigung der von unten durchströmenden Abgase über den gesamten Querschnitt des Filterbehälters 1 sorgt.
Bei 35 ist eine Zugabevorrichtung für verbrennungsaktive Katalysatorkugeln und/oder für stückigen Kalkstein oder Dolomit vorgesehen. Das dabei angedeutete Zuführrohr führt in die Nähe des oberen Endes des von der Förderschnecke 18 durchsetzten Rohres 19, so daß die Katalysatorkugeln oder die Kalkstein- bzw. Dolomitstücke in das obere Ende des Rohres einfallen. Durch die Schnecke werden sie dann zusammen mit den gereinigten Filterkugeln gleichmäßig nach außen ausgeworfen und schließlich mit Hilfe des oberen Rührarmsystems 30 gleichmäßig in die langsam von oben nach unten nachrutschende Filterkugelpackung eingerührt.
Bei der Meerwasserreinigungsanlage gemäß Fig. 2 ist über dem Filterbehälter 1 ein Verbrennungsbehälter 36 und über diesem eine Pyrolysebehälter 37 angeordnet. Die am unteren Ende des Filterbehälters von der Transportschnecke 18 nach oben geförderten Filterkugeln, die aus dem Meerwasser insbesondere blverunreinigungen durch Adsorbtion herausgenommen haben, so daß das bei 38 eintretende verunreinigte Meerwasser am oberen Ende bei 39 als sauberes Meerwasser wieder entnommen werden kann, werden mit Hilfe der Transportvorrichtung durch den Verbrennungsbehälter 36 hindurch in das obere Ende des Pyrolysebehälters 37 gefördert. In diesem Pyrolysebehälter erfolgt eine pyrolytische Zersetzung der Ulbestandteile, wodurch Benzin und Leichtöl, sowie Pyrolysegas gebildet werden, die bei 40 austreten und zunächst einen Wärmetauscher 41 durchsetzen. Dabei ergibt sich eine Trennung von Pyrolysegas und ebenfalls bei der Pyrolyse anfallenden Benzin oder leichten Ulen. Diese werden in der Trennvorrichtung 42 vom Wasserbestandteil getrennt. Ein Teil des Pyrolysegases wird über eine Leitung 43 und ein Brennwertgerät 44 dem Pyrolysebehälter am unteren Ende bei 45 wieder zugeführt, um die Pyrolyse aufrecht zu erhalten. Bei der pyrolytischen Zersetzung entsteht eine Koksschicht auf den Filterkugeln, die mit dieser Koksschicht versehen über Dosierklappen od. dergl. von oben in den Verbrennungsbehälter einfallen. Dort erfolgt eine Verbrennung dieser Koksbestandteile, indem am unteren Ende bei 46 Luft zugeführt wird, während die Verbrennungsluft oben bei 47 entnommen und - nachdem sie Wärmeaustauscher des Brennwertgeräts 44 sowie einen Wärmetauscher 48 in der Luftzuführung 48 des Pyrolysebehälters und 49 des Verbrennungsbehälters durchsetzt hat, schließlich als Abgas dem Schornstein zugeführt wird. Auf diese Art und Weise wird auch die notwendige Verbrennungsluft stets vorgewärmt sowohl dem Verbren- n-ungsbehälter, als auch dem Pyrolysebehälter zugeführt, was die Vollständigkeit der Pyrolyse und der Verbrennung in allen Bereichen der jeweiligen Stufen begünstigt. Die schließlich durch Abbrennen der Koksschicht völlig gereinigten Filterkugeln fallen über entsprechende Dosi erei n chtungen zwischen den Verbrennungsbehälter 36 und dem Filterbehälter 1 oben in den Filterbehälter 1 wieder ein, um dort erneut zur adsorbierenden Herausnahme von Ulverunreinigungen aus dem Meerwasser zur Verfügung zu stehen.

Claims

Patentansprüche Filtervorrichtung zur Abgasfilterung, insbesondere um Rauchgas von Arsen, Blei, Fluor oder Gichtgas zu befreien, mit einem mit porösen Filterkugeln gefüllten Filterbehälter mit einer Einlaßöffnung für das zu reinigende fluide Medium am einen Behälterende und einer Auslaßöffnung am anderen Behälterende einer Transporteinrichtung zur Entnahme von Filterkugeln am einen Behälterende und zur Wiederzuführung am anderen Behälterende, sowie einer im Zuge der Transporteinrichtung angeordneten Waschvorrichtung zur Reinigung der Filterkugeln, insbesondere nach Patent ... (Patentanmeldung P 33 31 225.7-23), dadurch gekennzeichnet, daß in dem Filterbehälter (1) ein, vorzugsweise unterhalb der Oberfläche des Filterkugelbettes als Rührarm (30) angeordneter rotierender Dosierarm mit Auslaßöffnungen (29) zur Zugabe von Reaktionssubstanzen für schädliche Abgaskomponenten gelagert ist.
2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine dem Rührarm (30) nachgeschaltete zweite, ggfls. als zweiter Rührarm (31) ausgebildete Zugabeeinrichtung.
3. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Behälterende, an dem die gereinigten Filterkugeln wieder zugeführt werden, eine Zugabevorrichtung (35) für verbrennungsaktive Katalysatorkugeln und/oder für stückigen Kalkstein oder Dolomit in das Kugel bett vorgesehen ist.
4. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterkugeln (2) zumindest teilweise Blähtonkugeln sind.
5. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Zugabevorrichtung für hygroskopische Substanzen zur Bindung von Feinstaub an klebrigen Oberflächenschichten auf den Filterkugeln.
6. Filtervorrichtung zur Reinigung von Flüssigkeiten,insbesondere ölverschmutztem Wasser, mit einem mit porösen Filterkugeln gefüllten Filterbehälter mit einer Einlaßöffnung für das zu reinigende fluide Medium am einen Behälterende und einer Auslaßöffnung am anderen Behälterende einer Transporteinrichtung zur Entnahme von Filterkugeln am einen Behälterende und zur Wiederzuführung am anderen Behälterende, sowie einer im Zuge der Transporteinrichtung angeordneten Waschvorrichtung zur Reinigung der Filterkugeln, dadurch gekennzeichnet, daß die adsorptionsaktiven Filterkugeln in über dem Filterbehälter (1) angeordnete Reinigungsbehälter (36, 37) transportiert werden, aus denen sie über Dosiereinrichtungen in den Filterbehälter (1) zurückfallen.
7. Filtervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Reinigungsbehältern (36, 37) eine Pyrolyse oder Verbrennung der adsorbierten Schadstoffe erfolgt.