DE2543063A1

DE2543063A1 - Verfahren und vorrichtung zum entfernen von feinteiligen festkoerpern aus gasen

Info

Publication number: DE2543063A1
Application number: DE19752543063
Authority: DE
Inventors: Richard Griffith Reese
Original assignee: Combustion Power Co Inc
Current assignee: Joy Manufacturing Co
Priority date: 1974-09-30
Filing date: 1975-09-26
Publication date: 1976-04-08
Also published as: GB1515407A; DE2543063C2; JPS5161074A; SE7510876L; SE416108B; JPS5834172B2; IT1047623B; US4126435A; CA1037882A; AU8522675A; US4017278A; CH603219A5; FR2285921B1; FR2285921A1

Description

Priorität: 30. September 1974 - USA - Ser. No. 510 291

Zusammenfassung

Peinteilige Festkörper werden aus einem strömenden Gas dadurch entfernt» daß das Gas durch eine längliche, ringförmige Masse aus Kontaktmaterial in Form von festen Teilchen geschickt wird, öle zwischen zwei allgemein konzentrischen» zylindrischen Wänden gehalten wird. Die Außenwand ist mit Schlitzen versehen.» wobei Fahnen vorgesehen sind» die 15 bis 80 Grad auswärts geneigt sind* und die Schiitzöffmangen haben eine

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solche Breite, daß die meisten Kontaktmaterialteilchen durch sie hindurchtreten können. Die Innenwand ist perforiert, -um den Durchtritt von Gas durch die Wand zu erlauben und kann in ähnlicher Weise wie die Außenwand mit Schlitzen versehen sein, wobei jedoch die Schlitzfahnen einwärts geneigt sind. Die feingeteilten Festkörper werden in der Masse aus Kontaktmaterial mitgezogen oder gefangen, die durch den Ringraum zwischen den beiden konzentrischen zylindrischen Wänden nach unten hindurch und aus diesem heraus bewegt wird. Das Kontaktmaterial wird dann behandelt, um die mitgezogenen feingeteilten Pestkörper abzutrennen und zum oberen Ende des Ringraumes zurückgeführt. Die Bewegung des Kontaktmaterials durch den Ringraum bewirkt, daß ein kleiner Teil desselben durch die Schlitze in der äußeren Zylinderwand nach außen tritt, so daß ein Verstopfen der Schlitze verhindert wird, was sonst dadurch hervorgerufen würde, daß sich die feingeteilten Festkörper, die im strömenden Gas enthalten sind, ansammeln. Gas mit verringertem Festkörpergehalt, wird aus dem Raum abgezogen, der durch die innere Zylinderwand eingeschlossen ist. Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Trennungsvorgangs wird ebenfalls beschrieben..

Hintergrund der Erfindung

Das Konzept, mitgezogene Festkörper aus Gasen dadurch abzutrennen,, daß diese Gase durch eine Masse aus Pestkörperpartikeln geführt werden» ist nicht neu. Es wird beschrieben in "Chemical Engineer*s Handbook¹* (Perry, 4. Ausgabe, McGraw-Hill), Seiten 20-74« Spezielle Anwendungen dieses Grundkonzepts werden in verschiedenen Patentschriften, beispielsweise US-Patentschriften 890 62.5i 2 493 35&i 3 220 165 und 3 594 991» beschrieben«

Die bisher beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen zur praktischen Durchführung des Konzeptes sind gekennzeichnet diirch geringe Betriebsfaktoren» die in allgemeinen, auf die komplizierte Konstruktion oder die Unfähigkeit zurückzuführen sind, die mit dem Verstopfen oder Druckabfall zusammenhängenden Probleme z;u lösen, die durch Ansammlungen, der mitgezogenen

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Festkörper verursacht werden, die in dem in die Vorrichtung eingeführten Gas enthalten sind.

Beschreibung der Erfindung

Durch die Erfindung werden ein bemerkenswert einfacher Strömungsprozeß und eine bemerkenswert einfache Anordnung von Einrichtungen verfügbar gemacht, die einen kontinuierlichen Betrieb für lange Zeitspannen erlauben bei hochwirksamer Trennung von gefangenen Festkörpern, selbst solche unter 1 Mikron, die im strömenden Gas enthalten sind.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Trennvorrichtung;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Trenngefäßes nach Fig. 1;

Fig. 4 eine Seitenansicht einer der Ausführungsform nach Fig. ähnlichen Vorrichtung, bei der ein Zyklon-Separator in das Trenngefäß eingebaut ist;

Fig. 5 ein Detail der geschlitzten, zylindrischen Oberflächenwand, die die Masse aus gekörntem Material enthält; und

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 in Fig. 5.

