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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Filtration von partikelförmigen
Schadstoffen enthaltenden Gasen.
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Eine derartige Vorrichtung ist aus
der
DE 100 02 584
A1 bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist zur Filtration von
Schadstoffen enthaltenden Gasen ein in einem Behälter angeordneter Filter vorgesehen,
welcher zu vorgegebenen Zeiten abgereinigt wird, wobei die vom Filter
abgeschiedenen Schadstoffe in einem Entsorgungsbehälter gesammelt
und dann wieder den zu reinigenden Gasen zugeführt werden. Dabei sind die
Schadstoffe hauptsächlich
von feinen Stäuben
gebildet, welche am Filter Agglomerate bilden. Diese Agglomerate
werden als solche vom Filter abgeschieden und im Entsorgungsbehälter gesammelt. Die
so gesammelten Agglomerate werden den zu reinigenden Gasen wieder
zugeführt
und lagern sich am Filter in Form einer Filterhilfsschicht ab, an
welcher dann die feinen Stäube
im zu reinigenden Gas abgelagert werden.
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Die Filterhilfsschicht bildet eine
lockere, gut abreinigbare Schicht, an welcher die in den zu reinigenden
Gasen befindlichen feinen Stäube
effizient abgeschieden werden, so dass nicht agglomerierte feine
Stäube
nicht mehr in den Filter eindringen und adnasive Stäube nicht
an der Filteroberfläche
anhaften können.
Der Filter wird somit vor unerwünschten Verschmutzungen
weitgehend geschützt,
was zu einem geringeren Reinigungsaufwand des Filters und dadurch
zu einer erhöhten
Leistung der Filtrationsanlage führt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine
Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass
deren Funktionalität
bei möglichst
geringem konstruktiven Aufwand verbessert wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind die
Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen
und zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur Filtration
von partikelförmigen
Schadstoffen enthaltenden Gasen. Diese Vorrichtung weist wenigstens einen
als Filterpatrone ausgebildeten Filter zur Abscheidung der Schadstoffe
aus einem Rohgasstrom auf. Ebenso beinhaltet die erfindungsgemäße Vorrichtung
eine Abreinigungseinheit zur Abreinigung des Filters und eine Rückführeinheit,
mittels derer bei der Abreinigung vom Filter abgelöste Schadstoffe diesem
zur Bildung einer Filterhilfsschicht wieder zuführbar sind.
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Durch den Einsatz von als Filterpatronen ausgebildeten
Filtern wird auf überraschend
einfache Weise die Filterfunktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung
erheblich verbessert.
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Insbesondere bei der Filtration von
in Laserstrahlschneidanlagen und Schweißanlagen anfallenden partikelförmigen Schadstoffen
werden mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sehr gute Ergebnisse bei der Schadstoff Filtration erzielt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen
einzelnen als Filterpatrone ausgebildeten Filter oder eine Mehrfachanordnung
derartiger Filter auf. Zur Ausbildung einer aus Agglomeraten von
Schadstoffen bestehenden Filterhilfsschicht an dem oder den Filtern
weist die erfindungsgemäße Vorrichtung generell
eine Rückführeinheit
auf, mittels derer Schadstoffe, die mit der Abreinigungseinheit
von dem oder den Filtern abgelöst
werden, diesen wieder zuge führt
werden. Durch diese Rückführung der Schadstoffe
wird an dem oder den Filtern eine lockere, gut abreinigbare Filterhilfsschicht
bestehend aus agglomerierten Schadstoffen generiert, welche nicht nur
die aktiven Filterflächen
schützt,
sondern zu einer signifikanten Verbesserung der Filtrationswirkung führt.
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Die Rückführeinheit kann mit dem jeweiligen Filter
ein geschlossenes System bilden, wobei die Systemkomponenten oft
in einem gemeinsamen Behälter
integriert sind. Die Systemkomponenten weisen gemäß einer
ersten Ausführungsform
neben dem Filter und der Abreinigungseinheit einen Entsorgungsbehälter auf,
in welchem die vom Filter mittels der Abreinigungseinheit abgelösten Schadstoffe
gesammelt werden. In diesem Fall besteht die Rückführeinheit im Wesentlichen aus
wenigstens einer Dosierdüse,
mittels derer Druckluft oder andere Gase in den Entsorgungsbehälter eingeblasen
werden. Dadurch werden die Schadstoffe im Entsorgungsbehälter aufgewirbelt
und so wieder dem Filter, zweckmäßigerweise über den
Rohgasstrom, mit den zu filtrierenden Schadstoffen zugeführt.
