DE19715195A1 - Filtervorrichtung zum Ausfiltern von Feststoffteilchen aus einem gasförmigen Medium - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtervorrichtung zum Ausfiltern von Feststoffteilchen aus einem gasförmigen Medium, aufweisend:

• (a) ein Gehäuse,
• - in dem mindestens ein Filterelement angeordnet ist, das mit der Zuströmseite an einen Rohgasraum grenzt und mit der Abströmseite an einen Reingasraum grenzt,
• - und dem ein Sammelbehälter für die ausgefilterten Teilchen zugeordnet ist;
• (b) einen Zuström-Strömungsweg für das ungefilterte Medium zu dem Rohgasraum;
• (c) und einen Abström-Strömungsweg für das gefilterte Medium weg von dem Reingasraum.

Derartige Filtervorrichtungen sind bekannt. Wenn mit einer derartigen Filtervorrichtung ständig oder von Zeit zu Zeit ein gasförmiges Medium gefiltert werden soll, das für die Zuströmseite des mindestens einen Filterelements problematische Feststoffteilchen, insbesondere klebrige Teilchen, stark feuchte Teilchen, aufgrund erhöhter Temperatur teils flüssig gewordene Teilchen etc., enthält, kommt es aufgrund der Beschaffenheit der Teilchen dazu, daß diese an der Zuströmseite des mindestens einen Filterelements anhaften und großenteils beim nächsten Abreinigungsvorgang nicht ordnungsgemäß abgereinigt werden. Es kann zu einem Verschließen eines erheblichen Teils der Zuströmseite oder sogar der gesamten Zuströmseite des mindestens einen Filterelements kommen, wodurch die Funktion der Filtervorrichtung erheblich beeinträchtigt wird. Mindestens hat man mit einer erheblichen, durch Abreinigen nicht rückgängig zu machenden Vergrößerung der Druckdifferenz in der Filtervorrichtung und mit einer Verkleinerung der effektiven Filterfläche in der Filtervorrichtung zu kämpfen.

Man hat bereits daran gedacht, bei einem derartigen Umfeld ein Precoaten (ein auch in der deutschen Fachwelt eingebürgerter Begriff, der mit "Vorbeschichten" übersetzt werden kann) der Filterelemente vorzunehmen. Zum Precoaten wird insbesondere eine Schicht aus Precoatmaterial auf die Zuströmseite des betreffenden Filterelements aufgebracht, die die problematischen, auszufilternden Teilchen gleichsam abfängt, ehe sie auf die eigentliche Zuströmseite des betreffenden Filterelements gelangen. Beim Abreinigen wird in der Regel das Precoatmaterial mitsamt den etwaigen abgefangenen, ausgefilterten Teilchen abgereinigt. Vor dem nächsten Anfall problematischer, auszufilternder Teilchen sollte sinnvollerweise ein neues Precoaten erfolgen. Als Precoatmaterial eignen sich ganz besonders Feststoffteilchen, die klein genug sind, um eine wirksame "Abfangschicht" auszubilden, aber nicht so klein sind, daß sie einen übermäßigen, zusätzlichen Druckverlust an der Zuströmseite des betreffenden Filterelements mit sich bringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filtervorrichtung der eingangs genannten Art verfügbar zu machen, die eine integrierte, besonders einfach aufgebaute und im Funktionsablauf besonders unproblematische Precoateinrichtung beinhaltet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Filtervorrichtung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,

• (d) daß eine Leitung zum Transport von Precoatmaterial aus dem Sammelbehälter oder aus einem Vorratsbehälter, der mindestens im wesentlichen auf dem gleichen Innendruck wie der Sammelbehälter ist, in den Zuström-Strömungsweg vorgesehen ist.

Bei der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung wird entweder der Inhalt des Sammelbehälters oder der Inhalt eines Vorratsbehälters, der mindestens im wesentlichen auf dem gleichen Innendruck wie der Sammelbehälter ist, für das Precoatmaterial benutzt. Das Precoatmaterial kann entweder ein spezielles Material sein, das gezielt für die Precoataufgabe gewählt ist, z. B. fein gemahlener Kalkstein. Alternativ kann man als Precoatmaterial die beim Abreinigen des mindestens einen Filterelements anfallenden Teilchen hernehmen. Ferner kann man mit einer Zwischenmöglichkeit arbeiten, bei der als Precoatmaterial ein Gemisch von speziellen Precoat-Teilchen und von beim Abreinigen anfallenden Teilchen eingesetzt wird. Schließlich kann man auch zeitlich variabel arbeiten, also z. B. zeitlich anfangs mit reinen, speziellen Precoat-Teilchen, die im Lauf der Betriebszeit zunehmend durch die beim Abreinigen anfallenden Teilchen (die wiederum zum Teil auf der Zuströmseite des betreffenden Filterelements abgelagerte, spezielle Precoat-Teilchen enthalten) ersetzt werden. Eine periodische Neufüllung mit speziellen Precoat-Teilchen oder eine periodische Nachfüllung von speziellen Precoat-Teilchen zur Auffrischung des Precoatmaterials sind weitere Möglichkeiten.