In Fig. 1 ist ein zylindrisches Gefäß 1 dargestellt, das gewöhnlich einen flachen oder kegelstumpfförmigen Deckelteil und einen sich verjüngenden, kegelstumpfförmigen Boden aufweist, das einen .Gaseinlaß 2 im oberen Bereich, einen Festkörperauslaß 4 im Boden und wenigstens einen Festkörpereinlaß 5 aufweist, der seitlich im Oberteil des Gefäßes angeordnet ist. Eine erste zylindrische Wand 6 mit einer mit Schlitzen versehenen Oberfläche und einem

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kleineren Durchmesser als der des Gefäßes 1 ist konzentrisch innerhalb des Gefäßes 1 angeordnet, so daß ein Ringraum 7 zwischen der Seitenwand des Gefäßes und der Wand 6 verbleibt. An ihrem oberen Ende ist die Zylinderwand 6 bei 8 an den Oberteil des Gefäßes 1 dicht angeschlossen, um den Ringraum 7 oben abzuschließen. Am Boden ist der Ringraum 7 offen, so daß er mit dem kegelstumpfförmigen Boden des Gefäßes 1 in Verbindung steht. Eine zweite zylindrische Wand 91 deren Durchmesser kleiner ist als der der ersten zylindrischen Wand 6, und die eine perforierte oder mit Schlitzen versehene Fläche hat, ist konzentrisch in der ersten zylindrischen Wand 6 angeordnet, so daß ein Ringraum zwischen den beiden zylindrischen Wänden verbleibt, der sich vom oberen Teil des Gefäßes 1 bis zu dessen Boden erstreckt. Die zweite Zylinderwand 9 steht mit dem Gasauslaß 3 an der Oberseite des Gefäßes in Verbindung und erstreckt sich allgemein über die Oberseite des Gefäßes 1 als Kamin hinaus, aus dem behandeltes Gas das Gefäß verläßt. Das untere Ende der zylindrischen Wand 9 liegt an einem sich nach unten verjüngenden konischen Abschluß 15 an. Der konische Abschluß 15 ist am Boden mit Schlitzen 16 versehen, die seitlich mit einem Abschirmring 17 abgeschirmt sind. Die Schlitze 16 sorgen für eine Verbindung zwischen dem Inneren der Zylinderwand 9 und dem kegelstumpfförmigen Boden des Gefäßes 1. Eine Masse gekörntes festes Kontaktmaterial 14 füllt den Ringraum zwischen den Zylinderwänden 6 und 9» den oberen Teil des Gefäßes 1, der die zweite Zylinderwand 9 am oberen Ende umgibt, und den kegelstumpfförmigen Boden des Gefäßes 1, so daß das gekörnte feste Material in offener Verbindung mit dem Festkörperauslaß 4 steht. Eine erste Festkörper-Transporteinrichtung 11 verbindet den Festkörperauslaß 4 des Gefäßes 1 mit dem unteren Ende eines äußeren Elevators 10. Bei der Festkörper-Transporteinrichtung 11 kann es sich um irgendeine übliche Festkörper-Transporteinrichtung handeln, beispielsweise einen mechanischen Vibrierförderer, einen Schraubenförderer oder einen Gurtförderer. Die Geschwindigkeit, mit der die Transporteinrichtung 11 arbeitet, kann verändert werden, und damit

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steuert ihre Betriebsgeschwindigkeit die Rate, mit der Festkörper-Kontaktmaterial sich im Ringraum zwischen den Wänden 6 und 9 abwärtsbewegt. Der Elevator 10 kann irgendeine übliche Fördereinrichtung sein, die dazu geeignet ist, Festkörper vertikal zu transportieren. Ein üblicher Eimerförderer bildet eine einfache und zuverlässige Transporteinrichtung für vertikale Transportrichtung. Eine zweite Festkörperfördereinrichtung ist vorgesehen, um gekörntes Festkörpermaterial vom Oberende des Elevators IO zur Festkörpereinlaßöffnung 5 in der Oberseite des Gefäßes 1 zu fördern. Ein Festkörpertrenner 13, der feingeteilte Festkörper von dem gekörnten Festkörper-Kontaktmaterial trennen kann, ist in den Transportweg der einen oder der anderen Festkörper-

.oder 12
Fördereinrichtung 11/eingesetzt. Geeignete Festkörper-Separatoren sind beispielsweise Schwingsiebseparatoren, die entweder hin- und hergehende oder kreisende Siebe aufweisen, deren Öffnungen eine solche Größe haben, daß sehr fein geteiltes Material, das aus dem behandelten Gas abgetrennt ist, von dem gekörnten Festkörper-Kontaktmaterial getrennt werden kann, das durch das System zirkuliert. Falls die feingeteilten Festkörper, die aus dem Gasstrom entfernt werden, ölig oder klebrig sind, können sie von dem Festkörper-Kontaktmaterial dadurch entfernt werden, daß sie abgebrannt oder abgelöst werden, statt daß sie mechanisch durch Sieben abgetrennt werden.

