DE4002462A1 - Verfahren und vorrichtung zum entfernen von schadstoffen aus rauch- und abgasen mit integriertem waermetauschersystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Entfernung von teilchenförmigen, gasförmigen und/oder giftigen Schadstoffen und/oder Geruchsstoffen aus Rauch- oder Abgasen. Die Erfindung ist insbesondere zur Entfernung von Feststoff- Teilchen und Aerosolen aus Hochtemperaturgasen von Verbren­ nungsanlagen für Sonderabfälle, wie z. B. Altöl, geeignet, aber auch zur Abscheidung klebriger Teilchen, die extrem klein sind, wie z. B. Ruß einschließlich angelagerter unverbrannter Ölreste (Derivate) mit Partikelgrößen von ca. 0,01-1 Mikron. Insbe­ sondere betrifft diese Erfindung eine Einrichtung zur Halterung und Führung von Schichten, welche schütt- und rieselfähiges Ma­ terial enthalten, die einen optimierten Verlauf unterschiedli­ cher Filtrationsgeschwindigkeiten innerhalb des Schüttbettquer­ schnitts erlaubt, so daß sich nicht - wie bei bekannten Schütt­ bettfiltern üblich - vorzeitig ein Filterkuchen an der Gasein­ trittsseite aufbaut und somit den überwiegenden Rest des Schütt­ filters blockiert bzw. nutzlos macht. Zu diesem Zweck werden zur Begrenzung der Schüttschicht perforierte Führungsteile verwendet, die im wesentlichen aus jalousienähnlichen Blechen bestehen, wel­ che freie Strömungsquerschnitte aufweisen, wie z. B. in der Offen­ legungsschrift 29 11 712 dargestellt ist. Im Gegensatz zur sym­ metrischen Leitblech-Anordnung dieser Offenlegungsschrift sieht die vorliegende Erfindung auf der Eintrittsseite steiler stehen­ de Leitbleche vor mit geringerem Eintrittsquerschnitt und auf der Austrittsseite flacher geneigte Leitbleche mit größerem Strömungsquerschnitt, der z. B. doppelt so groß sein kann wie auf der Eintrittsseite. Somit verteilt sich der Filterkuchen, durch dosierte Änderung der Filtrationsgeschwindigkeit innerhalb der Schüttschicht bis zur Erreichung der optimalen Filtrationsge­ schwindigkeit, gleichmäßig über den gesamten Schüttbett-Quer­ schnitt in der Tiefe. Somit ist auch ein gleichzeitiges optima­ les Abreinigen der gesamten Schüttbett-Querschnitte in einem einzigen Arbeitsgang möglich.

Die Erfindung beschreibt auch ein im Schadstoff-Abscheideverfah­ ren gleichzeitig integriertes Wärmetausch-Verfahren, welches ins­ besondere im Heißgasbereich interessant ist, nachdem separate Wärmetauscher, die dem Filterapparat vorgeschaltet sind, bei klebrigen Stäuben und Aerosolen in großen Mengen nicht einsetz­ bar sind, da sie sich zu schnell belegen. Zu diesem Zweck wird die Wärme an Flächen des Reaktors entnommen, die zwar auch mit den Rauchgasen in Kontakt sind, deren Staubbelegung aber nicht funktionsstörend ist.

Schüttbettfilter als Festbett oder Wanderbett bzw. Bewegbett der bekannten Verfahren sind ebenfalls häufig mit perforierten Führungsteilen ausgestattet, jedoch sind diese mit dem Problem vorzeitiger Verstopfung durch schnelles Bilden eines Filterku­ chens auf der Eintrittseite behaftet.

Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-OS 35 26 426 bekannt. Dort wird die Schüttschicht mit weiteren Führungsteilen in meh­ rere kleine Schichten unterteilt, wobei jede dieser Schichten ein eigenes Austragungsorgan zum Umwälzen der Schicht beim Ab­ reinigungsvorgang erhält. Somit ist es durch voneinander unab­ hängigen Relativbewegungen der einzelnen Schichten untereinan­ der möglich, die einzelnen Schichten individuell, je nach Bela­ dung, abzureinigen. Damit ist jedoch das Grundproblem noch nicht gelöst, nämlich das schnelle Verstopfen der Eingangsseite mit einem Filterkuchen in einer schmalen Schicht. Der mechanische Aufwand mit eigenen Austragsorganen und zum Teil eigenen Förder­ systemen für mehrere Schichten ist zur Lösung dieses Problems zu teuer. Außerdem ist die Vermischung der einzelnen Schichten un­ tereinander während der Relativbewegungen problematisch.

Auch aus der DE-OS 29 46 390 ist eine ähnliche Einrichtung be­ kannt. Dem Rückhalteteil für granulatförmiges Material schließt sich aber erst das eigentliche Filterelement an, welches als Fil­ terplatte mit einem gaspermeablen Filterelement ausgebildet ist. Es besteht aus Fasern, die zu einem Tuch verwoben oder geordnet sind und somit einen erheblichen Strömungswiderstand im Gasstrom erzeugen. Diese Methoden sind aber unpraktisch, da entweder die Trennwände regelmäßig durch Verklebungen der Schüttschicht und Staubablagerungen verstopfen oder das Raumvolumen zu groß und der Herstellungsaufwand zu hoch wird.

Die Verwendung von Rückhalteteilen zur beiderseitigen Begrenzung einer Wander- bzw. Schüttschicht ist ebenfalls bekannt (DE-OS 33 17 906). Die Rückhalteteile des hülsenförmigen Granu­ latfilters bestehen hierbei aus übereinander angeordneten äuße­ ren konisch nach innen geneigten Ringen, aus übereinander ange­ ordneten inneren, konisch nach außen geneigten Ringen und dem Granulat, das im Ringspalt zwischen den Ringen nach unten strömt. Die Breite der äußeren und inneren Ringe sowie der Abstand zwi­ schen diesen ist derart, daß das mit einem bestimmten Böschungs­ winkel fließende Granulat nicht überläuft (Rückhaltung). Die Probleme der Luftverschmutzung als Folge des Ablassens von Abgasen sind lange bekannt und sind Gegenstand einer ganzen Rei­ he von laufenden Forschungsvorhaben. So werden z. B. verschiedene Techniken verwendet, um Abgase mit dem Ziel zu behandeln, bei­ spielsweise Flugasche aus Rauchgasen zu entfernen. Bei solchen Behandlungsmethoden werden Gasfilter, Fliehkraftabscheider, Naß­ wäscher und Elektrofilter verwendet. Diese Techniken haben je­ doch alle gewisse Nachteile, und nur sehr wenige der genannten Methoden sind zur wirksamen Entfernung von Verunreinigungen, die als Gasphase vorliegen, aus derartigen Gasströmen geeignet.

Taschenfilter oder Textilgewebefilter und steife, poröse Filter sind z. B. einigermaßen wirksam, um feste Verunreinigungen aus Gasströmen zu entfernen. Derartige Filter werden jedoch leicht mit den aus dem Gas zurückgehaltenen, gesammelten Teilchen ver­ stopft, insbesondere wenn große Aerosolmengen enthalten sind, vor allem klebrige Rußpartikel mit angelagerten unverbrauchten unverbrannten Ölresten mit Partikelgrößen 0,01-1 Mikron, wodurch eine nicht akzeptable Zunahme des Druckabfalls durch das Filter erfolgt und außerdem bestimmte Maßnahmen zur Reinigung der Oberfläche des Filters notwendig sind, bzw. nicht mehr zum Erfolg führen. Eine Maßnahme, um eine kontinuierliche Filterkapazität zu gewährlei­ sten, ist beispielsweise die Verwendung eines zweifachen Systems. Eine andere Maßnahme besteht darin, das Filter mit einem kurzen Druckimpuls in entgegengesetzter Richtung zu der normalen Strö­ mung zu beaufschlagen.Falls Keramikfasern zur Schaffung eines Filters verwendet werden, das für den Einsatz bei hoher Tempera­ tur geeignet ist, verursacht der Gegenstrom-Druckimpuls und/ oder eine Vibration, welche zur Reinigung desselben eingesetzt wird, das Brechen der Keramikfasern und eine wesentlich kürze­ re Lebensdauer des Filters. Edelstahlfilze verstopfen dagegen schnell mit klebrigen Aerosolen und lassen sich kaum noch ab­ reinigen.