Bei der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung wird das Precoatmaterial aus einem Raum (Sammelbehälter oder Vorratsbehälter) ausgetragen, der innenseitig unter einem statischen Druck steht, der mindestens im wesentlichen dem statischen Druck in dem Rohgasraum der Filtervorrichtung entspricht. Dieser statische Druck ist in der Regel etwas höher als der statische Druck in dem Zuström-Strömungsweg, weil dort ja normalerweise eine höhere Strömungsgeschwindigkeit herrscht als in dem Rohgasraum. Diese Verhältnisse bringen mit sich, daß das Precoatmaterial besonders unproblematisch durch die Leitung in den Zuström-Strömungsweg transportiert werden kann. Bewältigung großer Druckunterschiede und entsprechend komplizierte Absperrorgane hierfür sind nicht erforderlich.

Vorzugsweise ist der Vorratsbehälter in dem Sammelbehälter positioniert. Auf diese Weise läßt er sich ohne einschneidende Änderungen bei bestehenden oder nach existierenden Konstruktionsunterlagen gefertigten Filtervorrichtungen integrieren. Als ebenfalls günstige Alternative sei die Unterbringung in einer Art seitlichem Fortsatz des Vorratsbehälters, aber weggerückt von dem nicht mit beanspruchten, eigentlichen Sammelbehälter-Raum genannt.

Wenn der Vorratsbehälter vollständig oder teilweise im Sammelbehälter positioniert ist, kann man ihn vorzugsweise derart nach oben offen gestalten, daß beim Abreinigen des mindestens einen Filterelements ausgefilterte Teilchen zum Teil in den Vorratsbehälter gelangen. Es ergibt sich damit, wie weiter vorn bereits ausgeführt, ein allmähliches Ersetzen des anfänglichen Inhalts des Vorratsbehälters (normalerweise spezielle Precoat-Teilchen) mehr und mehr durch ausgefilterte Teilchen, die aus dem zu filternden Rohgas stammen. Auf die weiter vorn angesprochene Möglichkeit, den Vorratsbehälter von Zeit zu Zeit neu mit speziellen Precoat-Teilchen zu füllen, wird hier nochmals hingewiesen.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Ausmaß des Offenseins des Vorratsbehälters und/oder die Positionierung des Vorratsbehälters variierbar, um die Menge der beim Abreinigen in den Vorratsbehälter gelangenden Teilchen zu variieren. So kann man insbesondere mit einem variierbar weit zu öffnenden Deckel des Vorratsbehälters oder mit wechselbaren, oberen Abschlußplatten mit unterschiedlich großen Öffnungen des Vorratsbehälters oder mit einer variierbaren Positionierung mehr oder weniger weit herausgerückt in den weiter vorn erwähnten, seitlichen Fortsatz des Sammelbehälters arbeiten.

Insgesamt wird man in der Regel gemäß folgenden Überlegungen vorgehen: Wenn sich die aus dem Rohgas auszufilternden Teilchen einigermaßen gut zum Precoaten eignen, wird es häufig entbehrlich sein, einen Vorratsbehälter und spezielle Precoat-Teilchen vorzusehen. Wenn andererseits gute Precoat-Eigenschaften mit den aus dem Rohgas ausgefilterten Teilchen nicht gewährleistet sind oder wenn Precoaten gerade auch am Anfang des Filterns wichtig ist (um ein Zusetzen der Zuströmseite des betreffenden Filterelements gleich am Anfang zu verhindern), wird man zu einem Vorratsbehälter und speziellen Precoat- Teilchen greifen. Ein allmähliches Ersetzen spezieller Precoat-Teilchen durch beim Abreinigen anfallende Teilchen wird umso störender sein (und umso mehr durch periodisches Auffrischen mit speziellen Precoat- Teilchen oder durch Positionierung des Vorratsbehälters weggerückt von dem eigentlichen Auffangbehälter behoben werden müssen, je weniger geeignet die beim Abreinigen anfallenden Teilchen für das Precoaten sind (und sei es deshalb, weil sie besonders problematische ausgefilterte Teilchen, möglicherweise noch in erheblicher Menge, enthalten).