Fig. 2 ist ein Querschnitt durch das Gefäß 1 entsprechend der Linie 2-2. Die Rippen 19 dienen der Versteifung und halten die erste Zylinderwand β an Ort und Stelle. Die Rippen 19 sind über ihre ganze Länge geschlitzt, so daß das zugeführte Gas frei durch den Ringraum 7 strömen kann. Ein Gasteiler 18 ist ein V-förmiges Bauelement, das in den Gaseinlaß 2 eingesetzt ist, um das ankommende Gas in beiden Richtungen vom Einlaß 2 in den Ringraum 7 zu richten. Neben der Richtung des ankommenden Gases nach zwei Richtungen vom Einlaß 2 aus verhindert der Teiler 18 einen direkten senkrechten Kontakt des zuströmenden Gases mit

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der geschlitzten Wand 6, was dazu führen könnte, daß die Schlitze im Bereich direkten senkrechten Kontaktes ganz oder teilweise verstopfen.

Fig. 3 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Gefäßes 1, um die innere Anordnung näher darzustellen, insbesondere die Details des konischen Verschlusses 15 am unteren Ende der Zylinderwand 9, den Schlitz 16 und den äußeren Schutzring 17.

Fig. 3 zeigt eine besonders erwünschte und wirksame Konstruktion des konischen Bodens des Gefäßes 1. Der Boden besteht aus zwei kegelstumpfförmigen Elementen 27 und 28. Der obere kegelstumpfförmige Teil 27 hat relativ steile Seitenwände, seine Elemente

befinden sich unter einem Winkel zwischen 65 und 90 Grad gegenüber der Horizontalen, während der kegelstumpfförmige Teil 28 Seitenwände aufweist, die weniger steil sind, seine Elemente liegen unter einem Winkel von 45 bis 70 Grad gegenüber der Horizontalen. Diese Anordnung der beiden kegelstumpfförmigen Sektionen erlaubt einen glatten, ununterbrochenen Strom des gekörnten Festkörper-Kontaktmaterials 14 aus dem Ringraum zwischen den Zylinderwänden 6 und 9 zum Festkörperauslaß 4. Dieser Strom wird auf diese Weise mit einer Herabsetzung der Gesamthöhe des Gefäßes 1 gegenüber der Höhe erreicht, die erforderlich wäre, wenn eine kegelstumpfförmige Konstruktion mit einer einzigen, steilen Wand verwendet würde, um einen zuverlässigen Strom des gekörnten Festkörper-Kontaktmaterials zu erreichen.

Um zu gewährleisten, daß gekörntes Festkörpermaterial, das durch die Schlitze der Zylinderwand 6 hindurchtritt und zum Boden des Ringraums 7 herabfällt, nach unten und aus der Auslaßöffnung 4 herausströmt, statt sich im Ringraum 7 anzusammeln, soll der Abstand b zwischen dem unteren Ende der Wand 9 und der konischen Fläche 27 nicht größer sein als das Zehnfache des Abstandes a zwischen dem unteren Ende der Wand 6 und der konischen

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Oberfläche 27. Anders gesagt, die Wand 9 soll sich im Gefäß nach unten ausreichend weit unter das untere Ende der Wand 6 erstrecken, daß eine Linie, die das untere Ende der Viand 6 mit dem unteren Ende der Wand 9 verbindet, einen steileren Winkel gegen die Horizontale hat als der Schüttwinkel des gekörnten Festkörpermaterials. Diese Linie würde selbstverständlich die kürzeste Linie sein, die einen bestimmten Punkt am unteren Ende der Wand 6 mit einem Punkt am unteren Ende der Wand 9 verbindet.

