DE69215252T2

DE69215252T2 - Apparat zur Abgasbehandlung

Info

Publication number: DE69215252T2
Application number: DE69215252T
Authority: DE
Inventors: Ryuichi Ishikawa; Mitsuyoshi Kaneko; Hiroshi Yoshida
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1991-02-22
Filing date: 1992-02-18
Publication date: 1997-04-17
Anticipated expiration: 2012-02-19
Also published as: JPH05329316A; DE69215252D1; EP0501281A2; EP0501281B1; EP0501281A3; ATE145466T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgasbehandlung, bei der Abgas, das aus städtischen Abfallverbrennungsanlagen, industriellen Abfallverbrennungsanlagen usw. ausgetragen wird, durch einen Filter geführt wird, um Staub zu entfernen und die Menge an schädlichen Substanzen, z.B. Dioxin und NOX ZU verringern, die in dem Abgas enthalten sind.
Bisher wurde ein Beutelfilter als Abgasbehandlungsvorrichtung zum Reduzieren der Mengen an Staub und Dioxin verwendet, die in dem Abgas enthalten sind, das von städtischen Abfallverbrennunganlagen, industriellen Abfallverbrennungsanlagen usw. ausgetragen wird. Dieser Beutelfilter umfaßt beispielsweise ein aufgehängtes zylinderförmiges Filtertuch, welches in der Weise verwendet wird, daß ein Abgasstrom durch das zylinderförmige Filtertuch entweder von seiner inneren oder äußeren Seite hindurchgeleitet und das gereinigte Abgas von der anderen Seite freigegeben wird.
Im allgemeinen enthält das Abgas Staub mit einer Konzentration von mehrmals zehn g/Nm³, jedoch wird es bis zu einer Staubkonzentration von mehrmals zehn mg/Nm³ gereinigt, indem es durch einen Beutelfilter hindurch geleitet wird. Der auf diese Weise gesammelte Staub wird ausgetragen, indem er vom Tuch des Beutelflters entfernt wird. Beispiele von Verfahren zum Entfernen des angesammelten Staubes umfassen das Reinigen mit pulsierendem Strahl, Rückspülen, Schütteln usw. Von diesen wird in Anbetracht der zuverlässigkeit und Kosten das Reiningungsverfahren mit pulsierendem Strahl üblicherweise für die Abgasbehandlung verwendet. Das Reinigungsverfahren mit pulsierendem Strahl wird in der Weise durchgeführt, daß von der Seite des gereinigten Gases her Druckluft in den Beutelfilter geblasen wird, um das Filtertuch wiederholt zu spannen und zu entspannen, wodurch der Staub vom Filtertuch entfernt wird.
Abgas aus einem Verbrennungsofen wird mit Sprühwasser in einem Abgaskühler gekühlt, mit Kalk besprüht und bei 100 ºC bis 200 ºC durch einen Beutelfilter hindurchgeführt, wodurch Dioxin in dem Beutelfilter eingefangen wird.
Es ist auch bekannt, daß Dioxin durch Hindurchführen des Abgases durch einen Aktivkohlefilter entfernt werden kann. In zusätzlicher Weise werden Verbundfilter, die eine Kohlefaserschicht und ein versteifendes Filtermedium umfassen, die gemeinsam in einer Integralbauweise ausgebildet sind, als Staubabtrennfilter für hohe Temperatur in der japanischen Auslegeschrift Nr. 61-28415 (1986) und der japanischen Gebrauchsmusterschrift Nr. 63-46922 (1988) offenbart. Bei diesen Filtern ist jedoch auf der Rückseite einer Kohlefaserschicht ein hochtemperaturfestes Filtermedium vorgesehen, um die Faserschicht zu verstärken, aber es wird kein Beutelfilter verwendet.
Der Wirkungsgrad der Entfernung von Dioxin durch Beutelfilter schwankt erheblich, d.h. von 80 % bis 99 %, und es wird für möglich gehalten, die Dioxinkonzentration am Beutelfilterauslaß auf ca. 0,5 ng/Nm³ zu senken. Um die Dioxinkonzentration unter diesen Pegel zu senken ist es jedoch erforderlich, die Verwendung eines Aktivkohlefilters oder dergl. in Erwägung zu ziehen.
