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Dokumentenidentifikation DE19917168A1 26.10.2000
Titel Verfahren zum Abreinigen von Filtern
Anmelder Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, 76133 Karlsruhe, DE
Erfinder Leibold, Hans, 76316 Malsch, DE
DE-Anmeldedatum 16.04.1999
DE-Aktenzeichen 19917168
Offenlegungstag 26.10.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.10.2000
IPC-Hauptklasse B01D 46/52
IPC-Nebenklasse B01D 46/42   
Zusammenfassung Ein Verfahren zum Abreinigen von durch Rohgas einseitig angeströmten Filtern, z. B. flächigen Schwebstofffiltern aus gefaltetem Filtermaterial wie Kassettenfiltern durch Rückspülen des Filters von der Reingasseite her, wobei der zum Rückspülen erforderliche Spülgasstrom oder Spülluft vom Reingasraum hinter dem Filter her unter Absperren desselben durch den Filter geführt wird. Dabei erfolgt das Absperren durch einen strömungsdynamischen Schalter ohne bewegliche Teile, dessen Durchlaß durch den an ihm vom Reingasraum her wechselweise anliegenden niedrigeren Prozessdruck freigegeben und durch den höheren Rückspüldruck gesperrt wird. Als Materialien für den strömungsdynamischen Schalter werden Glasfaser-, Kunststofffaser- und Metallfaservliese oder Gewebe aus denselben Materialien oder Kunststoff-, Metallsintermaterialien oder Kunststoff- oder Metalllochmasken mit regelmäßiger oder statistischer Lochung oder Schaumstoffe verwendet.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abreinigen von durch Rohgas einseitig angeströmten Filtern, z. B. flächigen Schwebstoffiltern aus gefaltetem Filtermaterial wie Kassettenfiltern durch Rückspülen des Filters von der Reingasseite her, wobei der zum Rückspülen erforderliche Spülgasstrom vom Reingasraum hinter dem Filter her unter Absperren desselben durch den Filter geführt wird, sowie eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens.

Dabei befaßt sie sich speziell mit der Reinigung von Kompakt-Luftfiltern im eingebauten Zustand. Abreinigungseinheiten, die nach dem gleichen Prinzip funktionieren, weisen üblicherweise einen beweglichen Balken auf, der auf der Reingasseite über das Filterelement geführt wird und dabei ganz oder teilweise zum Filterelement hin abgedichtet ist. Dieser Balken wird direkt oder indirekt angetrieben, wobei vorwiegend mechanische und pneumatische Antriebseinheiten eingesetzt werden. Eine weitere Einrichtung zum Abreinigen besteht in der Anordnung von Rund- oder Schlitzdüsensystemen auf der Reingasseite des Filterelementes, bekannt aus der Schlauch- und Taschenfiltertechnik.

Solche Abreinigungseinrichtungen sind jedoch relativ störanfällig und erfordern einen unverhältnismäßig hohen konstruktiven und apparatetechnischen Aufwand. Kritisch ist die Abdichtung zum Filterelement hin, die über eine flexible Dichtung erzielt wird und einem hohen Verschleiß unterworfen ist. Durch die Führung des beweglichen Balkens muß gleichzeitig eine hohe Dichtkraft aufgebracht werden, was den Verschleiß zusätzlich begünstigt. Die gesamte Konstruktion muß im Blick auf die hohe Zahl der Abreinigungszyklen sehr robust ausgeführt werden. Sie wird dadurch schwer, so daß hohe Vortriebskräfte notwendig werden, ist daher teuer und für die Abreinigung großer Filterelemente sehr aufwendig. Man versucht deshalb, mehrere Filterelemente abzureinigen, wodurch jedoch die je Filterelement zur Verfügung stehende Spülluftmenge verringert wird. Durch die Verwendung beweglicher Teile für den Vortrieb des Balkens ist außerdem die Einsatztemperatur weit unter die mögliche Einsatztemperatur der Filtermaterialien begrenzt.

Die Ausführung mit starren Düsen erfordert bei großen Filtersystemen einen unvertretbar hohen konstruktiven und baulichen Aufwand, insbesondere bei tiefgefalteten Filtern mit 50 und mehr Falten je Filterkassette. Da eine direkte Ankoppelung der Reinigungseinheit an das Filter fehlt, können nur niedrige Abreinigungsintensitäten erzeugt werden.

Davon ausgehend hat die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, ein Verfahren zum Abreinigen von kassettenförmigen Schwebstoffiltern und Filtern ähnlichen Aufbaues unter Verzicht auf bewegliche störanfällige Teile zu schaffen.

Zur Lösung der Aufgabe schlägt die vorliegende Erfindung die Merkmale vor, die im kennzeichenden Teil des Patentanspruches 1 angeführt sind. Weitere erfindungsgemäße Merkmale sind in den kennzeichnenden Merkmalen der Unteransprüche zu sehen.