Fig. 4 zeigt eine besonders erwünschte Ausführungsform der Vorrichtung, die einen Zyklon-Separator als integrierenden Teil des Gefäßes 1 aufweist. Bei dieser Ausführungsform hat das zylindrische Gefäß einen Oberteil 20 mit relativ kleinerem Durchmesser und einen Unterteil 21 mit relativ größerem Durchmesser. Diese beiden Sektionen überlappen einander, so daß der Unterteil der oberen Sektion 20 sich in den oberen Teil der unteren Sektion 21 erstreckt, so daß ein Ringraum 22 zwischen den beiden Sektionen in dem Uberlappungsbereich gebildet wird. Die Gaseinlaßöffnung 2 ist in der unteren Sektion 21 angeordnet und steht mit dem Ringraum zwischen der oberen Sektion 20 und der unteren Sektion 21 in Verbindung. Bei dieser Ausführungsform ist die Gaseinlaßöffnung 2 derart relativ zum Gefäß ausgerichtet, daß das Gas in den Ringraum 22 län^s eines Weges eintritt,, der allgemein tangential zur zylindrj. en Oberfläche der oberen Sektion 20 1st. Diese Anordnung sorgt für eine Zyklon-Trennung der meisten Partikel, die im zuströmenden Gas enthalten sind und die etwa 5 und mehr Mikron Durchmesser haben. Diese Partikel werden dann aus dem Gas gegen die Wand der unteren Sektion 21 geworfen, fallen den Ringraum 22 herab, den konischen Boden der unteren Sektion 21 herab und werden durch den Festkörperauslaß aus dem Gefäß abgezogen. Das eingeführte Gas, das durch die Zyklonabtrennung geströmt 1st, strömt weiter nach oben in den Ringraum 7 zwischen der Wand der oberen Sektion 20 und der geschlitzten ersten Zylinderwand 6, durch die ringförmige Masse aus" gekörnten Materialien 14, durch die perforierte zweite Zylinderwand 9 und verläßt das Gefäß durch die Auslaßöffnung J.

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Fig. 5 zeigt im Detail die mit Schlitzen versehene Oberfläche der ersten Zylinderwand 6 und einen Teil der geschlitzten Wand. Die Oberfläche der Zylinderwand ist durch gegeneinander versetzte Reihen von Schlitzen 24 in der dargestellten Weise perforiert. Die Schlitzfahnen 25 sind gegen die Oberfläche der Wand 6 nach außen geneigt, und haben gegenüber der Vertikalen einen Winkel zwischen 15 und 80 Grad, vorzugsweise zwischen 30 Grad und 50 Grad. Die Schlitzöffnungen 26 sind gerade ausreichend groß, so daß im wesentlichen alle Partikel, die die Masse aus Festkörper-Kontaktmaterial 14 bilden, in der Lage sind, durch sie hindurchzutreten. Die Wände der zweiten Zylinderwand können in ähnlicher Weise mit Schlitzen versehen sein, die Fahnen erstrecken sich jedoch von der zylindrischen Wand nach innen. Schlitzöffnungen von 2,5 bis 12,7 mm (0,1 bis 0,5 ") werden bevorzugt, weil sie nur den gewünschten geringen Fluß von Partikeln erlauben, die die Masse des Festkörper-Kontaktmaterials bilden, da diese in den meisten Anwendungsfällen im Bereich von etwa 2 mm bis 12 mm Durchmesser liegen.

Viele der Gase, die Festkörper mit sich führen und nach der Erfindung behandelt werden können, um die Festkörper zu entfernen, haben einen hohen Wasserdampf gehalt bis zu etwa 30 Gewichtsprozent. Wenn Gase dieser Art verarbeitet werden, ist es notwendig, die Temperatur im Inneren des Gefäßes 1 und des gekörnten Kontaktmaterials 14 auf einer Temperatur oberhalb des Taupunktes des zuströmenden Gases zu halten. Um Temperaturen oberhalb des Taupunktes im Trennsystem aufrechtzuerhalten, ist es erwünscht, wenigstens den unteren kegelstumpfförmigen Teil gemäß Fig. 3, die erste Festkörper-Transporteinrichtung 11 und den unteren Teil des Elevators 10 zu isolieren.

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Betrieb

Gase, die feingeteilte Pestkörper enthalten und nach der Erfindung zur Beseitigung von Festkörpern behandelt werden, können von vielen Quellen kommen. Rauchgase von Kesseln, die mit Abfallbrennstoff befeuert werden und Gasströme, die eingefangene Festkörper von Zementwerken oder Kalkbrennöfen enthalten, sind Beispiele für solche Gasströme. Die Trennung ist effektiv sowohl wenn die suspendierten feingeteilten Festkörper hohe oder niedrige Dichte haben, und es wird eine wirksame Trennung von Festkörpern mit Durchmessern von etwa 0,5 Mikron erreicht. Wenn der Gasstrom einen erheblichen Anteil von Festkörperpartikeln mit Durchmessern von mehr als etwa 5 Mikron hat, ist es erwünscht, das Gas einer Zyklon-Trennbehandlung mäßiger Intensität zu unterwerfen,

ehe das Gas durch die Masse aus gekörntem Festkörpermaterial geführt wird. Die in Fig. 4 dargestellte Anordnung bildet eine billige und wirksame Einrichtung, um eine Zyklon-Trennung durchzuführen, ehe das Gas mit der Masse aus festen Partikeln in Berührung kommt.