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Diese Ausführungsform zeichnet sich durch ihren
kompakten und kostengünstigen
Aufbau aus.
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Die vorgenannte Ausführungsform
kann vorteilhaft derart abgewandelt werden, dass anstelle eines
Entsorgungsbehälters
mit einer zugeordneten Dosierdüse
eine Injektoreinheit oder eine Gebläseeinheit als Rückführeinheit
eingesetzt wird. Bei diesen Ausgestaltungen werden mittels der Abreinigungseinheit
vom Filter abgelöste
Schadstoffe ohne Umweg über
einen Entsorgungsbehälter
in einem geschlossenen Kreislauf wieder dem Filter zugeführt, wobei
vorzugsweise die Schadstoffe wiederum in den Rohgasstrom eingeführt werden,
welcher dem Filter zugeführt
wird. Diese Ausgestaltungen zeichnen sich durch eine besonders gut
kontrollierte Rückführung der
Schadstoffe zum Filter aus.
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Insbesondere kann hier die Menge
der rückgeführten Schadstoffe
pro Zeiteinheit genau und reproduzierbar vorgegeben werden.
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Gemäß einer zweiten Variante der
Erfindung kann eine Rückführeinheit
als externe Systemkomponente der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen
sein. In diesem Fall ist dem Behälter,
in welchem der Filter und die Abreinigungseinheit integriert sind,
zweckmäßigerweise
eine externe Dosiereinheit als Rückführeinheit
zugeordnet. Die Variante weist einen modularen Aufbau auf. Bei dieser
Variante kann die Rückführeinheit
insbesondere als modulare Einheit an bestehenden Filteranlagen nachgerüstet werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung können
den mit der Rückführeinheit
zum Filter rückgeführten Schadstoffen
Filtrationshilfsstoffe zugeführt
werden. Derartige Filtrationshilfsstoffe fördern die Bildung der Filterhilfsschicht
am Filter und erhöhen
so den Abscheidegrad von Schadstoffen am Filter. Zudem bewirken
die Filtrationshilfsstoffe einen zusätzlichen Schutz der aktiven
Filterflächen. Schließlich fördern die
Filtrationshilfsstoffe das Ablösen
der Schadstoffe vom Filter bei dessen Abreinigung mit der Abreinigungseinheit.
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Die Erfindung wird im Nachstehenden
anhand der Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
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1:
Schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung
zur Filtration von Gasen.
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2:
Schematische Darstellung einer Filterpatrone für die Vorrichtung gemäß 1.
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3:
Schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung
zur Filtration von Gasen.
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4:
Schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung
zur Filtration von Gasen.
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1 zeigt
eine Vorrichtung 1 zur Filtration von Schadstoffe enthaltenden
Gasen. Die zu reinigenden Gase enthalten partikelförmige, insbesondere
staubförmige
oder pulverförmige
Schadstoffe. Die Vorrichtung 1 ist als Entstaubungsanlage
ausgebildet, wobei die zu reinigenden Gase einem Filter 2 zugeführt werden,
welcher in einem Behälter 3 angeordnet
ist, dem sogenannten Entstauber. Der Filter 2 ist von einer
Filterpatrone gebildet.
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2 zeigt
schematisch den Aufbau eines als Filterpatrone ausgebildeten Filters 2 für die Vorrichtung 1 gemäß 1. Die Filterpatrone weist
einen im Wesentlichen hohlzylindrischen oder hohlelliptischen Grundkörper auf.
Auf dem Boden 2a der Filterpatrone ist ein Filtermedium 2b gelagert,
welches die Mantelfläche
der Filterpatrone bildet. Das Filtermedium 2b besteht typischerweise
aus einem Papier- oder Textilfilter. In der Decke 2c der
Filterpatrone ist ein Reinluftauslass 2d vorgesehen.
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Während
des Betriebs der Vorrichtung 1 wird der Rohgasstrom mit
den partikelförmigen
Schadstoffen zugeführt,
so dass dieser das Filtermedium 2b durchsetzt. Der dabei
in das Innere der Filterpatrone geführte gereinigte Rohgasstrom
wird dann über
den Reinluftauslass aus der Filterpatrone ausgeführt.
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Die schadstoffhaltigen Gase werden über eine
Rohrleitung 4 dem Behälter 3 als
Rohgasstrom zugeführt.