Zur Steigerung der Effizienz des Austragens von Precoatmaterial aus dem Sammelbehälter oder dem Vorratsbehälter ist vorzugsweise am Anfang der Leitung ein Injektor vorgesehen.

In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist in dem Sammelbehälter oder in dem Vorratsbehälter eine Fluidisierplatte vorgesehen, um das durch die Leitung auszutragende Precoatmaterial aufzulockern. Man kann vorsehen, dem Raum unter der Fluidisierplatte Druckluft zuzuführen.

Für das von Zeit zu Zeit erforderliche Abreinigen der Filterelemente in Filtervorrichtungen kommen hauptsächlich zwei Arten der Steuerung in Betracht, nämlich differenzdruckgesteuert und zeittaktgesteuert. Im erstgenannten Fall entscheidet der Differenzdruck zwischen dem Rohgasraum und dem Reingasraum darüber, ob ein Abreinigungsvorgang aktiviert wird, im zweitgenannten Fall der Ablauf einer bestimmten Zeit. Es versteht sich, daß vorgesehen sein kann, den Differenzdruck oder die Zeitdauer für das Aktivieren eines Abreinigungsvorgangs wählbar bzw. einstellbar zu machen.

Auch für die Länge des Abreinigungsvorgangs kommen hauptsächlich zwei Arten der Steuerung in Betracht, nämlich Steuerung über den Zeitraum des Abreinigungsvorgangs (wobei normalerweise ein gesamter Abreinigungsvorgang mehrere Abreinigungstakte hintereinander beinhaltet) und Steuerung über die Anzahl der Abreinigungszyklen oder Abreinigungstakte des betreffenden Abreinigungsvorgangs.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung weist die Filtervorrichtung eine Steuereinrichtung für den Precoatvorgang auf, mit der sich nach einem (vorzugsweise nach jedem) Abreinigungsvorgang eine Precoatphase, vorzugsweise für einen bestimmten Zeitraum, aktivieren läßt Mittels dieser Steuereinrichtung läßt sich also das Precoaten nach dem Abreinigen immer wieder erneuern.

Alternativ, und ebenfalls bevorzugt, kann man eine Steuereinrichtung vorsehen, mit der sich Precoatvorgänge quasi unabhängig von den Abreinigungsvorgängen aktivieren lassen, und zwar entweder zeittaktgesteuert diskontinuierlich (also z. B. alle x min einer neuer Precoatvorgang, der seinerseits für y min anhält) oder auch kontinuierlich. Diese Steuerungen der Precoatvorgänge kommen ganz besonders in Betracht, wenn das mindestens eine Filterelement zeittaktgesteuert, insbesondere mit relativ hoher Frequenz, also normalerweise recht häufig und deutlich vor Erreichen eines hohen Differenzdrucks, abgereinigt wird.

Es wird darauf hingewiesen, daß sich die erfindungsgemäße Integration einer Precoateinrichtung besonders gut zur Nachrüstung bestehender Filtervorrichtungen oder zum Einbau ohne einschneidende konstruktive Änderungen an der Filtervorrichtung eignet. Es ist ferner möglich, daß ein Verwender der Filtervorrichtung die Precoateinrichtung nur dann nutzt oder einschaltet oder durch Einsetzen des Vorratsbehälters möglich macht, wenn er eine Filteraufgabe zu bewältigen hat, bei der im eingangs angesprochenen Sinn problematische, ausgefilterte Teilchen anfallen. Der Verwender hat außerdem die Möglichkeit, zwischen Betrieb mit Precoateinrichtung und Betrieb ohne Precoateinrichtung zu variieren.

Die Erfindung und Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand eines schematisiert zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine geschnittene Filtervorrichtung in Seitenansicht;

Fig. 2 die Filtervorrichtung von Fig. I in Ansicht von unten.