Das die Masse aus gekörntem Festkörper-Kontaktmaterial bildende Material, durch das die eingeführten Gase hindurchführen, soll bei der Temperatur des einströmenden Gases temperaturfest sein, vorzugsweise abgerundete statt eckige Oberflächen haben, um das Strömen zu erleichtern und eine Brückenbildung zu verhindern, und die Partikel oder Teilchen sollen einigermaßen gleichförmige Größe haben. Die Teilchengrößen liegen vorzugsweise zwischen etwa 2 mm und 12,5 mm Durchmesser. Eine Masse aus Partikeln, bei denen die größten Partikel. , die in erheblicher Menge vorhanden sind, Durchmesser haben, die nicht mehr als drei- bis viermal so groß sind wie der Durchmesser der kleinsten Partikel, die in erheblicher Menge vorhanden sind, wird als eine einigermaßen gleichförmige Masse betrachtet und zeigt gute Strömungseigenschaften im System. Grober Sand oder feine Kiese sind billig, leicht verfügbar und bilden ausgezeichnete Kontaktmassen. Ein San-Simeon-Sand, der 8 % Sieböffnung 3,36 (US-Siebgröße Nr. 6),62 % Sieböffnung 2,83 (US-Siebgröße Nr. 7) und 30 % Siebgröße 2,38 (US-Siebgröße Nr. 8) enthält, ist ein befriedigender grober

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Sand. Feiner-I&es, der aus 66 % Partikeln Sieböffnung 4,76 (US-Siebgröße Nr.: 4), 26 % Sieböffnung 4,0 (US-Siebgröße Nr. 5) und dem Rest nur geringfügig größer als Sieböffnung 4,76 (US-Siebgröße Nr. 4) und geringfügig kleiner als Sieböffnung 3,36 (US-Siebgröße Nr. 6) besteht, ist ein geeigneter feiner Kies zur Verwendung in dem Verfahren. Falls Gas mit sehr hoher Temperatur behandelt werden soll, sollten Metallschrot, Keramik- oder Quarz-Perlen und ähnliche Materialien verwendet werden, die widerstandsfähiger gegen TemperatürSprünge sind als Sand oder Kies.

Die Strömungsraten des eingespeisten Gases durch die gekörnte feste Masse liegen gewöhnlich zwischen 15,7 und 62,8 m/min (50-200 Fuß pro Minute). Dieser Geschwindigkeitsbereich ist unkritisch und die Geschwindigkeit kann innerhalb eines weiten Bereiches geändert werdende nachdem wie sich die Ziele hinsichtlich Durchsatz und Trennungswirkungsgrad ändern.

Der Druckabfall durch die Masse aus festem, gekörntem Material liegt gewöhnlich zwischen 5,1 und 30,5 cm Wassersäule (2 bis etwa 12 " Wassersäule). Höhere Druckabfälle werden gewöhnlich durch höheren Trennungswirkungsgrad erreicht, das wird Jedoch auf Kosten eines erhöhten Energieverbrauchs erreicht, der dazu benötigt wird, das eingespeiste Gas durch die Trenneinheit zu treiben.

Die folgende Tabelle I gibt Daten, die bei der Behandlung von Kessel-Essengasen von Kesseln gewonnen wurden, die mit Abfallbrennstoffen (hog fuel) gefeuert wurden. Bei mehreren Läufen wurde dem Brennstoff Salz hinzugefügt, um den Effekt der Gegenwart von Salz auf' den Trennwirkungsgrad zu bestimmen. Klötze, aus denen Abfallbrennstoffe (hog fuel) gewonnen werden, schwimmen üblicherweise in Seewasser oder Brackwasser und sammeln eine erhebliche Menge Salz an.

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	*	Material	Abfall-	A	Nennge	TABELLE	I	Lauf	Korn-Belastung*	Aus	Druckabfall	Ende
		größe (Sieböffnung)	brennstoff	& B	schwindig keit (m/min.)	Salz	zeit (min.)	!Bin	0,066	(cm Wassersäule)	27,2
Lauf		4,76 - 4,0		& B	30,5	hinzu gefügt	60	1,26	0,027	Anfang	30,5
Nr	CT) CD	4,76 - 4,0	A	& B	45,7	Nein	40	0,372	0,016	17,8	71
	CO OO	2,38-2,0-1,68	A	& B	30,5	Nein	35	0,573	0,066	24,4	15,3
1	χ	12,7 - 6,35	A	& B	30,5	Nein	60	0,433	0,069	66	23,9
2	U I	12,7 - 6,35	A	& C	45,7	Nein	30	0,545	0,076	10,4	26,0
3	CD to	12,7 - 6,35	A	& C	45,7	Nein	30	0,95	0,126	20,3	41,5
4	in	4,76 - 4,0	A	B & D	45,7	Nein	30	0,522	0,078	25,4	43,0
5		4,76 - 4,0	A	B & D	45,7	Ja	20	0,369	0,14	36,1	30,2
6		4,76 - 4,0	A,	A & B	30,5	Ja	30	0,631	0,089	42,1	31,0
7		4,76 - 4,0	A,		30,5	Ja	30	0,472	0,055	26,7	36,1
8		4,76 - 4,0	30,5	Ja	20	0,57		28,4
9		Nein			35,8
10
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A - Hemlock Hobelspäne und Sperrholzschleifstaub