Ein anderes bekanntes Verfahren, welches zur Entfernung der aus dem Gas abgetrennten Teilchen verwendet wird, besteht darin, das verunreinigte Gas durch ein Bett, bestehend aus granulat­ förmigem Material, wie z. B. Sand, zu leiten. Die aus dem Gas abgetrennten Teilchen werden auf der stromaufwärts gelegenen Oberfläche des Sandbetts und innerhalb desselben gesammelt. Bei einem Festbett bestehen die gleichen Nachteile wie bei den oben beschriebenen Filtern vom Gewebetyp oder aus porösem Ma­ terial, d. h. die Gasströmung muß bei der Reinigung unterbro­ chen werden. Ein Fließbett ermöglicht zwar ein kontinuierliches Verfahren, es ist jedoch bei der Entfernung kleiner Teilchen nicht so wirksam wie ein Festbett oder ein dichtgepacktes Be­ wegbett. Außerdem ist eine im wesentlichen einheitliche Gas­ strömung erforderlich. Insbesondere kann jeder plötzliche Gas­ stoß, der durch das Fließbett geht, dazu führen, daß nicht nur die zuvor gesammelten Teilchen das Bett passieren, sondern ein Teil des Betts selbst von dem Gas mitgerissen wird, wodurch die Teilchenbeladung des Gasstroms sogar noch zunimmt.

Bewegbetten sind gegenüber Fließbetten als Filter von größerer Effizienz (bei gleicher Bettdicke und gleichem Material), sie sind jedoch nicht so wirksam wie Festbetten. Es wird angenom­ men, daß die kontinuierliche Bewegung des Betts einige der feinen, gesammelten Teilchen verlegt, wodurch diese dann unter der Wirkung des strömenden Gases allmählich durch das Bett wandern. Trotzdem ist dieses Verfahren brauchbar und Gegen­ stand mehrerer Patente. So beschreibt beispielsweise die US-PS 15 70 869 eine zweistufige Anordnung, bei der das Gas wenigstens zweimal durch ein Bewegbett aus granulatförmigem Material geleitet wird, um die Entfernung von kleinen Teilchen zu verbessern. Ein jüngeres Patent, nämlich die US-PS 40 17 278, beschreibt die Verwendung eines ringförmigen Bewegbetts, wel­ ches zwischen zwei konzentrischen, vertikal angeordneten Zy­ linderwänden fließt, welche durchlöchert sind, um das Gas durch das Bett in den Raum strömen zu lassen, der von der inneren, zylindrischen Wand umschlossen wird. Auch zur Entfernung von gasförmigen Verunreinigungen ist die Verwendung von Bewegbet­ ten vorgeschlagen worden.

Die US-PS 35 89 863 beschreibt ein Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid und teilchenförmigem Material aus Gasströmen. Die Säuregase und das teilchenförmige Material werden aus den Gasströmen dadurch entfernt, daß man den Gasstrom durch ein aus porösen Alkalimetallbicarbonat-Aggregaten bestehendes Bett lei­ tet. Gemäß der Beschreibung kann das Bett als Festsystem oder als ein sich im Gegenstrom bewegendes, wieder aufgefülltes Sy­ stem ausgebildet sein. Die porösen Bicarbonataggregate binden die teilchenförmige Materie auf ihrer Oberfläche und entfernen sie so aus dem Gasstrom, während das Säuregas gleichzeitig in­ nerhalb oder im Bereich um die Aggregate herum reagiert und da­ bei Feststoffe bildet, welche aus dem Gasstrom abgetrennt wer­ den.

Ein ähnliches Verfahren wird in DE 35 11 669 C2 beschrieben. Hier strömen kondensierende Abgase im Taupunktbereich durch ein Festbett aus z. T. porösen Granulaten, z. B. aus CaCO₃, wobei sich saure Schadgase wie z. B. SO_x an den Oberflächen der Filterma­ terialien chemisch abscheiden; desweiteren auch Schwebeteilchen bzw. Partikel.

Ein weiteres Beispiel für ein Bewegbett wird in der US-PS 37 16 969 gezeigt. Diese Druckschrift beschreibt die Verwendung von zwei Begrenzungswänden, welche nach unten so geneigt sind, daß in die Richtung nach unten eine Vergrößerung des Zwischen­ raums zwischen ihnen erfolgt. Auf diese Weise soll die nach unten gerichtete Strömung eines Körpers aus granulatförmigem Material, der sich zwischen den Wänden befindet, erleichtert werden.

Die US-PS 32 96 775 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur Behandlung von Flüssigkeiten und nicht-flüssigen Ma­ terialien, bei dem ein Bewegbett aus granulatförmigem Material verwendet wird. Das Patent betrifft insbesondere die periodische Entfernung von granulatförmigem Material von der der Flüssig­ keitseintrittsseite zugewandten Seite des granulatförmigen Ma­ terialbetts (d. h. der Oberfläche), während das restliche Mate­ rial des Betts zurückgehalten wird. Die Erfinder schlagen vor, periodisch einen stoßförmigen Gasfluß zu verursachen, der plötzlich wesentlich über die ständige Strömungsgeschwindigkeit hinausgeht und im wesentlichen sofort anschließend unter die mi­ nimal-, ständige Strömungsgeschwindigkeit abfällt, bei der der Gasstrom eine Bewegung des granulatförmigen Materials verur­ sacht. Dabei wird der stoßförmige Gasstrom in entgegengesetz­ ter Richtung durch die Bereiche der Vorrichtung geleitet, an denen die Flüssigkeit eintritt, und es wird so ein Teil des granulatförmigen Materials aus dem Bett entfernt. Auf diese Weise werden aus dem Gas abgetrennte Teilchen, die sich auf der Oberfläche gesammelt haben, zusammen mit einem Teil des granu­ latförmigen Materials entfernt. Der Nachteil eines Filters, das als granulatförmiges Bett ausgebildet ist, besteht in erster Linie darin, daß entweder ein sehr dickes Bett oder sehr feines Material (oder beides) benötigt werden, um eine Entfernung von Teilchen im Größenbereich von 0,5 bis 10 Mikron mit hoher Effi­ zienz zu erreichen. Die Forderung nach dicken Betten bedingt eine große und teure Ausrüstung, wohingegen die Verwendung von sehr feinem, granulatförmigem Material einen großen Druckab­ fall, schlechte Fließeigenschaften des Betts und eine Austra­ gung der Teilchen des Betts in das Produktgas verursacht.

Zur Entfernung von teilchenförmigen Materialien sind auch Naß­ abscheider verwendet worden. Bei ihrem Einsatz können einige der oben erwähnten Nachteile, nämlich das notwendige periodi­ sche Abschalten und Reinigen, vermieden werden. Die Naßabscheider bewirken jedoch auch eine Sättigung des Gasstroms mit Feuchtig­ keit. Aus diesem Grund können Naßabscheider bei heißen, trocke­ nen Gasströmen nicht verwendet werden, ohne daß diese im Zustand bei Austritt aus dem Abscheider auf ungefähr die Temperatur ab­ gekühlt sind, die durch das Gleichgewicht mit flüssigem Wasser gegeben ist. Hierbei tritt eine offensichtliche Verschwendung von thermischer Energie auf, und das Verfahren ist nicht empfeh­ lenswert, falls ein sauberes Hochtemperaturgas angestrebt wird. Außerdem kondensiert die Feuchtigkeit, wenn das Gas in die At­ mosphäre abgelassen wird, bei weiterem Abkühlen und bewirkt eine unzulässige Dampffahne.

Es sind auch Schwerkraftabscheider zur Gasreinigung eingesetzt worden. Ein typisches Beispiel ist ein Zyklonabscheider. Diese Vorrichtungen brauchen zum Säubern nicht häufig abgestellt zu werden. Sie sind jedoch bei Teilchen mit einem Durchmesser von weniger als 5 Mikron relativ unwirksam.

Zur Entfernung von teilchenförmigem Material aus Gasströmen werden häufig Elektrofilter eingesetzt. Derartige Vorrichtun­ gen haben sich als einigermaßen wirksam erwiesen. Ein Nachteil des Elektrofilters besteht jedoch darin, daß seine Wirksamkeit durch die elektrische Widerstandsfähigkeit der Teilchen, die chemische Zusammensetzung des Gases, die Temperatur und andere Faktoren beeinflußt wird. Als Folge davon sind Elektrofilter auf vielen Anwendungsgebieten nicht wirtschaftlich einsetzbar.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbesser­ tes Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Ver­ fahrens aufzuzeigen, welches die bei den bekannten Verfahren auftretenden Nachteile vermeidet. Hierbei wird durch Verwendung des Prinzips "Schüttschichtfilter" eine technische Möglichkeit aufgezeigt, wie man z. B. beim extrem rauhen und anspruchsvollen Betrieb der Altölverbrennung eine zuverlässige Schadstoff-Ab­ scheidung aus heißen Rauchgasen, die außer Staub und Aerosolen auch Wasserdampf und eine Vielzahl unterschiedlicher Schadgase enthalten, erreicht. Die Problematik entsteht einerseits durch hohe Gastemperaturen, die zwischen 250°C und 550°C schwanken, andererseits durch klebrige Kleinst-Stäube und Aerosole, deren Abscheidung schwierig ist. Auch Funkenflug aus dem Brennraum und schwankende Schadstoffbeladungen verkomplizieren die Auf­ gabenstellung.