Die Hauptbestandteile der gezeichneten Filtervorrichtung 2 sind ein Gehäuse 4, eine Mehrzahl von darin angeordneten Filterelementen 6, ein dem Gehäuse 4 unten zugeordneter Sammelraum 8, ein Zuström- Strömungsweg 10, ein Abström-Strömungsweg 12 und eine weiter unten noch genauer zu beschreibende, integrierte Precoateinrichtung. In dem Abström-Strömungsweg 12 oder in dem weiter unten angesprochenen Reingasraum 18 ist ein nicht eingezeichnetes, übliches Sauggebläse vorhanden. Die Bestandteile des üblichen Systems zum Abreinigen der Filterelemente 6 mit jeweils kurzzeitigem Luftstoß entgegen der sonstigen Strömungsrichtung des gasförmigen Mediums durch die Filtervorrichtung 2 sind nicht eingezeichnet, ferner nicht die Steuerung für die Abreinigungsvorgänge und für die Precoatvorgänge.

Das Gehäuse 4, ohne den Sammelraum 8 betrachtet, hat im wesentlichen quaderförmige Gestalt. Über einen trichterartigen Übergangsbereich 14 in Gestalt eines umgekehrten Pyramidenstumpfes (alternativ umgekehrter Kegelstumpf) ist der Sammelbehälter 8 angeschlossen, der ebenfalls quaderförmige Gestalt (alternativ zylindrische Gestalt) hat, aber deutlich kleiner als das eigentliche Gehäuse 4. Der Sammelraum 8 ist - mit Ausnahme einer später zu beschreibenden Leitungsdurchführung - unten geschlossen, kann aber zur Entleerung vom Übergangsbereich 14 abgenommen werden.

Mehrere Filterelemente 6, im gezeichneten Beispiel acht Filterelemente 6, sind im Inneren des Gehäuses 4 in Parallelanordnung (siehe Fig. 2) angeordnet. Die Filterelemente haben - grob gesprochen - jeweils die Gestalt eines schmalen Kastens, bei dem die obere der insgesamt sechs Seiten offen ist. Die Filterelemente 6 sind jeweils oben an einer horizontalen Trennwand 16 des Gehäuses 4 befestigt, wobei das "Kasteninnere" jedes Filterelements 6 über eine entsprechende Öffnung in der Trennwand 16 mit dem oberhalb der Trennwand 16 befindlichen Reingasraum 18 der Filtervorrichtung in Verbindung steht. Unterhalb der Trennwand 16 befindet sich der Rohgasraum 20 der Filtervorrichtung 2. Die Filterelemente 6 sind jeweils mit ihren "Kastenaußenseiten" Begrenzungen des Rohgasraums 20 und mit ihren "Kasteninnenseiten" Begrenzungen des Reingasraums 18. Während des Filterns baut sich auf den Kastenaußenseiten der Filterelemente 6 eine in der Dicke allmählich zunehmende Schicht aus ausgefilterten Teilchen (nicht eingezeichnet) auf. Beim angesprochenen Abreinigen fallen die ausgefilterten Teilchen nach unten in den Sammelraum 8.

Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel ist zentral im Inneren des Sammelbehälters 8 ein Vorratsbehälter 22 befestigt. In der Nähe seines unteren Bodens, aber beabstandet von diesem, ist in dem Vorratsbehälter 22 eine waagerechte Fluidisierplatte 24 angeordnet.

Ein Stück oberhalb der Fluidisierplatte 24 befindet sich ein waagerecht ausgerichteter Injektor 28, der den Anfang einer aus dem Inneren des Vorratsbehälters 22 durch die Wand des Sammelbehälters 8 hinausführenden Leitung 30 bildet, mit zugeordneter Treibdüse 26. Die Leitung 30 mündet mit ihrem anderen Ende etwas vor dem Gehäuse 4 der Filtervorrichtung 2 in den Zuström-Strömungsweg 10. Der Vorratsbehälter 22 ist oben offen, so daß ein Teil der beim Abreinigen der Filterelemente 6 herabfallenden Teilchen in den Vorratsbehälter 22 gelangt.

Die Treibdüse 26 ist an eine Druckluftleitung 29 angeschlossen, von der auch eine Verbindungsleitung 27 zu dem Raum zwischen dem Boden des Vorratsbehälters 22 und der Fluidisierplatte 24 führt.

Wenn die Precoateinrichtung aktiviert wird, z. B. durch Öffnen eines Ventils in der Druckluftleitung 29, werden die in dem Vorratsbehälter 22 im Bereich des Injektors 28 befindlichen Teilchen mittels der durch die Fluidisierplatte 27 strömenden Druckluft aufgelockert und durch den Injektor 28 und die Leitung 30 in einer bestimmten Menge pro Zeiteinheit ausgetragen. Die ausgetragenen Teilchen gelangen in den Strom des zu filternden Mediums in dem Zuström-Strömungsweg 10 und gelangen infolgedessen auf die Zuströmoberflächen der Filterelemente 6.