B - mit Salzwasser vollgesäugte Holzschwarte oder -rinde

C - Salzeinspritzung (9,1 kg (20 Ib) NaCl + 170 1 (45 Imperial gal) H₂O mit 2,84 l/min.

(3/4 gal/min))
D - Salzeinspritzung (454 g (1 Ib) NaCl + 2,28 kg (5 Ib) H₂O)

* Gramm Feststoffe pro trockener Normkubikmeter.Gas

CO O CD <CO

Die folgende Tabelle II gibt Daten von zwei Durchläufen zur Veranschaulichung der Partikelgrößenverteilung der in dem Zustrom mitgeführten Festkörper und der Trennungswirkung für diese Festkörper unter den Laufbedingungen.

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TABELLE II

Partikelgrößenbereich
)

Festkörper Sieböffnung 2,38-2,0-1,68 bei 30,5 m/min

Festkörper Sieböffnung 4,76 - 4,0 bei 45,7 m/min

(Mikron)	7	% der	Gesamtlast	Sammel-	Einlaß	Auslaß	Sammel- wirkungs- grad %
	1	Einlaß	Auslaß	■wirkungs- grad ?o	29,5	72	65,5
«"unter 0,	2	27	57,5	93,9	6,5	5	89
coO,7 bis	3	10	4,5	98,7	14	5,5	94,4
^ 1 bis	4	20,5	10	98,6	9,5	2,2	96,7
^ 2 bis	6	9,7	6,5	98,1	6,5	1,1	97,6
ο 3 bis	8	5	3	98,2	8,2	1,4	97,5
S 4 bis	10	5	3	98,3	4,6	0,8	97,5
^m 6 bis	20	2,4	1,3	98,4	2,7	0,5	■ 97,4
8 bis		1	1	97,1	6,3	1,5	96,6
10 bis	2,1	2,2	96,9	12,2	10	88,4
über 20	17,3	11	98,1

Belastung und
Wirkungsgrad
über alles

0,03»

g/lim⁵

97,1 %

0.77

0.11 /

85,8

Ein Prototyp einer Trenneinheit mit einer Entwurfskapazität von 1.130 m^/min (40.000 Kubikfuß pro Minute) wurde in einer Sägemühle in Washington installiert, um Rauchgase von einem Energieversorgungskessel zu verarbeiten, der mit Abfallbrennstoff befeuert wurde. Die Einheit entsprach in der allgemeinen Konstruktion der in Fig. 1 der Zeichnung dargestellten, nur daß der Gaseinlaß etwa in der Mitte zwischen der Oberseite und dem Boden des Gefäßes angeordnet war und der Boden des Gefäßes den sich doppelt verjüngenden konischen Boden gemäß Fig. 3 hatte. Das verwendete gekörnte Festmaterial hatte 4,76 - 4,0 Sieböffnung (US-Siebgröße Nr. 4 - Nr. 5). Die Ringmasse aus gekörntem Festkörpermaterial hatte eine Dicke von 45,7 cm (18 ") und eine Höhe von 4,9 m (16 Fuß). Die Durchflußrate der Masse aus gekörntem Festkörpermaterial nach unten durch den Ring zwischen den zylindrischen Wänden 6 und 9 gemäß Fig. 1 betrug 30,5 cm pro Stunde (l Fuß pro Stunde). Bei dieser Rate ergab sich ein langsamer, gleichmäßiger Strom eines kleinen Anteils des gekörnten Festkörpermaterials durch die Schlitze der Zylinderwand 6 in den Ringraum 7 und von dort zum Boden des Gefäßes, und ein ähnlicher langsamer Strom von gekörnten Festkörpern durch die Schlitze der zweiten Zylinderwand 9 in den Raum, der von dieser Wand eingeschlossen war, und herab zum konischen Abschluß am Boden der Zylinderwand 9. Der Strom aus dieser kleinen Menge gekörnter Festkörper durch die Schlitze hielt die geschlitzten Oberflächen sauber und frei von Niederschlagen von feingeteilten Festkörpern, die in dem zuströmenden Gas enthalten waren. Es wurden keine Blockierungen oder ernsthaften Steigerungen des Druckabfalls festgestellt. Der mittlere Wasserdampfgehalt der zugeführten Gase betrug 18 Gewichtsprozent. Das zugeführte Gas, das in den Durchläufen verwendet wurde, kam von Multiclon-Kollektoren, die die größeren Partikel von mitgeführten Feststoffen im Gas entfernten.