Im einzelnen besteht diese Aufgabe darin, ein Verfahren zur Entfernung von teilchenförmigen und gasförmigen Verunreinigun­ gen zu schaffen, das relativ einfach ist, Verunreinigungen und Schadstoffe mit einem breiten Größenbereich mit hoher Effizienz entfernt, auf die Entfernung von gasförmigen Verunreinigungen umgestellt werden kann, zur Reinigung nicht abgestellt werden muß und während des Betriebs einen geringen und im wesentlichen konstanten Druckabfall bewirkt. Zusätzlich soll das Verfahren sowohl auf Hoch- als auch auf Niedertemperaturgasströme an­ wendbar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den Patentansprüchen gelöst.

Die vorliegende Erfindung schafft sowohl eine Vorrichtung für als auch ein Verfahren zur Entfernung von Schadstoffen aus einem Gasstrom, wobei der Gasstrom eine Temperatur in einem weiten Temperaturbereich aufweisen kann. Ein Vorteil der vor­ liegenden Erfindung besteht darin, daß für die Reinigung ein periodisches oder häufiges Abschalten nicht erforderlich ist. Ein anderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine wirksame Entfernung von Teilchen gewährleistet ist, deren Größen sich in einem weiten Bereich bewegen. Die vorliegende Erfindung kann auch für die Entfernung von Verunreinigungen, die als Gasphase vorliegen, angepaßt werden.

Mit der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Filtervorrichtung zur Entfernung von Schadstoffen aus einem Gasstrom geschaffen. Die Vorrichtung umfaßt ein Ge­ häuse, welches im wesentlichen vertikale Führungsteile aus Jalousie-Blechen enthält, die eine Granulat-Schüttschicht ein­ grenzen. Während demnach die äußeren Trennwände, zwischen denen sich die Schüttschicht befindet, bekannte gasdurchlässige Wände darstellen, die aus schräggestellten, im Abstand übereinander angeordneten Flächen bestehen können, sind erfindungsgemäß die Leitbleche dieser Führungsteile bzw. Trennwände derart gestal­ tet, daß der Gesamt-Eintrittsquerschnitt kleiner ist als der Gesamt-Austrittsquerschnitt, der für die optimale und berech­ nete Filtrationsgeschwindigkeit ausgelegt ist. Zusätzlich sind innerhalb der Schüttschicht Leitbleche angeordnet, die mit ihrer Geometrie die Gasgeschwindigkeit beeinflussen. Bei Bedarf können mehrere solche Schüttschichten hintereinander oder in Gruppen angeordnet werden, auch mit unterschiedlichen Filtermedien.

Erfindungsgemäß wird der Schüttschicht-Reaktor gleichzeitig auch als Wärmetauscher gestaltet, wodurch die sonst störungs­ anfälligen separaten Wärmetauschersysteme entfallen. Zu diesem Zweck wird die Wärme an den Außenflächen des Reaktor-Gehäuses entnommen. Alternativ kann die Wärmeentnahme z. B. auch durch Strömungsrohre entnommen werden, die im Inneren des Reaktors oder der Schüttschicht angeordnet sind, und die innen im Rohr wärmeaufnehmende Medien aufweisen.

Desweiteren wird der Reaktor erfindungsgemäß auch als inte­ griertes Elektrofilter gestaltet, dergestalt, daß die Eintritts­ seite als Ionisator, der Schüttschicht-Gesamtkörper als Kollek­ tor ausgeführt ist. Insgesamt bietet die gesamte erfindungsge­ mäße Anlagentechnik ein Instrumentarium, mit dem sich vielfäl­ tige Abscheideaufgaben differenziert lösen lassen.

So ist es z. B. sinnvoll, mit einer ersten Granulatschicht aus ein­ fachem Quarzsand den größten Teil der Stäube zu filtern und an­ schließend in einer separaten zweiten Schicht aus porösem CaCO₃ die gasförmigen Schadstoffe SO_x, HCl zumindest teilweise. Aus diesem Schüttschichtfilter wäre die Wärme aus den Rauchgasen auf ein niedrigeres Niveau zu entziehen, so daß mit einem nachgeschal­ teten einfachen Elektrofilter die Restentstaubung durchgeführt werden kann. Bei Einsatz einer dritten Filterschicht aus Kalkhydrat Ca(OH)₂ könnte auch die Chlorabscheidung auf gute Wir­ kungsgrade gesteigert werden.

In weiterer Folge können in einer Neutralisations-Waschanlage die restlichen saueren Gasbestandteile entfernt werden. Auch hier kann wieder ein Filter aus porösem CaCO₃ eingesetzt werden, welches bei Rauchgasdurchströmung aus der einen Richtung mit einer Wasser­ dusche aus der anderen Richtung (Gegenstrom) betrieben wird. Es bil­ den sich infolge einer bis zum Granulatkern durchgehenden Reaktion sowohl Calciumsulfate (unlöslich), als auch Calciumchloride (lös­ lich).

Somit stellt sich durch die Kombination eines Schüttschichtfilters mit einem nachfolgenden Elektrofilter sowie einem Neutralisations- Naßwäscher (incl. Quencher und Nebeldüsen) eine techn. Anordnung dar, mit der sich die speziellen Schadstoffe aus Rauchgasen von Altöl-Verbrennungsanlagen ausreichend abscheiden lassen.

Wesentlicher Gesichtspunkt ist die Tatsache, daß sich die belegten Granulate vom Staub abreinigen lassen, auch von klebrigen Komponen­ ten, wie z. B. Ruß mit angelagerten unverbrannten Ölresten, im Ge­ gensatz zu Faser- oder Gewebefiltern, vor allem im Zusammenhang mit klebrigen Aerosolen der Größenordnung von ca. 0,1 Mikron. Eben­ so bedeutend ist hier die techn. Möglichkeit, den Filterapparat gleichzeitig als Wärmetauscher zu gestalten, wodurch die Problema­ tik staubschicht-belegter Röhren- oder Plattenwärmetauscher der üblichen Art entfallen, wenn diese Wärmetauscher dem Filterapparat vorgeschaltet sind. Der Filtereffekt beruht bei dieser Filteranlage auf der Bildung eines Filterkuchens zwischen den Granulaten (in den Hohlräumen), so daß der Filtervorgang immer in einem bestimmten ver­ stopften Zustand des Schüttschichtfilters betrieben werden muß.