Der Aktivkohlefilter sieht einen hohen Wirkungsgrad von ca. 99 % bei der Entfernung von Dioxin vor, jedoch liegt der SV- Wert (Rohgasmenge 1 Aktivkohlemenge) in der Größenordnung von 400. Demgemäß führt die Verwendung des Aktivkohlefilters zu einer erheblichen Gesamtvergrößerung der Abgasbehandlungsvorrichtung und einem Anstieg der Kosten sowie auch einer vergrößerung des Einbauplatzes.
Das Dokument EP-A-0 188 853 beschreibt eine Vorrichtung zum Reinigen von Luft aus einem Ofen. Die Vorrichtung weist ein langgestrecktes Gehäuse mit einem Einlaß an einem Ende für die zu reinigende Luft und einem Auslaß am anderen Ende für die gereinigte Luft auf. Ein Sandfilter zum Entfernen von teerartigen Bestandteilen, ein Luftkühler zum Kondensieren von Wasserdampf, ein Staubfilter und ein Kammerfilter, der ein chemischer Absorptionsfilter ist, sind in der angegebenen Reihenfolge, sich über den inneren Querschnitt des Gehäuses erstreckend, mit zwischenräumen hintereinander angeordnet. Der Staubfilter kann die Form eines Beutelfilters oder mehrerer Beutelfilter aufweisen, die sich über den Gehäusequerschnitt erstreckend parallel zueinander angeordnet sind. Auf den Kammerfilter folgt ohne Zwischenraum ein zweiter Kammerfilter aus Aktivkohle, wobei beide sich auch über den Gehäusequerschnitt erstrecken. Auf den Aktivkohlefilter folgt ein Gebläse und ein Filter aus Mikroglasfasern.
Das Dokument DE-A-3 309 497 beschreibt einen Gasfilter, der ein Gehäuse mit einem Einlaß am oberen Ende und einem Auslaß am Boden aufweist. Ein Feinstaubfilter erstreckt sich in der Form einer Schicht über den inneren Querschnitt des Gehäuses und wird gefolgt von einem Filtereinsatz aus Aktivkohle. Der unterhalb des Staubfilters angeordnete Filtereinsatz besteht aus mehreren Filterkammern, die granulöse Kohle enthalten. Die Filterkammern sind paarweise angeordnet, wobei jede die Form eines Blockes oder einer Platte mit rechteckigem Querschnitt aufweist, der bzw. die sich entlang der Gasströmungsrichtung erstreckend angeordnet ist, um eine große Oberfläche vorzusehen. Das Gas wird den beiden Außenflächen jedes Paares von Blöcken zugeleitet und durch die Blöcke hindurch zum Zwischenraum geführt, von wo es über ein Gebläse abgezogen und nach außen ausgetragen wird.
In Anbetracht der vorstehend beschriebenen Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Abgasbehandlung vorzusehen, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben ist, die von kompakter Bauweise ist und einen hohen Wirkungsgrad bei der Entfernung von Dioxin vorsieht und eine wirksame Entfernung des angesammelten Staubes aus dem Filtertuch zuläßt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1 gelöst.
Die Vorrichtung zur Abgasbehandlung der vorliegenden Erfindung gleicht den kleinen Wirkungsgrad des Beutelfilters bei der Entfernung von Dioxin aus und beseitigt den Nachteil des Aktivkohlefilters, wonach der Einbauplatz übermäßig groß ist. Sie ermöglicht auch eine Denitrifikation des Abgases durch die Zugabe von Ammoniak.
Die vorliegende Erfindung sieht eine Vorrichtung zur Abgasbehandlung einschließlich eines Beutelfilters mit einem Filtertuch und einer Halterung vor, die das Filtertuch hält, so daß Abgas durch den Beutelfilter hindurchgeführt wird, um gereinigtes Abgas auszutragen, wobei an der Abgasauslaßseite des Beutelfilters ein Aktivkohlefilter entlang des Filtertuches angebracht ist.