In sechs Durchläufen innerhalb von zwei Tagen gesammelte Daten sind in der folgenden Tabelle III zusammengestellt.

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	Abnahme- stelle	Korngehalt (g/Nm3 bei 12% CO₂)	Mittel CO₂ (90	TABLE	III	Druckabfall über dem Abstreifer (cm H₂O)	Mittlerer Rauchgas strom (m3)	Mittlerer Rauchgas- strom (NnP)
Test Nr.	Einlaß Auslaß	0,490 0,140	7,8 7,8	Rauchgas temperatur (Grad C)	Mittlere Größe der mitgenommenen Teilchen (Mikron)	8,1	1.000 1.000	685 685
IA IB	Einlaß Auslaß	0,476 0,142	10,6 10,6	154 153	2,88 2,93	10,7	1.000 1.000	685 685
2A cn ^2B	Einlaß Auslaß	0,502 0,160	8,5 8,5	154 152	2,54 3,40	14,7	1.175 1.175	805 805
O tC: 3A cc 3B	Einlaß Auslaß	0,353 0,149	10,1 10,1	154 157	1,82 1,72	18,3	1.175 1.175	805 ι 805 η ν η
^c" 4A e ^^B	Einlaß Auslaß	0,408 0,140	10,7 10,7	154 153	1,70 2,28	25,9	1.220 1.220	VJi 839 , 839
Ϊ 5A cn 5B	Einlaß Auslaß	0,538 0,124	9,55 9,55	154 157	2,42 2,73	26,6	1.220 1.220	839 839 .
6A 6B			154 158	1,82 1,68

σ*

CaJ O cn CO

Zusätzlich dazu, daß die Rate geändert wird, mit der das einströmende Gas durch die Masse aus gekörntem Festmaterial in einer Einheit der beschriebenen Art geschickt wird, kann auch die Rate geändert werden, mit der das gekörnte Festmaterial durch den Ringraum zwischen den beiden mit Schlitzen versehenen Zylinderwänden nach abwärts bewegt wird. Die gekörnten Festkörper können mit Raten im Bereich von 15 cm bis über 12 m pro Stunde (0,5 bis 40 Fuß pro Stunde) bewegt werden und können zusätzlich nur intermittierend bewegt werden. Größere Durchflußraten werden bei einströmenden Gasen verwendet, die sehr stark mit feingeteiltem Festkörpermaterial belastet sind. Kleinere Durchflußraten oder intermittierender Fluß, wobei die gekörnte Masse nur während eines Sechstels der Betriebsperiode sich bewegt, können verwendet werden, wenn das einströmende Gas leicht mit feingeteilten Festkörpern belastet ist, oder wenn.ein sehr hoher Prozentsatz der feingeteilten Festkörper entfernt werden soll.

Das Verfahren und die Vorrichtung können innerhalb eines großen Druckbereichs arbeiten. Feingeteilte Festkörper, die in Rauchgasen auf nahezu Atmosphärendruck enthalten sind oder in Gasen, die von Verkokungsänlagen oder Abfallverbrennungsanlagen kommen, die bei 7 kg/cm² (lOO psi) oder darüber arbeiten, können effektiv entfernt werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zum Entfernen von feingeteilten Festkörpern aus einem Gas, dadurch gekennzeichnet, daß eine längliche, ringförmige Masse aus gekörntem Kontaktmaterial zwischen zwei im allgemeinen konzentrische zylindrische Wände gebracht wird, von denen die äußere eine geschlitzte Fläche aufweist, die nach außen weisende, vertikal geneigte Fahnen und Schlitzöffnungen solcher Breite hat, daß wenigstens ein wesentlicher Teil der die Kontaktmasse bildenden Partikel durch die Öffnungen hindurchtreten kann, und die Innenwand Perforationen aufweist, die den Durchtritt von Gas durch die Wand erlauben, ein feingeteilte Festkörper enthaltendes Gas durch die Außenwand und durch die Ringmasse aus Kontaktmaterial in den von der inneren Zylinderwand eingeschlossenen Raum geführt wird, Gas mit erheblich reduziertem Gehalt an feingeteilten Festkörpern aus dem Raum entnommen wird, der von der Innenwand eingeschlossen wird, die Masse aus gekörntem Kontaktmaterial durch Schwerkraft nach unten durch den Ringraum zwischen den beiden Wänden mit einer Rate zwischen 15,5 cm und 12,2 m pro Stunde bewegt wird, und Kontaktmaterial vom unteren Ende des Ringraums zwischen den beiden Wänden entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwärtsbewegung der Masse aus gekörntem Kontaktmaterial intermittierend ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die intermittierende Abwärtsbewegung des Kontaktmaterials so eingestellt wird, daß das Kontaktmaterial während eines erheblichen Teils, bis zu 5/6 der Durchströmperiode, stationär bleibt.