Aufbau und Funktion des in seiner Gesamtheit dargestellten Filter­ apparates 1 lassen sich folgenderweise beschreiben: Im Zentrum des Filterapparates 1 ist die vertikale Filter-Schütt­ schicht 2 um die fiktive Vertikale 3 angeordnet, die durch die seitlichen/vertikalen bzw. schichtbegrenzenden Führungsteile 4 und 5 örtlich definiert ist, und die ebenfalls durch fiktive Ver­ tikalachsen dargestellt sind. Diese Führungsteile wiederum bestehen aus einzelnen Leitblechen 6 bzw. 7, die in Abständen übereinander in einer bestimmten Schräglage angeordnet sind, so daß eine jalou­ sienartige Konstruktion entsteht, welche sowohl die Möglichkeit von geraden Blechen, als auch die Alternative von entsprechenden Ringetagen läßt. Entscheidender Effekt dieser Anordnung ist der freie Ein- und Austritt der Gase in horizontal-/teilvertikaler Richtung ohne verstopfende Gitter u. dgl. Der Eintritt der schad­ stoffbeladenen Abgase in den Filterapparat erfolgt bei 8, auf der Seite der steileren Leitbleche 7 des Führungsteils 5; der Austritt dieser gereinigten Abgase gegenüber bei 9, nach Verlassen des Führungsteils 4. Die Schüttschicht 2 ist unten stets mit der Granulat- bzw. Filtermaterialfüllung des Auffang-Behälters 11 ver­ bunden, der gleichzeitig als Vorrats- und Granulat-Absaugbehälter dient. Dieser Behälter 11 kann lösbar mit dem Filterapparat ver­ bunden sein, so daß Wartungsdienste leichter durchführbar sind. Aus dem Inneren der Schüttschicht dieses Auffang-Behälters 11 führt eine Granulat-Saugleitung 12 nach außen zu einem Granulat- Fördergerät 13, welches in diesem Fall beispielsweise als pneuma­ tisches Fördergerät in Form eines Ejektors ausgebildet ist. Am Eintritt der Saugleitung 12 ist bei Bedarf ein Sieb 14 vorgesehen, welches evtl. vorkommende Verkrustungen zurückhält. Das Förder­ gerät benötigt zur Arbeit Druckluft 15, welche mit Hilfe der För­ derluft 16 die Granulate in der Druckleitung 17 in einen Separator 18 transportiert, wo der Staub von den Filtermaterialien an der seit­ lich offenen Prallplatte 19 mechanisch getrennt wird. Dort wird mittels einer Saugleitung 20 mit Hilfe einer Trennwand 21 der vom Granulat separierte Staub abgesaugt in Strömungsrichtung 22. Das Filtermaterial bzw. Granulat prallt in Fallrichtung 23 nach unten in Richtung Filterschüttschicht 2 ab und bewirkt, daß der obere Granulat-Pegel 24 ungefähr konstant bleibt, so daß keine Undicht­ heiten im Filtersystem entstehen. Der separierte Staub wird in die Staubsaugersäcke 25 eines Staubsauger-Gehäuses 26 zur Ablagerung 27 transportiert. Die gleichzeitig als Saugluft des Staubsauger-Systems dienende Förderluft 16 und Druckluft 15 wird bei 28 in den Abluft­ kanal 29 des Staubsauger-Systems geführt. Von dort wird sie ent­ weder über einen Ventilator separat abgeleitet, oder wie in diesem Fall, über das Saugzug-Gebläse 30 einer Neutralisations-Waschanla­ ge, die hier nicht dargestellt ist, deren Existenz aber ersatzwei­ se durch die zwischengeschalteten Bruchlinien 31 dokumentiert ist. Somit ist eine Restabreinigung dieser Abluft mittels Naßwäsche möglich, falls noch unzulässige Aerosolmengen enthalten sein soll­ ten. Mit diesem Saugzug-Gebläse 30 wird auch das zu reinigende Ab­ gas über Gaseintritt 8, Schüttschichtfilter 2 und Gasaustritt 9 durch den Filterapparat 1 transportiert, anschließend durch weitere Filter, Quencher, Waschanlage, Tropfenabscheider usw. Das Abreini­ gen des Schüttbettfilter-Apparates 1 geschieht in diesem Fall vor­ zugsweise in Stillstandszeiten der Gesamtanlage, was bei intermit­ tierendem Brennerbetrieb der Verbrennungsanlage häufig möglich ist. Während des normalen Betriebs der Gesamtanlage ist Klappe 32 ge­ schlossen und Klappe 33 geöffnet; während des Abreinigungsvorgangs des Schüttschicht-Filterapparates 1 ist es umgekehrt. Die Abreini­ gung der Granulat-Schüttschicht 2 mit Hilfe des Ejektors 13 erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit vom Differenzdruck vor bzw. hinter der Schüttschicht 2, der durch die Meßfühler 34 eines Druckwächters P überwacht wird. Je nach beliebig eingestellter Laufzeit für den Ejektor wird ein mehr oder weniger großer Anteil der Schüttschicht gereinigt, so daß der Abreinigungsprozeß kontinuierlich oder in­ termittierend, oder auch in größeren Abständen getätigt wird, je nach Einstellung der zeitlichen Abstände zwischen den Reinigungs- Intervallen. Alle kontrolliert ablaufenden Prozeßschritte werden von der elektr. Steuerung 35 initiiert. Darin integriert ist auch ein Temperaturwächter 36, der den Abkühlvorgang innerhalb der Schüttschicht überwacht, ebenso auch die Wärmeabführung über einen Wärmetauscher-Mantel 37, der als luftdurchströmter Hohlraum das heiße Filter-Aggregat umgibt. In diesen hohlen Wärmetauscher-Mantel tritt von unten kalte Umgebungsluft 38 ein und steigt infolge der Wärmeaufnahme aus den innen im Filterapparat strömenden heißen Rauch­ gasen durch Kaminwirkung und Thermik nach oben, wo sie über den Ab­ luftkanal 39 mit Hilfe eines nicht dargestellten Ventilators abge­ führt wird. Die Wärmeabfuhr wird über die Drosselklappe 40 beein­ flußt. Diese Energierückgewinnung kann vielfältig genutzt werden; in diesem Fall wird die erhitzte Luft den abgekühlten Reingasen nach der Waschanlage, aber vor dem Saugzug-Gebläse 30 beigemischt, so daß der Schornstein vor Versottung geschützt wird. Der Abreini­ gungsprozeß des Schüttschichtfilters ist über die Verbindung 41 an das Saugzug-Gebläse 30 und somit an die Betriebsweise der Gesamt­ anlage gekoppelt. Durch Koppelung des Temperaturwächters 36 mit verschiedenen Meßstellen 42 wird durch Differenzmessung eine kon­ trollierte Wärmeabfuhr aus den heißen Rauchgasen und aus der Gra­ nulatschüttschicht sichergestellt, wobei vor allem Taupunktunter­ schreitungen in der Granulatschüttschicht 2 vermieden werden sol­ len. Bei Über- o. Unterschreitung fest eingestellter Temperatur­ werte in der Kontrolleinheit S wird über die Abschaltfunktion 43 die Anlage außer Betrieb gesetzt.

Der Vorgang der Staubabreinigung geschieht durch Eintritt der heis­ sen Rohgase in die freien Zwischenräume 44 der Leitbleche 7 sowie weiterer Durchströmung 45 quer durch die ganze Tiefe und Breite der Granulatschicht 2 und anschließender Ausströmung 46 aus den Zwi­ schenräumen zwischen den Leitblechen 6. Dabei wird die optimale Strömungsgeschwindigkeit noch nicht im Eintrittsbereich des Füh­ rungsteils 5 erreicht, vielmehr ist sie dort noch zu hoch. Die optimale Strömungsgeschwindigkeit der Rauchgase in horizontaler Richtung wird erst ab Mitte der Schüttschicht bis zum Austritts­ bereich des Führungsteils 4 erreicht. Dabei werden die Stäube und Aerosole durch Adsorption, mechanischer Filterung, Diffusion, Van­ der-Waalsche Anziehungskräfte und Braun′sche Molekularbewegung abgeschieden, wobei Kohäsions- und Agglomerationsvorgänge die Bil­ dung eines Filterkuchens beschleunigen. Durch diesen Verfahrensab­ lauf wird verhindert, daß sich gleich zu Beginn des Eintritts schnell ein Filterkuchen bildet, der den Rest des Filterquerschnitts mehr oder weniger blockiert. Somit lagern sich zu Beginn erst die gröberen Fraktionen, in weiterer Folge Schritt für Schritt die feiner werdenden Fraktionen ab, so daß sich ein Filterkuchen gleichmäßig über den gesamten Querschnitt in der Tiefe des Filterbettes auf­ baut. Die Nutzung des Schüttschichtfilters wird dadurch wesentlich erhöht, wobei die Erreichung der optimalen Strömungsgeschwindigkeit erst im Bereich des Filteraustritts die entscheidende Voraussetzung des hier dargestellten Prinzips ist.

Die Filter-Schüttschicht 2 wird zur Abreinigung durch Schwerkraft nach unten bewegt, wenn der Ejektor 13 in Betrieb gesetzt wird. Durch die gleichzeitige Entnahme von unten und Befüllung von oben, infolge des pneumatischen Förderkreislaufs, bleibt stets eine voll­ ständig wirksame Filterschüttschicht über die gesamte Höhe erhalten, von der jeweils immer nur ein Teil infolge der Abreinigung mit einem verminderten Filterkuchen fährt. Wahlweise kann auch die gesamte Schütthöhe des Filters in einem einzigen, zeitlich kurzen, Vorgang gefördert und gereinigt werden, so daß der nächste Filtervorgang von neuem einen vollständigen Filterkuchen über die gesamte Höhe aufbauen muß, wobei der durchschnittliche Abscheidegrad allerdings auch niedriger ist, infolge der Intervall-Abreinigung. Im Sinne dieser Prozeßfolgen arbeitet dieses Schüttschichtfilter auch als Wanderbett-Adsorber, mit mehr oder weniger kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Betriebsweise.