Die Erfindung gibt somit ein Verfahren an, mittels welchem die genannten Filter ohne bewegliche Teile auf einfache Art abgereinigt werden können. Große Filtereinheiten können somit extrem kompakt und wirtschaftlich aufgebaut werden, was den Einsatz abreinigbarer Schwebstoffilter zum Beispiel im Kraftwerksbereich ermöglicht, in dem Schwebstoffilter bisher aus Kostengründen nicht zum Einsatz kommen.

Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden im folgenden und anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

die Fig. 1 den Schnitt durch ein Filterelement, mit welchem das neue Verfahren ausgeübt wird, die Fig. 2 die Draufsicht auf die Spüllufteinheit der Fig. 1 um 90° gedreht und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht mit abgehobenem strömungsdynamischem Schalter.

In dem dargestellten Filtersystem wird ein Verfahren zum Abreinigen von durch Rohgas einseitig angeströmten Filtern, z. B. flächigen Schwebstoffiltern aus gefaltetem Filtermaterial wie Kassettenfiltern durch Rückspülen des Filters von der Reingasseite her ausgeübt. Dabei wird die zum Rückspülen erforderliche Spülluft vom Reingasraum hinter dem Filter her unter Absperren desselben durch den Filter geführt. Neu und besonders ist bei diesem Verfahren, daß das Absperren des Reingasraumes nach der Abluftseite durch einen strömungsdynamischen Schalter 6 ohne bewegliche Teile erfolgt, dessen Durchlaß durch den an ihm vom Reingasraum 8 bzw. der später beschriebenen Kammern 12 her wechselweise anliegenden niedrigeren Prozessdruck freigegeben und durch den höheren Rückspüldruck gesperrt wird. Dabei wird die Abreinigung unter Prozeßdruck mit einem Rückspüldruck durchgeführt, der höher als der Prozeßdruck ist. Das Rückspülmedium kann dabei vorteilhafterweise impulsweise eingeleitet werden. Der die Durchlässigkeit des strömungsdynamischen Schalters 6 bestimmende Druckverlust liegt im Bereich von 100 bis 250 Pa bei 2,5 cm/sec Strömungsgeschwindigkeit.

Das Filtersystem besteht gemäß den Figuren aus einem Kassettenfilter 1, aufgebaut aus einem Rahmen 2, in den ein Faltenpack 3 des Filtermateriales dicht eingesetzt ist. Dieser Faltenpack 3 kann zur Stabilisierung separate Abstandshalter aufweisen oder auch selbsttragend ausgeführt sein. Oberhalb des Kassettenfilters 1, auf der Reingasseite 8, ist eine Spüllufteinheit 5 angeordnet, die die Spülluft 14 auf die einzelnen Falten des Faltenpackes 3 verteilt. Die Spüllufteinheit 5 kann eine separate Einheit oder auch integraler Bestandteil des Kassettenfilters 1 sein. Sie besteht aus den Kammerwänden 13, die zum Kassettenfilter 1 hin dichtend mit den Faltenenden 11 abschließen. Zur Reingasseite 8 sind sie dichtend mit dem oben erwähnten strömungsdynamischen Schalter 6 verbunden und bilden zum Kassettenfilter 1 hin Kammern 12. Diese Kammern 12 gehören ebenfalls zur Reingasseite 8 bzw. dem Reingasraum. An beiden Stirnseiten werden die Kammern 12 durch separat schaltbare Öffnungen 15 (siehe die Fig. 3) oder durch Lochleisten begrenzt, die die innere Wand der Spülluftverteiler 9 bilden. Diese sind in der Fig. 2 dargestellt und führen die Spülluft seitlich (in der Fig. 1 von vorn und hinten) zu. Bei der Ausführung mit Lochleisten gemäß der Fig. 3 sind innerhalb der Spülluftverteiler 9 selbstdichtende bewegliche Bänder, Leisten oder umlaufende Riemen 10 so ausgeführt, daß eine Aussparung 16 nacheinander mit sämtlichen Öffnungen 15 der Lochleiste in Deckung gebracht werden kann, während gleichzeitig die übrigen der Öffnungen 15 verschlossen werden. Durch nicht dargestellte Steuerelemente werden in beiden Spülluftverteilern 9 jeweils die zu einer Falte des Faltenpackes 3 gehörigen Öffnungen 15 freigegeben, so daß die Spülluft in die eine freigebende Falte einströmen kann.

Während des Filtrationsvorganges sind sämtliche Öffnungen 15 zu den Spülluftverteilern 9 geschlossen. Das zu reinigende Gas tritt auf der Rohgasseite 7 in das Faltenpack 3 ein und durchströmt das Filtermedium 4, wobei der Staub auf der Rohgasseite 7 des Filtermediums 4 abgeschieden wird. Das gereinigte Gas gelangt durch die reingasseitigen Falten des Filterpackes 3 in die Kammern 12 und verläßt das Filter durch den strömungsdynamischen Schalter 6.