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4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Kontaktmaterials auf einem Niveau oberhalb des Taupunktes des Einlaßgases gehalten wird..
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das zugeführte Gas einen erheblichen Gehalt an feingeteilten Partikeln mit Durchmessern größer als 5 Mikron hat, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas vor dem Durchlauf durch die äußere Zylinderwand einem Zyklon-Trennschritt unterworfen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß von dem entfernten Kontaktmaterial mitgenommene feingeteilte Festkörper getrennt werden und dann das Kontaktmaterial zum oberen Ende des Ringraums zwischen den beiden Wänden zurückgeführt wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein allgemein zylindrisches Gefäß mit einer Gaseinlaßöffnung in der Seitenwand, einer Gasauslaßöffnung in der Mitte der Abdeckung, einem Festkörperauslaß in der Mitte des Bodens und wenigstens einer Festkörpereinlaßöffnung, die seitlich in der Abdeckung angeordnet ist, eine erste allgemein zylindrische Wand mit einem Durchmesser kleiner als der des Gefäßes, die innerhalb des Gefäßes angeordnet ist, um einen länglichen Ringraum zwischen der ersten Wand und der Gefäßwand zu bilden, und die dicht an der Abdeckung des Gefäßes anliegt, eine zweite allgemein zylindrische Wand mit einem Durchmesser kleiner als der der ersten Wand, die innerhalb der ersten Wand angeordnet ist, so daß ein länglicher Ringraum zwischen den beiden Wänden gebildet wird, und die mit der Gasauslaßöffnung in der Abdeckung des Gefäßes in Verbindung steht, einen Vertikalförderer für Festkörper außerhalb des Gefäßes, eine erste Festkörperfördereinrichtung, die die Festkörperauslaßöffnung im Boden des Gefäßes mit dem Boden der vertikalen Fördereinrichtung verbindet, eine zweite Fest-" körperf order einrichtung, die die Oberseite des Vertikalförderers

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mit der Festkörpereinlaßöffnung in der Abdeckung des Gefäßes verbindet, einer Festkörper-Trenneinrichtung im Weg einer der Fördereinrichtung^, die einen im wesentlichen gasdichten Auslaß aufweist, mit dem abgetrennte feingeteilte Festkörper entfernt werden können, eine Masse aus gekörntem Festkörper-Kontaktmaterial, das den Ringraum zwischen den beiden zylindrischen Wänden füllt, wobei der untere Teil des Gefäßes mit der Festkörperauslaßöffnung in Verbindung steht, und ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der ersten Zylinderwand eine geschlitzte Fläche aufweist, die nach außen vorstehende Schlitzfahnen hat, die unter einem Winkel von etwa 15 Grad bis 80 Grad zur Vertikalen geneigt sind und deren Schlitzöffnungen ausreichend groß sind, so daß die meisten ' der die Kontaktmasse bildenden Partikel in der Lage sind, durch die Öffnungen hindurchzutreten, und die Fläche der zweiten Zylinderwand perforiert ist, um den Durchtritt des Gases durch diese Wand zu erlauben.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Gefäß eine obere Sektion mit relativ kleinerem Durchmesser und eine untere Sektion mit relativ größerem Durchmesser aufweist, die beiden Sektionen einander überlappen, so daß der untere Teil der oberen Sektion in den oberen Teil der unteren Sektion hineinragt, so daß ein Ringraum zwischen diesen

- beiden Sektionen im Bereich der Überlappung gebildet wird, und daß die Gaseinlaßöffnung sich in der unteren Sektion befindet und mit diesem Ringraum in Verbindung steht.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende der zweiten Zylinderwand durch ein sich nach unten verjüngendes konisches Schließelement verschlossen ist, das nach außen abgeschirmte Schlitze aufweist, die eine derartige Größe haben, daß der Durchtritt von Partikeln aus Kontaktmaterial zugelassen wird.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende der zweiten Zylinderwand unterhalb des
unteren Endes der ersten Zylinderwand in einem solchen Abstand liegt, daß der Winkel einer die beiden unteren Enden verbindenden Linie gegenüber der Horizontalen steiler ist als der Schuttwinkel des gekörnten Festkörper-Kontaktmaterials.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzöffnungen in den Zylinderwänden nach
oben weisen.

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