Als Aktivkohlefilter kann ein Filter, der granulierte Aktivkohle und/oder Aktivkohlefaser enthält, eingesetzt werden. Wenn ein Aktivkohlefilter eingesetzt wird, der granulierte Aktivkohle enthält, wird vorzugsweise eine Einrichtung zum kontinuierlichen oder intermittierenden Zuführen und Austragen von Aktivkohle vorgesehen.
Beispiele von Aktivkohlefasern, die bei der vorliegenden Erfindung brauchbar sind, sind diejenigen, die durch Verkohlen und Aktivieren eines Rohmaterials wie Kohle, Pech, Reyon, Acrylfaser, Phenolfaser usw. mit einem geeigneten Verfahren erhalten werden.
Diese aktivierten Kohlefasern sind auch als Aktivkohlefasern, faserige Aktivkohle usw. bekannt. Die aktivierte Kohlefaser kann in Form eines Tuches eingesetzt werden.
Der Beutelfilter weist ein Filtertuch und eine Halterung auf, die an der Abgasauslaßseite vorgesehen ist, um das Filtertuch zu halten. Vorzugsweise ist der Aktivkohlefilter entfernbar zwischen dem Filtertuch und der Halterung vorgesehen oder als ein integraler Teil der Halterung entfembar vorgesehen. Falls der Aktivkohlefilter Aktivkohlefaser umfaßt, die in der Form eines Tuches vorliegt, kann er auf der Rückseite des Filtertuches als ein integraler Teil davon ausgebildet sein.
Die Vorrichtung zur Abgasbehandlung der vorliegenden Erfindung vermag Dioxin wirkungsvoll aus Abgas zu entfernen, und sie wird deshalb am wirksamsten zur Behandlung von Abgas angewendet, das aus städtischen Abfall- oder Industrieabfallverbrennungsanlagen ausgetragen wird.
Falls eine Einrichtung zum Sprühen von Ammoniak in der Abgasleitung an der stromaufwärts liegenden Seite des Beutelfilters vorgesehen ist, kann eine Denitrifikation von Abgas durchgeführt werden.
Aufgrund der vorstehend beschriebenen Anordnung wird Abgas, das aus städtischen Abfallverbrennungsanlagen, Industrieabfallverbrennungsanlagen usw. ausgetragen wird, zur Entstaubung durch das Filtertuch hindurchgeleitet, und weiter durch den Aktivkohlefilter hindurchgeführt, wodurch Dioxin mit einem hohen Wirkungsgrad der Entfernung aus dem Abgas entfernt wird. Falls der Aktivkohlefilter als ein integraler Teil des Filtertuches des Beutelfilters ausgebildet ist, werden Staub und Dioxin gleichzeitig mit hohem Wirkungsgrad der Entfernung durch Hindurchleiten von Abgas durch das Filtertuch entfernt. Die gleiche Wirkung entsteht auch wenn der Aktivkohlefilter als ein integraler Teil der Halterung des Beutelfilters entfernbar vorgesehen ist oder entfernbar zwischen der Halterung und dem Filtertuch vorgesehen ist. In einem derartigen Fall ist es möglich, nur den Aktivkohlefilter zu ersetzen, und es ist auch möglich, das Filtertuch mit einem pulsierenden Strahl zum Entfernen des angesammelten Staubes wirksam zu säubern.
Falls Ammoniak dem Abgas zugegeben wird, kann eine Denitrifikation von NOX durch die katalytische Wirkung von Aktivkohle oder Aktivkohlefaser durchgeführt werden. Die Beziehung zwischen der Menge an zugegebenem Ammoniak und dem Wirkungsgrad der Denitrifikation ist in Fig. 6 gezeigt.
Die Verwendung von Aktivkohlefaser von hohem Adsorptionsvermögen ermöglicht das Erzielen eines hohen Wirkungsgrades der Entfernung mit einer dünneren Schicht als im Falle von granulierter Aktivkohle, so daß es möglich ist, eine Vorrichtung zur Abgasbehandlung zu verwirklichen, die Kompakt ist und einen minimalen Druckverlust ergibt.