Bei nicht zum Zusammenbacken neigenden Teilchen ist die Fluidisierplatte 24 entbehrlich. Bei unproblematisch durch die Leitung 30 austragbaren Teilchen ist der Injektor 28 entbehrlich.

Da der Vorratsbehälter 22 eine insgesamt offene Oberseite hat, wird er kräftig durch beim Abreinigen anfallende Teilchen aufgefüllt. Wenn man dies nicht möchte, kann man z. B. einen teilweise verschließenden Deckel oder einen oberen Abschluß mit Öffnungen oder sogar einen gänzlich überdeckenden Deckel nur mit kleinen Belüftungsöffnungen zum Druckausgleich vorsehen. Eine andere Variante ist in Fig. 2 in gestrichelten Linien eingezeichnet. Bei dieser Variante ist der Vorratsbehälter 22 in einem seitlichen Fortsatz 32 des Vorratsraums 8 untergebracht, wobei seine Oberseite von einer mit Abstand darüber hinwegführenden Schrägfläche des Übergangsbereichs 14 überdeckt wird, aber dennoch zum Fortsatz 32 und damit zum Inneren des Sammelbehälters 8 zum Zweck des Druckausgleichs offen ist. Bei dieser Variante kann man wählen, ob man den Vorratsbehälter 22 insgesamt oder ein größeres Stück weit oder ein kleineres Stück weit oder überhaupt nicht mit seiner offenen Oberseite in den nach oben offenen Schachtraum des Sammelbehälters 8 hineinrückt. Das Ausmaß des Hineinrückens bestimmt darüber, ob und ein wie großer Teil der beim Abreinigen herabfallenden, ausgefilterten Teilchen in den Vorratsbehälter 22 gelangt.

Als Alternative kann man gänzlich ohne Vorratsbehälter 22 arbeiten. Die Leitung 30, ggf. mit Injektor 28, mündet dann im Inneren des Sammelbehälters 8.

Claims (8)

1. Filtervorrichtung zum Ausfiltern von Feststoffteilchen aus einem gasförmigen Medium, aufweisend:

• (a) ein Gehäuse (4),
  • - in dem mindestens ein Filterelement (6) angeordnet ist, das mit der Zuströmseite an einen Rohgasraum (20) grenzt und mit der Abströmseite an einen Reingasraum (18) grenzt,
  • - und dem ein Sammelbehälter (8) für die ausgefilterten Teilchen zugeordnet ist;
• (b) einen Zuström-Strömungsweg (10) für das ungefilterte Medium zu dem Rohgasraum (20);
• (c) und einen Abström-Strömungsweg (12) für das gefilterte Medium weg von dem Reingasraum (18), dadurch gekennzeichnet,
• (d) daß eine Leitung (30) zum Transport von Precoatmaterial aus dem Sammelbehälter (8) oder aus einem Vorratsbehälter (22), der mindestens im wesentlichen auf dem gleichen Innendruck wie der Sammelbehälter (8) ist, in den Zuström-Strömungsweg (10) vorgesehen ist.

2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (22) in dem Sammelbehälter (8) positioniert ist.

3. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (22) nach oben derart offen ist, daß beim Abreinigen des mindestens einen Filterelements (6) ausgefilterte Teilchen zum Teil in den Vorratsbehälter (22) gelangen.

4. Filtervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausmaß des Offenseins des Vorratsbehälters (22) und/oder die Positionierung des Vorratsbehälters (22) variierbar ist, um die Menge der beim Abreinigen in den Vorratsbehälter (22) gelangenden Teilchen zu variieren.

5. Filtervorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Anfang der Leitung (30) zum Transport von Precoatmaterial in dem Sammelbehälter (8) oder in dem Vorratsbehälter (22) ein Injektor (28) zum Austragen von Precoatmaterial vorgesehen ist.

6. Filtervorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Sammelbehälter (8) eine Fluidisierplatte (24) vorgesehen ist, um das durch die Leitung (30) auszutragende Precoatmaterial aufzulockern.

7. Filtervorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung für den Precoatvorgang, mit der sich nach einem Abreinigungsvorgang eine Precoatphase, vorzugsweise für einen bestimmten Zeitraum, aktivieren läßt.

8. Filtervorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung, mit der sich Precoatvorgänge, entweder zeittaktgesteuert diskontinuierlich oder kontinuierlich, aktivieren lassen.