Beim Ablassen der Granulatschicht nach unten durch Betätigen des Ejektors senkt sich der Querschnitt von horizontalen Schichten der Filterfüllung normalerweise unterschiedlich ab. So ist z. B. infolge der Bremskräfte der Führungsteile 4 und 5 eine größere Strömung im Kern der Schicht zu erwarten, in weiterer Folge rutschen die Vertikalschichten im Bereich der steiler stehenden Leitbleche 7 etwas langsamer nach; mit größerer Verzögerung folgen erst die Schichten im Bereich der flacheren Leitbleche 6 nach. Insgesamt entsteht dadurch eine ungleichmäßige Abreinigung der horizontal versetzten Vertikalschichten. Zur Abhilfe werden bei Bedarf Len­ kungsbleche 47 eingesetzt, welche eine bevorzugte Kernströmung ver­ hindern, aber auch dem Bereich ansonsten größerer Bremskräfte im Be­ reich des Führungsteils 4 eine etwa gleiche Ablaßgeschwindigkeit wie den benachbarten Vertikalschichten ermöglicht. Somit wird bei der Ab­ reinigung der horizontale Querschnitt ungefähr gleichmäßig abgelas­ sen, so daß auch die Abreinigung des Filterkuchens in etwa gleich­ mäßig erfolgt. Wichtig ist dabei, daß die gesamte Schüttschicht gleichmäßig abgereinigt wird, so daß eine Aufteilung in mehrere Schichten mit eigenständigen Führungsteilen und Austragsorganen mit zeitversetzter Individual-Abreinigung nicht erforderlich ist. Dieses gleichmäßige Ablassen kann auch dadurch günstig beeinflußt werden, daß der Eingang der Granulat-Saugleitung unterhalb der Ver­ tikalschicht im Austrittsbereich positioniert wird.

Wesentlich bei dieser Filter-Konzeption ist die konstruktive Fest­ legung der Strömungsquerschnitte, bzw. daß der Eintrittsquerschnitt kleiner ist (z. B. 50%) als der Austrittsquerschnitt. Bei bestimm­ ter physikalischer oder chemisch/biologischer Art und Beschaffen­ heit anderer Stäube/Aerosole wird diese Anordnung auch entgegenge­ setzt ausgeführt, wenn es zielführend ist, um gute Abscheidegrade zu erreichen.

Im Detail beruht die Staub- bzw. Aerosolabscheidung dieser Filter­ technik also darauf, daß die Strömungsgeschwindigkeit im Eintritts­ bereich noch erhöht ist, infolge zu geringer Querschnitte, so daß dort nur geringe Abscheidegrade möglich sind. Nur die größeren Par­ tikel lagern sich dort ab. Erst im Innenbereich der Schüttschicht werden optimale Strömungsgeschwindigkeiten erreicht, die bis zum Austritt in etwa beibehalten werden. Somit findet eine Abscheidung unterschiedlicher Kornfraktionen über die gesamte Schichttiefe statt, in einer Partikelverteilung je nach Kornfraktion. Falls klebrige Partikel bei der mechanischen Abreinigung problematisch sein sollten, so kann dieser Abreinigungsvorgang mit einer Aus­ brennstufe gekoppelt werden.

Diese klebrigen Partikel sind im Zusammenhang mit der Aerosolab­ scheidung mittels einer Granulatschüttschicht durchaus erwünscht. Sie bilden die Basis für einen schnellen Aufbau des funktionsnot­ wendigen Filterkuchens innerhalb der Hohlräume zwischen den Gra­ nulaten, bzw. auf den angeströmten Oberflächen dieser Granulate. Ölige Rußpartikel z. B. bieten diese Voraussetzung. Um abgeschieden zu werden, muß das Staubteilchen auf die Oberflächen der Granulate aufprallen und daran haften bleiben. Das setzt bestimmte Masse- Anziehungskräfte (van der Waal′sche Kräfte, Dispersionskräfte) zwischen Staubpartikel und Oberfläche des Filtermediums voraus.

In weiterer Folge haften Staubteilchen aneinander und bilden durch Kohäsion Agglomerate. Somit baut sich nach und nach eine poröse Staubschicht, der Filterkuchen, auf. Erfolgt nun der Aufprall der Staubteilchen mit zu großer Wucht - was bei zu hoher Filtrationsgeschwindigkeit der Fall sein muß - dann wird die Anziehungskraft zwischen Staubpartikel und Oberfläche des Filtermediums überwunden; das Staubteilchen prallt zurück, wird vom Luftstrom wieder aufgefangen und prallt mit verminderter Kraft erneut auf die Filteroberfläche, von der es vermutlich erst beim 2. oder 3. Aufprall festgehalten wird, oder auch überhaupft nicht. In diesem Fall wird das Staubteilchen vom Luftstrom zwischen den Granulat-Hohlräumen mitgerissen und auf einem der nachfolgenden Granulate zum Aufprall gebracht, so daß das Spiel von neuem beginnt. Bei extrem hohen Filtrationsgeschwindigkeiten erfolgt der Rückprall mit solcher Wucht, daß Zusammenstöße mit anderen ankommenden Staubteilchen eintreten. Das hat eine Art "Billiardeffekt" zur Folge und führt zu "Turbulenz". Turbulenz aber führt dazu, daß der Druckverlust sehr stark ansteigt, und daß die Strömungsgesetze für laminare Strömung nicht mehr befolgt werden.

Aus diesen Überlegungen folgt, daß die optimale Filtrationsgeschwindigkeit experimentell bestimmt werden muß, in Abhängigkeit von der Art des Staubes und dessen Fraktionierung, sowie von der Beschaffenheit der Granulat-Schüttschicht bezüglich Schichtdicke und Granulatdurchmesser. Bei Schüttschichtfiltern dieser Art liegt die optimale Gasgeschwindigkeit im Bereich zwischen 0,05 und 0,5 m/s je nach Randbedingungen und Betriebs-Parametern. Jeder individuelle Fall einer Aufgabenstellung muß also durch vorausgehende Versuche gelöst werden.

Der Filterapparat selbst muß regelmäßig kontrolliert und gewartet werden; vor allem sind von den Leitblechen evtl. enstehende Verkrustungen zu entfernen. Ebenso sind auch Verbackungen aus dem Inneren der Schüttschicht aufzulösen oder zu entfernen. Zu diesem Zweck kann der gesamte Filterinhalt der Schüttschicht mit Hilfe des Ejektors in einen separaten Behälter befördert werden. Somit können die nun freiliegenden Führungsteile geprüft und bei Bedarf gereinigt werden. Anschließend kann die gesamte Filtermasse mit dem Ejektor wieder zurück befördert werden. Hierzu sind nur wenige Handgriffe erforderlich, indem die Saug- und Druckleitung des Fördersystems entsprechend verlegt wird.

Fig. II zeigt eine Variante des vorne beschriebenen Filtersy­ stems mit integriertem Elektrofilter und integrierten Strömungs­ elementen zur Gasabkühlung.

Am Eintritt 48 ist der Ionisator 49 vorgesehen. Innerhalb des Schüttschicht-Gesamtkörpers sind Kollektor-Elemente 50 und am Austritt 51 Kollektor-Pakete 52 integriert. Die Strömungsele­ mente 53 sind sowohl im Inneren des Reaktorgehäuses im allg. als auch speziell im Inneren des Schüttschicht-Gesamtkörpers angeordnet.

Desweiteren wird eine erweiterte Verfahrenstechnik zur Ab­ scheidung von Schadstoffen aufgezeigt, die als wesentliche Funktionselemente Schüttschichtfilter nutzt. Bei dieser neuen Verfahrenstechnik werden mehrere Schüttschichtfilter in kom­ binierter Anordnung erfindungsgemäß derart genutzt, daß ver­ schiedene gleichartige Filteraggregate das gleiche Filterma­ terial im gemeinsamen Durchlauf für verschiedene Filtrations­ aufgaben optimal nutzen, einmal im Taupunktbereich, ein wei­ teres mal im Heißgasbereich, wobei gleichzeitig Staub und saure Schadgase abgeschieden werden. Der entscheidende Effekt beruht hierbei darauf, daß das eingesetzte poröse Granulat durch diese Verfahrenstechnik, die z. T. im Taupunktbereich arbeitet, von außen bis zum Kern genutzt werden kann, weil die chemischen Umsetzungen durch konditionierte (kondensie­ rende) Feuchtigkeit begünstigt werden. Somit ist es erstmals möglich, auch bei größeren Granulaten die eingesetzte Filter­ masse prozentual mit hohem Wirkungsgrad zu nutzen, so daß sich das techn. aufwendige Einblasen von pulverförmigem Kalk­ hydrat erübrigt, weil schädliche Schalenbildung im Außenbe­ reich der Granulate vermieden wird. Somit stellt dieses Ver­ fahren vor allem aus wirtschaftlichen Gründen einen Fort­ schritt dar.

Es wird ein synchrones Verfahren und eine entsprechende Vor­ richtung zum gleichzeitigen Entfernen chemisch, physikalisch und biologisch verschiedenartiger Schadstoffe aus Rauch- oder Abgasen aufgezeigt. Durch Kombination mit weiteren Filterappa­ raten dieser Art in Serien- oder Reihenschaltung wird durch Einsatz alternativer Filtermaterialien ein Synchron-Verfahren realisiert, welches mit diesen zusätzlichen Filterapparaten weitere Schadstoffe abscheidet, z. B. saure Schadgase, Ge­ ruchsstoffe, Gifte oder Lösemittel.