Der Rohgasstrom ist in 1 mit
Rm bezeichnet. Die Rohrleitung 4 mündet in
einer Seitenwand in der Höhe
des Filters 2 in den Behälter 3 ein, so dass
die zu reinigenden Gase dem Filter 2 seitlich zugeführt werden.
Im vorliegenden Beispiel ist ein einzelner Filter 2 vorgesehen.
Prinzipiell können auch
Anordnungen von mehreren Filtern 2 vorgesehen sein.
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Die im Filter 2 gereinigten
Gase werden als Reingasstrom über
eine weitere Rohrleitung 5 aus dem Behälter 3 ausgeleitet.
Der Reingasstrom ist in 1 mit
Rout bezeichnet. Die gereinigten Gase werden
mittels eines Ventilators 6 in die Rohrleitung 5, die
an der Oberseite des Behälters 3 ausmündet, eingeblasen.
Alternativ kann der Reingasstrom ohne Rohrleitung 5 frei
ausgeblasen werden.
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Während
des Betriebs der Vorrichtung 1 lagern sich laufend Schadstoffe
aus dem Rohgasstrom am Filter 2 an. Um die Funktionsfähigkeit
des Filters 2 aufrechtzuerhalten, wird dieser vorzugsweise
während
vorgegebener Zeitintervalle mittels einer Abreinigungseinheit 7 abgereinigt.
Die Abreinigungseinheit 7 weist im vorliegenden Fall einen
im Behälter 3 angeordneten
Drucklufttank auf, der über
einen Druckluftanschluss 8 mit Druckluft versorgt ist.
Vom Drucklufttank führt über ein
nicht gesondert dargestelltes, von einer Steuereinheit gesteuertes
Magnetventil eine Zuleitung zum Reinluftauslass der Filterpatrone.
Zur Abreinigung der Filterpatrone wird die Abreinigungseinheit 7 mittels
der Steuereinheit, die zweckmäßigerweise
die Steuerung der gesamten Vorrichtung 1 übernimmt,
während
vorgegebener Zeitintervalle aktiviert. Während dieser Abreinigungsintervalle
bildenden Zeitintervalle erfolgt die Abreinigung der Filterpatrone
dadurch, dass Druckluft aus dem Drucklufttank der Abreinigungseinheit 7 in
den Reinluftauslass der Filterpatrone eingeführt wird. Diese wird dann über das
Filtermedium 2b aus der Filterpatrone ausgeblasen, wodurch
die am Filtermedium 2b abgelagerten Schadstoffe abgelöst werden.
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Die abgereinigten Schadstoffe bilden
einen in 1 mit RA bezeichneten Abreinigungsstrom, der vom
Filter 2 über
einen an dessen Unterseite anschließenden Trichter 9 einem
Entsorgungsbehälter 10 zugeführt wird.
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Bei den Schadstoffen handelt es sich
um feine Stäube,
die beispielsweise bei Schweißrauchabsaugungen
oder bei Laserstrahlschneidverfahren anfallen. Diese Stäube lagern
sich bei der Reinigung der Gase am Filter 2 an. Aufgrund
der kleinen Korngrößen der
Stäube
agglomerieren diese während
der Ablagerung am Filter 2. Somit entstehen bei Beginn des
Entstaubungsprozesses am Filter 2 nur geringe Mengen von
nicht agglomeriertem Staub, wobei sich mit zunehmender Ablagerung
von Stäuben
am Filter 2 nur noch Agglomerate bilden. Bei der Abreinigung des
Filters 2 mittels der Abreinigungseinheit 7 werden
dann die Agglomerate vom Filter 2 abgelöst und im Entsorgungsbehälter 10 aufgefangen.
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Die Vorrichtung 1 weist
eine Rückfihreinheit 11 auf,
mittels derer die agglomerierten Stäube mehrfach wieder in den
Entstaubungsprozess zurückgeführt werden.
Durch die Rückführung der
mittels der Abreinigungseinheit 7 abgereinigten Schadstoffe zum
Filter 2 wird am Filtermedium 2b der Filterpatrone
eine lockere und gut abreinigbare Filterhilfsschicht erzeugt, die
einerseits die Schadstoffabscheidung am Filter 2 verbessert
und zudem den Filter 2 schützt. Diese Effekte werden dadurch
bewirkt, dass sich die abzuscheidenden Schadstoffe nahezu vollständig in
der Filterhilfsschicht ablagern.