Da der Druckverlust bei Aktivkohlefaser kleiner ist, als der bei dem Filtertuch, kann ein pulsierender Strahl angewendet werden, um den angesammelten Staub in gleicher Weise zu beseitigen, wie in dem Fall, in dem keine Aktivkohlefaser verwendet wird. Ist sie in einem Tuch eingewickelt, läßt sich Aktivkohlefaser in gleicher Weise deformieren, wie im Falle des Filtertuches, so daß der angesammelte Staub mit einem pulsierenden Strahl beseitigbar ist. Wird die Aktivkohlefaser von der Halterung gehalten, kann der Staub vom Filtertuch entfernt werden, ohne die Aktivkohlefaser zu deformieren.
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung mehr ersichtlich, in der die gleichen Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und in der:
Fig. 1 eine Ansicht im Senkrechtquerschnitt ist, die schematisch ein Beispiel der Anordnung der Vorrichtung zur Abgasbehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 2 eine Ansicht im Senkrechtquerschnitt ist, die schemtisch ein weiteres Beispiel der Anordnung der Vorrichtung zur Abgasbehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 3 eine Teilschnittansicht eines bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Aktivkohlefilters ist;
Fig. 4 eine Teilschnittansicht eines Beispiels des bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Beutelfilters ist;
Fig. 5 eine Teilschnittansicht eines weiteren Beispiels des bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Beutelfilters ist; und
Fig. 6 eine graphische Darstellung der Änderung des Wirkungsgrades der Denitrifikation entsprechend der Menge an zugegebenem Ammoniak ist.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Es ist zu beachten, daß die vorliegende Erfindung nicht zwangsläufig auf diese Ausführungsformen beschränkt ist.
Fig. 3 zeigt schematisch den Aktivkohlefilter. Wie dargestellt, umfaßt der Aktivkohlefilter zwei Halteglieder 9 aus Eisen, rostfreiem Stahl oder Faser und granulierte Aktivkohle 8, die in dem Raum zwischen den Haltegliedern 9 gepackt ist. Jedes Halteglied 9 ist in der Form eines Maschennetzes angeordnet oder mit einer größeren Anzahl an Öffnungen ausgebildet, um Abgas hindurchzulassen. Die Maschengröße der Halteglieder 9 ist vorzugsweise größer als diejenige des Filtertuches des Beutelfilters. Als Aktivkohlefilter 2 kann auch Aktivkohlefaser verwendet werden, die zu plattenartiger Gestalt geformt ist.
Obwohl in Fig. 3 ein Aktivkohlefilter, welcher granulierte Aktivkohle verwendet, beispielsweise gezeigt ist, kann dieser Filter ersetzt werden durch eine Anordnung, in der Aktivkohlefaser 11 mit dem Filtertuch 10 des Beutelfilters verbunden ist, wie in Fig. 4 gezeigt, oder eine Anordnung in der Aktivkohlefaser 11 zwischen den Filtertüchern 10 des Beutelfilters eingelegt ist, wie in Fig. 5 gezeigt ist.
Fig. 1 ist eine Ansicht im Senkrechtquerschnitt eines Beispiels der Vorrichtung zur Abgasbehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung. Beutelförmige Filtertücher 1 sind innerhalb eines Gehäuses 13 aufgehängt, welches in Gestalt eines Zylinders mit einem unteren Teil in der Form eines umgekehrten Konus ausgebildet ist. Die beutelförmigen Filtertücher 1 sind mit granulierter Aktivkohle 8 gepackt, um einen Aktivkohlefilter zu bilden. Das Gehäuse 13 weist eine in seinem unteren Teil vorgesehene Abgaseinlaßöffnung 5 und eine in seinem oberen Teil vorgesehene Abgasauslaßöffnung 6 zum Austragen von gereinigtem Abgas in Richtung des Pfeiles B auf. Zusätzlich ist eine Staubentfernungsöffnung 7 in dem unteren Ende des Gehäuses 13 vorgesehen. Das Abgas, welches von der Einlaßöffnung 5 in das Gehäuse 13 hineinströmt, fließt durch die Filtertücher 1 zwecks Entfernung von Staub aus dem Abgas und fließt danach durch die granulierte Aktivkohle 8, wodurch schädliche Bestandteile wie Dioxin entfernt werden. Das gereinigte Abgas wird aus der Auslaßöffnung 6 ausgetragen.