Bei Abfallverbrennung und Rauchgas-Reinigung ist als Brenn­ material folgender Spezialfall denkbar: Altölschlämme mit hohen Additiv-Inhalten zusammen mit anderem Müll, z. B. Kunststoffabfälle, Textil- und Pa­ pierabfälle u. dgl; mit Zusätzen von Standard-Brenn­ stoffen wie Erdgas, Schweröl usw. Desweiteren Keramik­ komponenten.

Als Aufgabenstellung ergibt sich eine "Heißgas-Schadstoff- Abscheidung", welche gemäß o. g. Beschreibung ein kombiniertes Schüttschichtfilter als Wanderbett-Adsorber betreibt. Dieser Heißgas-Schadstoff-Abscheider arbeitet gemäß Figur III und Figur IV in zwei Stufen:

• 1) Das Granulat arbeitet zunächst auf der Reingasseite im Taupunktbereich zur Teilabscheidung von SO_x und HCl mit jeweils ca. 50% bzw. 60%
• 2) Das gleiche Granulat, welches mit SO_x und HCl vorbeladen ist, wird auf der Rohgasseite im Heißgasbereich (bis zu 550°C) nochmals verwendet zur Abscheidung von Staub (bis zu 90%), Fluor (bis zu 95%) , SO_x (bis zu 45%) und HCl (bis zu 25%).

In der Summe können damit auch für SO_x und HCl Abscheidegrade bis zu 80/90% erreicht werden, da poröses dolomitisches Gra­ nulat verwendet wird, dessen Reaktion in der ersten Stufe mit sauren Komponenten wie SO_x und HCl durch Kondensation des im Abgas enthaltenen Wasserdampfes ermöglicht bzw. begünstigt und beschleunigt wird.

Die Staubabscheidung in der zweiten Stufe ist bei richtiger Filtrationsgeschwindigkeit und Verweilzeit der Abgase bis zu 95% möglich.

Die Funktion der Anlage läßt sich entsprechend Figur III, die das Synchron-Abscheide-Verfahren für Staub, saure Schadgase, Geruchstoffe, Gifte und Lösemittel beschreibt, sowie Figur IV, die eine Seitenansicht zu Figur III zeigt, wie folgt beschrei­ ben:

Aus der Feuerungsanlage 54 strömen die heißen Rauchgase/Roh­ gase 55 (200-600°C) über den Rauchgas-Verteiler 56 in die unteren bzw. rohgasseitigen Schüttschichtzellen 57 und ver­ teilen sich dort gleichmäßig, wobei sie im Heißgaszustand Staub, Fluor und z. T. SO_x und HCl in den Granulat-Schütt­ schichten 58 abscheiden, wie es im Schnitt A-A der Figur III gezeigt wird.

Anschließend durchströmen die vorgereinigten Abgase über den Rauchgas-Sammler 59 den säurebeständigen Wärmetauscherblock 60 eines Wärmeverschiebesystems 61, wo in einem zweiten Wärme­ tauscherblock 62 mittels Kühlmedium-Kreislauf 63 angesaugte Umgebungsluft 64 in einem Lufterhitzer 65 aufgeheizt wird, die anschließend als Warmluft 66 zusammen mit den Reingasen 67 aus der letzten Komponente der gesamten Rauchgas-Reinigungs- Anlage dem Kamin 68 zugeführt wird. Diese Heißluft kann auch anders genutzt werden, z. B. für Produktionsprozesse oder Raum­ heizung. Die Abgase aus dem Staubfilter 57 werden dabei bis in den Taupunkt abgekühlt, z. B. 50-60°C.

Die vorgereinigten und abgekühlten Abgase strömen nach Verlas­ sen des säurebeständigen Wärmetauschers 60 über einen Rauchgas- Verteiler gemäß Schnitt B-B, der in analoger Weise mit umge­ kehrten Rauchgasrohren dem Schnitt A-A entspricht, in die obe­ ren reingasseitigen Schüttschichtzellen 69 eines Taupunkt- Trockensorptions-Abscheiders, deren Bauteile säurefest be­ schichtet sind. Sie verteilen sich dort gleichmäßig und scheiden restliche saure Schadgase, z. B. SO_x und HCl, noch­ mals mit einem hohen Abscheidegrad durch Chemisorption ab.

Anschließend strömen die gereinigten Abgase über einen Rauch­ gas-Sammler gemäß Schnitt B-B entweder zum Kamin 68, oder - falls sehr hohe Abscheidegrade erforderlich sind - nochmals über das Reingasrohr 70 durch eine Neutralisations-Waschan­ lage 71, wo weitere Restmengen SO_x, HCl und andere Schadgase abgeschieden werden.

Die Filtergranulate strömen im Gegenstrom durch die Filteran­ lage, zuerst durch die reingasseitigen Schüttschichtzellen 69, dann durch die rohgasseitigen Schüttschichtzellen 57. Zu die­ sem Zweck sind die rohgasseitigen Schüttschichtzellen 57 unten angeordnet, die reingasseitigen darüber. Auf den reingasseiti­ gen Schüttschichtzellen 69 sind die Vorratsbunker 72 für das Filtermaterial bzw. Frischgranulat 73 angeordnet, so daß kom­ pakte Einheiten aus den drei Komponenten entstehen, mit einer einzigen von oben bis unten durchgehenden vertikalen Schütt­ schicht, die mittels Schwerkraft und mechanischen Austragsor­ ganen 74, z. B. Zellenradschleusen oder Doppelpendelklappen, beweglich ist. Die Durchsatzgeschwindigkeit der Schüttschicht und ihre stöchiometrische Masse steht in einem korrelieren­ dem Verhältnis zum querströmenden Abgas-Volumenstrom und des­ sen Eigenschaften. Wahlweise kann die Schüttschicht in der Fil­ teranlage auch im Gleichstrom mit den Abgasen geführt werden.

Die Vorratsbunker 72 werden aus einem Silo 75 oder aus einem LKW über Verteilerschläuche 76 und Beschickung 77 ständig mit frischem Filtermaterial 73 versorgt, wobei pneumatische För­ deraggregate 82 oder Becherwerke, Förderbänder usw. einge­ setzt werden.

Die beladenen Granulate 78 werden unterhalb der rohgasseiti­ gen Schüttschichtzellen 57 mit Hilfe von Austragsorganen 74 ständig entnommen und mit einer Fördereinrichtung 79 in de­ ponierfähigen Säcken 80 oder in Container 81 abgefüllt. Währenddessen rutscht von oben durch Schwerkraft wieder neues Granulat nach.

Eine der Schüttschichtzellen-Einheiten ist bei Bedarf immer außer Betrieb, so daß Reinigungs- und Wartungsarbeiten durch­ geführt werden können.

Der Staub kann vor der Deponierung der Granulate durch ein Schwingsieb abgereinigt werden.

Die Kondensate aus dem säurefesten Abgas-Wärmetauscher 60 werden zur Neutralisation in die verbrauchten Granulate ge­ leitet (Deponiersack, Container).

Die gesamte Anlage kann - je nach räumlicher Gegebenheit - auch mehr in die Höhe gebaut werden mit weniger Zellen; oder auch mehr in die Breite und dafür niedriger mit mehr Zellen. Auch können die roh- und reingasseitigen Zellen seitlich ver­ setzt/getrennt angeordnet werden, mit entsprechenden zusätz­ lichen Förderaggregaten. Die Anlage enthält gemäß Figur III und Figur IV zur Funktion auch eine Isolierung 83 für gering­ ste Wärmeverluste in den Baugruppen; außerdem Reinigungstü­ ren 84 für regelmäßige Wartungsarbeiten, Laufroste 85 und Leitbleche 86.

Diese Leitbleche bzw. Schikanen werden durch entsprechende Zwischenleit- oder Umlenkelemente zur Beeinflussung und ge­ zielten Steuerung bezüglich der optimalen Gasgeschwindigkei­ ten eingesetzt.

Das Granulatbett des Schüttschichtfilters, welches auch einen Packungsfilterkörper darstellt, läßt sich in stati­ scher Betriebsweise fahren, so daß man die Filtermasse in regelmäßigen Abständen ablassen, reinigen und wieder ein­ füllen kann. Das Schüttschichtfilter läßt sich auch in halb- oder vollautomatischer Betriebsweise fahren.

Der Vorgang des Granulataustrags kann auch kontinuierlich ablaufen, gesteuert über Differenzdruck oder Zeitintervall- Steuerung, wobei die Staubabreinigung im geschlossenen Kreislauf eines Fördersystems geschieht. Das Filtersystem läßt sich auch als Wanderbett ausführen. Selbstverständlich können einzelne seitliche Führungsteile der senkrechten Granulatschicht auch als Gittersieb oder als Faserstoff- Trennschicht u. dgl. ausgeführt werden, anstelle von Ja­ lousie-Blechen. Auch innerhalb der Schüttschicht zwischen den Führungsteilen aus Jalousieblechen kann eine gasdurch­ lässige Trennwand aufgebaut werden, um z. B. verschiedenar­ tige Granulatschichten zu trennen. Genauso können mehrere Schüttschichtfilter der v. g. Art hintereinander geschaltet werden, in allen vorne dargestellten Variationen der neuen Konstruktion.