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Die Rückführeinheit 11 weist
im vorliegenden Fall eine Dosierdüse 12 auf, mittels
der Druckluft in den Entsorgungsbehälter 10 eingeblasen
wird. Dadurch werden die im Entsorgungsbehälter 10 gesammelten
Schadstoffe aufgewirbelt und wieder dem Filter 2 zur Ausbildung
der Filterhilfsschicht zugeführt. Zweckmäßigerweise
werden die mittels der Dosierdüse 12 aufgewirbelten
Schadstoffe in den Rohgasstrom geleitet und werden mit diesem zum
Filter 2 geführt.
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Die Rückführeinheit 11 wird
ebenso wie die Abreinigungseinheit 7 von der Steuereinheit
gesteuert. Die Rückfihreinheit 11 weist
hierzu ein Dosier-Magnetventil 13 auf,
welches von der Steuereinheit angesteuert wird und mittels dessen
die Druckluftzufuhr zur Dosierdüse 12 vorgegeben
wird. Prinzipiell kann die Steuerung derart erfolgen, dass die Rückführeinheit 11 kontinuierlich
betrieben wird. Besonders vorteilhaft wird die Rückführeinheit 11 diskontinuierlich
während
vorgegebener Zeitintervalle aktiviert. Dabei ist der Betrieb der Rückfihreinheit 11 zweckmäßigerweise
mit dem Betrieb der Abreinigungseinheit 7 synchronisiert.
Dabei wird die Rückfihreinheit 11 jeweils
zeitgleich mit der Abreinigungseinheit 7 aktiviert. Die
Aktivierungsintervalle bildenden Zeitintervalle, während derer
die Rückführeinheit 11 aktiviert
ist, sind dabei vorzugsweise länger
als die entsprechenden Abreinigungsintervalle. Dies bedeutet, dass
die Rückführeinheit 11 nach
Deaktivieren der Abreinigungseinheit 7 noch für eine bestimmte Nachlaufzeit
aktiviert bleibt.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung kann die
Vorrichtung 1 gemäß 1 derart abgewandelt sein,
dass mittels der Rückfihreinheit 11 nicht
nur Schadstoffe, sondern zusätzlich
auch Filtrationshilfsstoffe zum Filter 2 geführt und
dort abgelagert werden. Als Filtrationshilfsstoffe können zum
Beispiel Aktivkohle oder Steinmehl, insbesondere Lehmstaub oder
Kalksteinmehl, eingesetzt werden. Die Filtrationshilfsstoffe werden
hierzu dem Entsorgungsbehälter 10 zugeführt und
dort mit den gesammelten Schadstoffen vermischt. Dann werden mittels
der Dosierdüse 12 während der
Aktivierungsintervalle die Filtrationshilfsstoffe mit den Schadstoffen
im Entsorgungsbehälter 10 aufgewirbelt
und dem Filter 2 zur Bildung der Filterhilfsschicht zugeführt. Die
Filterhilfsschicht besteht dann sowohl aus Schadstoffen als auch
aus Filtrationshilfsstoffen. Die Filtrationshilfsstoffe bewirken
einen zusätzlichen
Schutz des Filters 2 und zudem eine Erhöhung des Abscheidegrades der
Schadstoffe am Filter 2. Weiterhin wird mit den Filtrationshilfsstoffen
die Ablösung
der Schadstoffe vom Filter 2 bei der Abreinigung erleichtert.
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3 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer Vorrichtung 1 zur Filtration von partikelförmigen Schadstoffen
enthaltenden Gasen. Die Vorrichtung 1 gemäß 3 unterscheidet sich von
der Vorrichtung 1 gemäß 1 lediglich hinsichtlich
der Ausbildung der Rückfihreinheit 11.
Ansonsten weisen die Vorrichtungen 1 gemäß den 1 und 3 einen identischen Aufbau auf.
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Bei der Vorrichtung 1 gemäß 3 wird nur ein Teil der
bei der Abreinigung vom Filter 2 abgelösten Schadstoffe als Abreinigungsstrom
RA über
den Trichter 9 in den Entsorgungsbehälter 10 geleitet und dort
gesammelt. Der restliche Teil der abgelösten Schadstoffe wird als Rückführstrom
RR direkt vom Trichter 9 der Rückführeinheit 11 zugeführt. Die Rückführeinheit 11 führt den
Rückführstrom
dem Filter 2 zur Bildung der Filterhilfsschicht zu.