In der Fig. 2, auf die Bezug genommen wird und die eine Ansicht im Senkrechtquerschnitt eines weiteren Beispiels der Vorrichtung zur Abgasbehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung ist, sind Filtertücher 1 an der Decke des Gehäuses 13 aufgehängt. Untere, zwischen den Filtertüchern 1 gebildete Öffnungen sind jeweils mit einem unteren Deckel 14 geschlossen, und die zwischen den Filtertüchern 1 gebildeten Räume sind mit granulierter Aktivkohle 8 gepackt, wodurch ein Aktivkohlefilter gebildet wird. Die Anordnungen der anderen Elemente sind im wesentlichen die gleichen wie diejenigen der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung zur Behandlung von Abgas.
In den in Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtungen zur Abgasbehandlung kann das Verfahren mit pulsierender Luft nicht zum Reinigen der Filtertücher 1 angewendet werden, weil diese mit der Aktivkohle 8 gepackt sind. Deshalb wird eine Rückströmung von Luft oder ein mechanisches Schütteln angewendet. Der durch Reinigen entfernte Staub wird in Richtung des Pfeiles C aus der Staubentfernungsöffnung 7 ausgetragen. Es hat sich bestätigt, daß die Lebensdauer von Aktivkohle zur Zeit 4 000 Stunden oder mehr beträgt. Demgemäß wird die Aktivkohle 8 anläßlich einer Routineinspektion ausgewechselt, die im allgemeinen zweimal im Jahr erfolgt.
Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Aktivkohlefilter an der Auslaßseite für gereinigtes Abgas des Filtertuches des Beutelfilters angeordnet. Demgemäß kann Dioxin im Abgas mit der Aktivkohle im Filter mit hoher Wirksamkeit entfernt werden. Somit ist es möglich, eine Vorrichtung zum Behandeln von Abgas vorzusehen, die kompakt ist und einen hohen Wirkungsgrad bei der Entfernung von Dioxin ergibt und die auch eine Denitrifikation durch Zugeben von Ammoniak zum Abgas an einer stromaufwärts des Beutelfilters liegenden Stelle ermöglicht.

Claims

Vorrichtung zur Abgasbehandlung, die einen Beutelfilter mit einem Filtertuch (1) zum Entfernen von Staub aus Abgas, eine Halterung, die das Filtertuch (1) hält, so daß Abgas durch den Beutelfilter hindurchströmt, um gereinigtes Abgas ausströmen zu lassen und einen entlang des Filtertuchs (1) des Beutelfilters an der Abgasauslaßseite des Beutelfilters angebrachten Aktivkohlefilter, umfaßt,

dadurch gekennzeichnet, daß das Filtertuch (1) in einem Gehäuse (13) aufgehängt und mit Aktivkohle (8) gepackt ist, um den Aktivkohlefilter zu bilden, und daß das Gehäuse (13) eine im unteren Bereich vorgesehene Abgaseinlaßöffnung (5) und eine im oberen Bereich vorgesehene Abgasauslaßöffnung (6) sowie eine im unteren Ende des Gehäuses (13) vorgesehene Staubentfernungsöffnung (7) besitzt.
2. Vorrichtung zur Abgasbehandlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohle (8) aus granulierter Aktivkohle und/oder Aktivkohlefaser besteht.
3. Vorrichtung zur Abgasbehandlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Öffnungen des beutelförmigen Filtertuchs (1) mit unteren Deckeln (14) verschlossen sind.
4. Vorrichtung zur Abgasbehandlung nach irgendeinem der Anspruche 1 bis 3, die in einem Abgasdurchlaß auf der Einlaßseite des Beutelfilters vorgesehene Mittel zum Versprühen von Ammoniak umfaßt.
5. Verwendung der Vorrichtung zur Abgasbehandlung nach irgendeinem der Anspruche 1 bis 4 zur Behandlung von Verbrennungsgas aus städtischen Müll- oder industriellen Abfallverbrennungs-Anlagen.