Wesentlich bei diesen Varianten ist die Möglichkeit, ver­ schiedene bzw. mehrere Schichten mit unterschiedlichen Granulaten oder Sorptionsmaterialien chemischer oder phy­ sikalischer Art auszustatten, die z. T. auch für biologi­ sche Prozesse konzipiert sein können. Beispielsweise kön­ nen zu diesem Zweck unterschiedliche Schichten aus Kalkstein, Eisenoxid, Quarzkies, Lava, Aktivkohle, Basaltbrechsand, Alu­ miniumoxid, Magnesit, porösen Sorptions- oder Trägermateria­ lien oder dotierten Trägerstoffen verwendet werden. Damit bietet sich die Möglichkeit, unterschiedliche Schadstoffe zeitversetzt in Reihe abzuscheiden, mit angepaßten Anström­ geschwindigkeiten und Differenzdrücken, z. B. zuerst Staub, danach Feinstaub und Aerosole (flüssig und/oder fest), gas­ förmige Schadstoffe (SO_x...) oder Geruchsstoffe(biologisch). Auch Giftstoffe (Dioxine) oder Kohlenwasserstoffe können durch geeignete Schichten abgeschieden werden, z. B. mit Ak­ tivkoks aus Braunkohle. Lava läßt sich mit biologisch wirk­ samen Substanzen dotieren und kann damit auch für Sonderfäl­ le im Bereich der Filtertechnik eingesetzt werden. Dabei wer­ den sowohl Absorption bzw. Chemisorption, als auch Adsorp­ tion (physikalische Abscheidung) eingesetzt. Mit Aktivkoks aus Braunkohle werden außer Dioxinen/Furanen auch sublimier­ te Metalle und andere Schadstoffe abgeschieden. Die aufge­ zeigten Möglichkeiten ergeben durch Kombinationen vielfäl­ tige Filter-Varianten für höchste Aufgabenstellungen zur Lösung multi-komplexer Abscheideaufgaben. So bietet sich z. B. die Möglichkeit, ein Filter aus CaCO₃ zur kombinierten Staubfilterung und Chlorabscheidung mit einem zusätzlichen Adsorber aus Aktivkohle zu kombinieren. Im ersten Filter aus GaCO₃ können außer Staub und Chlor auch die hohen Gas­ temperaturen abgebaut werden. Das zweite Filter könnte mit Aktivkoks aus Braunkohle gefüllt sein, so daß z. B. Kohlen­ wasserstoffe usw. abgeschieden werden können. Durch Zugabe von Additiven in den Rohgasstrom, z. B. Ammoniumhydrogencar­ bonat, könnten darüberhinaus auch Stickoxide NO_x abgebaut werden.

Interessant wäre in diesem Zusammenhang dann noch die Mit­ wirkung des Filterkuchens aus Staub-Konglomeraten, der bei Anwesenheit entsprechender Komponenten ebenfalls an der Schadstoff-Abscheidung mitwirkt.

Schüttschichtfilter lassen sich auch mit anderen Filtertech­ niken kombinieren. Ein einfaches Quarzkies-Schüttschichtfil­ ter zur reinen Staubabscheidung kann bei nicht völlig aus­ reichender Einhaltung des Emissionsgrenzwertes mit einem nachgeschalteten Polizeifilter zusätzlich ausgestattet wer­ den, z. B. Elektrofilter, Nebeldüsen usw.

Claims (30)

1. Verfahren zur Entfernung von teilchenförmigen, gasförmigen und giftigen Schadstoffen und/oder Geruchsstoffen aus Ab­ gasen/Rauchgasen, die auch Wasserdampf und Luft enthalten, welches die schadstoffbeladenen Abgase durch einen gasper­ meablen Filterkörper aus granulatförmigen Substraten strö­ men läßt, wodurch die Teilchen in den Hohlräumen des Fil­ terkörpers separiert und gesammelt werden, die gasförmigen Schadstoffe gleichzeitig durch physikalische, chemische und biologische Prozesse an den Oberflächen des granulat­ förmigen Filtermediums abgeschieden werden, wobei die Ab­ gase quer durch einen innerhalb eines Reaktors von oben nach unten beweglichen, schichtförmigen Filterkörper, mit oder ohne darauf auf- oder eingebrachten Katalysatoren und Additiven, geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Bildung der Schüttschicht des Filterkörpers einerseits sowohl Filtergranulate, z. B. Quarzkies, als auch granulatförmige/pulvrige Adsorptionsmittel, z. B. Aktivkohle, und Sorptionsmittel, z. B. CaCO₃, Ca(OH)₂, Fe₂O₃,Al₂O₃, MgCO₃ u. dgl. verwendet, die massiv oder porös sind, mit oder ohne Dotierung, z. B. Kupferoxid und Acetylaceton, und die durch perforierte Führungsteile an der Ein- und Aus­ trittsseite des horizontalen Gasstroms begrenzt ist, andererseits die Abgase durch diese Schüttschicht mit un­ gleichmäßigen Filtergeschwindigkeiten strömen läßt, indem Ein- und Austritts-Führungsteile mit jalousienartigen Leit­ blechen unterschiedlicher Strömungsquerschnitte die Abgase auf der Eintrittsseite mit erhöhter Geschwindigkeit eintre­ ten und auf der Austrittsseite mit langsamer und optimaler Geschwindigkeit austreten lassen, und daß sich die richtige bzw. berechnete Filtrationsgeschwindigkeit dazwischen konti­ nuierlich einstellt, wobei sich Stäube unterschiedlicher Fraktionen entsprechend der zugehörigen Gasgeschwindigkeit über die ganze Strömungstiefe des Filterquerschnitts gleich­ mäßig ablagern.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den in den Reaktor eintretenden heißen Abgasen und/oder Rauchgasen beim Durchströmen des innen befindlichen Schüttschichtfilters Wärme dadurch entzogen wird, daß diese durch Wärmetausch an der Innenseite des Reaktor-Gehäuses an Umgebungsluft oder Reingase abgegeben wird, die einen den Reaktor umgebenden Hohlraum von unten nach oben durch Kaminwirkung und Thermik oder Saugwirkung durchströmt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schüttschicht wahlweise mittels einer pneumatischen Fördereinrichtung, einem Becherwerk, einem Förderband oder einer Förderschnecke von unten nach oben über eine Außenfüh­ rung transportiert und dabei gleichzeitig vom Filterkuchen abgereinigt wird, entweder durch pneumatisch verursachten Aufprall oder über ein zwischengeschaltetes Schwingsieb.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablassen der senkrechten Schüttschicht für Reinigungs­ prozesse mittels Lenkungsblechen im Inneren der Schüttschicht, und mit Hilfe einer an benachteiligter Stelle des Schütt­ schichtquerschnitts, z. B. in Nähe der flacheren Leitbleche, optimal angebrachten Granulat-Ansaugleitung, über die ganze Tiefe und Breite eines Schüttschichtquerschnitts ungefähr gleichmäßig betrieben und eine bevorzugte Kernströmung oder Randströmung im Bereich der steileren Leitbleche unterdrückt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Rohgasen vor Eintritt in die Schüttschicht Additive, Reduktionsmittel, Katalysatoren u. dgl. beigemengt werden, aus einer nicht dargestellten separaten Vorrichtung, z. B. poröses Kalkhydrat, Ammoniumhydrogencarbonat u. dgl.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der abgetrennte Filterkuchen durch ein Staubsauger-Aggre­ gat separiert und deponiert wird, und daß dort aus dem Staub­ saugersack nach außen entweichende Aerosole durch eine nach­ folgende Rauchgas-Reinigungs-Anlage, z. B. mit Naßwäscher, geführt werden.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß den Abgasen außer Staub gleichzeitig auch gasförmige Schadstoffe durch Absorption und Adsorption infolge Reaktion mit Sorptionsmaterialien entnommen werden und daß giftige Schadstoffe oder Geruchsstoffe mit dotierten porösen Granula­ ten oder dem Rohgas zugesetzten Additiven reagieren.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasgeschwindigkeit innerhalb des Schüttbett-Quer­ schnitts derart gesteuert bis hin zur optimalen Geschwindig­ keit abläuft, daß die Staubablagerung je nach Fraktion, Par­ tikelgröße und chemisch/physikalischen Eigenschaften über die gesamte Querschnittstiefe ungefähr gleichmäßig erfolgt, wobei an unterschiedlichen Vertikalschichten auch unterschiedliche, aber bestimmte, Stäube abgelagert werden.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäube an der Eintrittsstelle in den Reaktor mit Hil­ fe eines nicht dargestellten Ionisators aufgeladen werden und innerhalb der Schüttschicht bzw. Leitbleche an gegensätzlich aufgeladenen Schüttschicht-Bauteilen abgeschieden werden, oder an integrierten Kollektoren.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Schadstoffe an der gleichmäßig über die ganze Quer­ schnittstiefe verteilten Staubschicht mit katalysierenden Eigenschaften, z. B. Bleioxidstäube, und adsorbierender oder absorbierender Wirkung, z. B. Eisenoxidstäube, abgeschieden werden mit hohen Wirkungsgraden, wobei unterschiedliche Ver­ weilzeiten innerhalb des Querschnitts verschiedene Schadgase, z. B. SO_x an Fe₂O₃, auch chemische Reaktionen ermöglichen.