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Die Rückführeinheit 11 besteht
im vorliegenden Fall aus einer Gebläseeinheit 14 sowie
einem Leitungssystem 15 und bei Bedarf einer Schleuse oder
dergleichen. Über
das Leitungssystem 15 wird ein vorgegebener Teil der am
Filter 2 abgelösten Schadstoffe
als Rückführstrom
RR der Gebläseeinheit 14 zugeführt wird.
Die Gebläseeinheit 14 fuhrt den
Rückführstrom
RR dem Rohgasstrom zu.
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Der Betrieb der Rückführeinheit 11 wird
analog zur Ausführungsform
gemäß 1 über die Steuereinheit gesteuert.
Insbesondere kann die Rückführeinheit 11 wiederum
synchron zur Abreinigungseinheit 7 während vorgegebener Aktivierungsintervalle
aktiviert sein.
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Für
den Fall, dass bei der Vorrichtung 1 gemäß 3 Filtrationshilfsstoffe
zur Bildung der Filterhilfsschicht eingesetzt werden sollen, kann
eine nicht dargestellte externe Zuführeinheit vorgesehen sein, mittels
derer die Filtrationshilfsstoffe dem Rohgasstrom zugeführt werden
können.
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Die Vorrichtung 1 gemäß 3 kann derart abgewandelt
sein, dass die Rückführeinheit 11 anstelle
der Gebläseeinheit 14 eine
Injektoreinheit aufweist. Die Injektoreinheit bewirkt zusätzlich eine
Ansaugung der vom Filter 2 abgeschiedenen Schadstoffe.
Weiterhin weist die Injektoreinheit Mittel zur Einführung der
angesaugten Schadstoffe in den Rohgasstrom auf.
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4 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Vorrichtung 1 zur Filtration von partikelförmigen Schadstoffen
enthaltenden Gasen. Die Vorrichtung 1 gemäß 4 unterscheidet sich von
der Vorrichtung 1 gemäß 1 lediglich hinsichtlich
der Rückführeinheit 11.
Ansonsten weisen die Vorrichtungen 1 gemäß den 1 und 4 einen identischen Aufbau auf.
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Im Gegensatz zu den Ausführungsformen gemäß den 1 und 3 weist die Vorrichtung 1 gemäß 4 eine außerhalb
des Behälters 3 angeordnete,
externe Rückführeinheit 11 auf.
Die Rückführeinheit 11 weist
eine Dosiereinheit 16 auf, mittels derer vorgegebene Mengen
an Schadstoffen aus einem Vorratsbehälter 17 in den Rohgasstrom
eingeleitet werden, so dass diese zum Filter 2 zur Bildung der
Filterhilfsschicht geführt
sind. Die Dosiereinheit 16 kann eine Düse zur Einleitung von Druckluft
in den Vorratsbehälter 17 aufweisen.
Die dadurch im Vorratsbehälter 17 aufgewirbelten
Schadstoffe werden beispielsweise über einen Dosierventilator
als Bestandteil der Dosiereinleitung in den Rohgasstrom eingespeist.
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Die zeitliche Steuerung der Rückführeinheit 11 erfolgt
analog zu den Ausführungsformen
gemäß den 1 und 3.
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Die Befüllung des Vorratsbehälters 17 kann insbesondere
mit den im Entsorgungsbehälter 10 der Vorrichtung 1 gesammelten
Schadstoffen erfolgen.
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Bezugszeichenliste
- (1)
- Vorrichtung
- (2)
- Filter
- (2a)
- Boden
der Filterpatrone
- (2b)
- Filtermedium
- (2c)
- Decke
der Filterpatrone
- (2d)
- Reinluftauslass
- (3)
- Behälter
- (4)
- Rohrleitung
- (5)
- Rohrleitung
- (6)
- Ventilator
- (7)
- Abreinigungseinheit
- (8)
- Druckluftanschluss
- (9)
- Trichter
- (10)
- Entsorgungsbehälter
- (11)
- Rückführeinheit
- (12)
- Dosierdüse
- (13)
- Dosier-Magnetventil
- (14)
- Gebläseeinheit
- (15)
- Leitungssystem
- (16)
- Dosiereinheit
- (17)
- Vorratsbehälter
- RA
- Abreinigungsstrom
- Rin
- Rohgasstrom
- Rout
- Reingasstrom
- RR
- Rückführstrom