Bei der Abreinigung werden nun beidseitige Öffnungen 15 zur ersten, dem Rahmen 2 benachbarten Falte freigegeben. Die Spülluft oder ein Spülgas 14 strömt von hier aus in die zugehörige der Kammern 12 und in die darunterliegende reingasseitige Falte. Infolge der Durchströmungswiderstände von Filtermedium 4 und Fasermedium des strömungsdynamischen Schalters 6 baut sich in Kammer 12 und jeweils zugehöriger Falte ein Überdruck auf. Die Strömungsrichtung durch das Filtermedium 4 kehrt sich um und der außen angelagerte Staub wird abgelöst und ausgetragen. Die Strömungswiderstände von dem Filtermedium 4 und dem strömungsdynamischen Schalter 6 sind so aufeinander abgestimmt, daß unter Abreinigungsbedingungen maximal 10% des gesamten Spülgases durch den strömungsdynamischen Schalter 6 als Verlustströmung verloren gehen. Natürlich weist der strömungsdynamische Schalter 6 eine höhere Durchlässigkeit als der abzureinigende Filter auf. Durch eine geeignete Ausführung des strömungsdynamischen Schalters 6 mit druckabhängigem, variablen Strömungswiderstand kann der Leckvolumenstrom nahezu völlig unterbunden werden. Das Fasermedium bzw. Gewebe des strömungsdynamischen Schalters 6 wirkt damit als Strömungsschalter, der während der Abreinigung sperrt und unter Filtrationsbedingungen vollen Durchgang hat. Der Strömungswiderstand wird vorzugsweise so gewählt, daß der zusätzliche Druckverlust während der Filtration bei typischen Filtrationsgeschwindigkeiten von 2,5 cm/s höchstens 30% beträgt.

Als Materialien für den strömungsdynamischen Schalter 6 kommen Glasfaser-, Kunststoffaser- und Metallfaservliese sowie Gewebe aus denselben Materialien in Frage. Ebenso sind Kunststoff- oder Metallsintermaterialien und Kunststoff- oder Metallochmasken mit regelmäßiger oder statistischer Lochung sowie Schaummaterialien geeignet. Ebenso sind Kombinationen von verschiedenen oder mehreren dieser Materialien möglich. Der Filterbetrieb erfolgt bei Umgebungsdruck, der Abreinigungs- oder Spüldruck liegt im Bereich von 50-100 mbar Überdruck. Bezugszeichenliste 1 Kassettenfilter

2 Rahmen

3 Faltenpack

4 Filtermedium

5 Spüllufteinheit

6 strömungsdynamischer Schalter

7 Rohgasseite

8 Reingasseite

9 Spülluftverteiler

10 umlaufender Riemen

11 Faltenenden

12 Kammern

13 Kammerwände

14 Spülluft

15 Öffnungen

16 Aussparung


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Abreinigen von durch Rohgas einseitig angeströmten Filtern, z. B. flächigen Schwebstoffiltern aus gefaltetem Filtermaterial wie Kassettenfiltern durch Rückspülen des Filters von der Reingasseite her, wobei der zum Rückspülen erforderliche Spülgasstrom oder Spülluft vom Reingasraum hinter dem Filter her unter Absperren desselben durch den Filter geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperren durch einen strömungsdynamischen Schalter (6) ohne bewegliche Teile erfolgt, dessen Durchlaß durch den an ihm vom Reingasraum (8, 12) her wechselweise anliegenden niedrigeren Prozessdruck freigegeben und durch den höheren Rückspüldruck gesperrt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Materialien für den strömungsdynamischen Schalter (6) Glasfaser-, Kunststoffaser- und Metallfaservliese oder Gewebe aus denselben Materialien oder Kunststoff-, Metallsintermaterialien oder Kunststoff- oder Metallochmasken mit regelmäßiger oder statistischer Lochung oder Schaumstoffe verwendet werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der strömungsdynamische Schalter (6) eine höhere Durchlässigkeit als der abzureinigende Filter (1) aufweist.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abreinigung unter Prozeßdruck mit einem Rückspüldruck durchgeführt wird, der höher ist als der Prozeßdruck.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückspülmedium impulsweise eingeleitet wird.
  6. 6. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit mindestens einem flachen Filterelement, z. B. einem Kassettenfilter, wobei der Reingasraum mindestens eine Abluftöffnung und eine Anschlußleitung für Spülluft aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Filterelement (1) ein strömungsdynamischer Schalter (6) ohne bewegliche Teile angeordnet ist, dessen Durchlaß wechselweise durch den an ihm vom Reingasraum (8, 12) her anliegenden niedrigeren Prozessdruck freigegeben und durch den höheren Rückspüldruck gesperrt wird.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der die Durchlässigkeit des Schalters (6) bestimmende Druckverlust im Bereich von 30 bis 60 Pa bei 2,5 cm/sec Strömungsgeschwindigkeit liegt.






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