11. Vorrichtung zur Entfernung von teilchenförmigen, gasförmigen und giftigen Schadstoffen und/oder Geruchsstoffen aus Abgasen mit integriertem Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 10, welche im wesentlichen einen Reaktor und in dessen Inneren zwei senkrechte, perforierte Führungsteile aufweist, die aus in Abständen vertikal übereinander einzeln angeordneten Ja­ lousien-Leitblechen oder entsprechenden Ringetagen bestehen, die in einer bestimmten Schräglage zur Vertikalen geneigt sind, und deren Innenraum zwischen den Führungsteilen mit einem beweglichen gaspermeablen Körper gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitbleche des eintrittsseitigen Führungsteils stei­ ler angeordnet sind, z. B. 30° zur Vertikalen, und somit einen geringeren Eintrittsquerschnitt aufweisen, die Leitbleche des austrittsseitigen Führungsteils jedoch flacher geneigt ange­ ordnet sind, z. B. 30° zur Horizontalen, und daß die Neigung aller Leitbleche bezüglich der inneren Schüttschicht geome­ trisch derart angeordnet ist, daß sie in Ablaßrichtung der Schüttschicht weist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren der Schüttschicht Lenkungsbleche angeordnet sind, die eine steile und eine flache Seite aufweisen.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktor-Gehäuse einen umgebenden Hohlraum aufweist, der z. B. unten offen ist und oben einen Abzug besitzt; oder auch wahlweise Strömungselemente im Inneren des Reaktors, die eine Eintrittsseite und eine Austrittsseite für ein zir­ kulierendes Kühlmedium aufweisen.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Reaktor ein Separator aufgesetzt ist, der im Inneren eine Trennwand und eine Pralleinrichtung aufweist, und an dessen Wänden ein Förderschlauch-Anschluß und ein Staubsaugerschlauch-Anschluß vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an den Separator ein Staubsauger-Aggregat angeschlossen ist.

16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die im Inneren des Reaktors befindliche Schüttschicht auf der Schüttschicht eines unten angeordneten Sammelbe­ hälters aufsitzt.

17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß an den unteren Bereich der Schüttschicht der Saugschlauch eines Ejektors oder einer anderen Fördereinrichtung ange­ schlossen ist, und daß dessen Förderschlauch oben am Sepa­ rator angeschlossen ist.

18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrsysteme des gesamten Filteraggregates Drossel­ elemente aufweisen, und der Reaktor Differenzdruckwächter, Sicherheitstemperaturbegrenzer sowie einen Steuerungskasten.

19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß in den Reaktor ein nicht dargestelltes Elektrofilter in­ tegriert ist. Ein standardgemäßer Ionisator eintrittsseitig, Kollektorzelle austrittsseitig.

20. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Filter-Schüttschichten unterschiedlicher Bau­ gruppen und Funktionen mit beliebig geformten, perforier­ ten, gaspermeablen Führungsteilen und Leitblechen in Pa­ rallel-und/oder Reihenschaltung, die durch Förder- und/ oder Bewegungsorgane miteinander verbunden sind, in syn­ chroner Weise entsprechend Fig. III das gleiche Filterma­ terial nacheinander durchlaufend benutzen.

21. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial z. B. in der einen Baugruppe durch Chemisorption und/oder Physisorption bzw. durch Taupunkt- Trockensorption-Abscheidetechnik an der gesamten Schad­ stoff-Abscheidung der Anlage teilnimmt, wobei z. B. saure Schadgase mit Hilfe von kondensierendem Wasserdampf oder konditionierten Feuchtigkeitszusätzen abgeschieden werden, und daß das gleiche Filtermaterial in einer anderen Bau­ gruppe durch Weitertransport von einer Filtergruppe zur anderen zur weiteren Schadstoff-Abscheidung eingesetzt wird, wobei einerseits die sauren Schadgase nochmals re­ duziert werden, andererseits gleichzeitig auch Staub ab­ geschieden wird.

22. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Granulatdurchlauf durch das gesamte Filtersystem in einer bevorzugten Anordnung der einzelnen Baugruppen in ver­ tikaler Richtung von oben durch die eine Baugruppe nach un­ ten die andere Baugruppe passiert und anschließend weiter­ transportiert wird, wobei ganz oben ein Bunker die Beschik­ kung für einen Gesamtdurchlauf durch eine kompakte Filter­ einheit bewerkstelligt.

23. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Filtereinheit durchgesetzte Filtermate­ rial wahlweise im Gegenstrom, Gleichstrom oder Kreuzstrom zum Weg der zu reinigenden Rauch- oder Abgase geführt wird, wobei in einer bevorzugten Verfahrensführung, wo zwischen einem Heißgasbereich und einem Kaltgas- bzw.Tau­ punktbereich unterschieden wird, die heißen Rohgase zu­ nächst durch ein Schüttschicht-Filter geführt werden, wel­ ches bereits benutztes Granulat/Filtermaterial aus einem anderen Schüttschicht-Filter enthält, und daß die darin vorgereinigten Gase über die Zwischenstufe eines Abkühl- Aggregates im kondensierenden Zustand in ein anderes Schüttschicht-Filter der Filtereinheit geführt werden, welches frisches Granulat aus der Bunker-Beschickung ent­ hält.

24. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß z. T. unterschiedliche Filtermaterialien bzw. Granula­ te mit neutralisierenden und/oder filternden Eigenschaften sowie poröser Beschaffenheit eingesetzt werden, die durch ihre physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften che­ mische Reaktion und Adsorptionen bis zum inneren Kern er­ möglichen, z. B. poröses CaCO₃ mit inneren Volumen von ca. 15 bis 50%, oder mit Additiven dotiertes Lava-Granulat, bei Bedarf auch als Gemisch.

25. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Filteranlage eine oder mehrere in Reihe und/oder parallel geschaltete Filtereinheiten enthält, und daß ei­ ne Filtereinheit aus einer unteren und einer oberen Fil­ ter-Baugruppe besteht, die mit Bewegungs- bzw. Förderorga­ nen gekoppelt sind, wobei die durchgehend von oben nach unten beweglich angeordnete, beide Baugruppen verbindende, Schüttschicht mit dem Granulatinhalt eines oben aufge­ setzten Beschickungsbunkers vertikal als Baueinheit ver­ bunden ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter-Baugruppen und Bunker, in beliebiger räum­ licher Anordnung zueinander, durch Förderorgane und Bewe­ gungseinrichtungen miteinander gekoppelt sind, z. B. un­ tere und obere Filter-Baugruppen nebeneinander versetzt.

27. Vorrichtung nach den Ansprüchen 25 und 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter-Baugruppen mit dem Wärmetauscher eines Wärmeverschiebesystems sowie mit einer Waschanlage ge­ koppelt sind, wahlweise auch mit zusätzlichen Standard­ filtern, z. B. Elektrofilter oder Zyklon.

28. Vorrichtung nach den Ansprüchen 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß für die verbrauchten Filtermaterialien am Austrags­ ende der Filtereinheiten eine Fördereinrichtung und eine Deponier- und/oder Containereinheit angekoppelt ist, in beliebiger räumlicher Zuordnung.

29. Vorrichtung nach den Ansprüchen 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Wärmetauscher und ausgetragenem bzw. ver­ brauchtem Filtermaterial eine Verbindungsleitung für die sauren Kondensate angeordnet ist.

30. Vorrichtung nach den Ansprüchen 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Granulate der Schüttschichten wahlweise aus massi­ vem oder porösem Filtermaterial bestehen, z. B. CaCO₃, Ca(OH)₂, MgO, Lava, Quarzsand, Basaltsplit, Fe₂O₃, Al₂O₃ usw., mit oder ohne Dotierung, Additiven und Katalysato­ ren.