DK154006B - Posefilter med indvendig luftdiffusor - Google Patents

Description

i

DK 154006 B

Opfindelsen angår et filtreringsapparat af den i krav l's indledning angivne art. Et filtreringsapparat af denne type omfatter sædvanligvis et antal rørformede filterposer, som er monteret i et filterhus eller "po-5 sehus", idet der for hver filterpose er anbragt en støtteramme eller et "bur" for at holde filterposen udspilet som et hult rør. Partikelholdig gas ledes ind i filterhuset og strømmer gennem de gasgennemtrængelige poser, medens det partikelformede materiale frafiltre-10 res og tilbageholdes på filterposernes yderside. Med visse mellemrum sendes en modsat rettet strøm af rense-luft ind gennem de rørformede filterposers udløbsende for at fjerne det tilbageholdte partikelformede materiale fra filterposerne og derved rengøre filterposerne.

15 Et af de problemer, som knytter sig til denne type filtreringsapparat, er, at rengøringsoperationen ikke er særlig effektiv med hensyn til at fjerne det partikelformede materiale fra filterposerne. Efter en tids brug af filterposerne bliver disse i tiltagende grad til-20 stoppet med partikelformet materiale. Dette forøger i uønsket grad trykfaldet over filtreringsapparatet og reducerer apparatets effektivitet i betydelig grad.

For enkelte filtreringsopgaver er problemerne med effektivt at befri filterposerne for det partikelformede 25 materiale så store, at det er nødvendigt med hyppig udskiftning af filterposerne.

Som følge af, at det partikelformede materiale tilbageholdes i filterposerne og som følge af den deraf følgende hæmning af luftstrømmen må filtreringsapparatet 30 desuden udformes med et relativt stort antal filterposer og med et relativt lavt forhold mellem luftgennemstrømningen og filterarealet for at filtreringsapparatet skal kunne holdes i drift til trods for den voksende tilstopning af filterposerne med partikelformet 2

DK 154006 B

materiale.

Tilstedeværelsen af partikelformet materiale i filterposerne forårsager desuden slitage på poserne og kortere brugstid for disse. I typiske tilfælde vil en filter-5 pose have en brugstid på op mod ca. to år. Ved vanskelige filtreringer, f.eks. når det partikelformede materiale har stærkt slidende karakter, kan filterposerne imidlertid blive udslidt i løbet af nogle uger. Hvis man tager i betragtning, at de sædvanlige filtrerings-10 apparater kan indeholde mange hundrede filterposer, og at hver pose kan koste fra 250 til 500 kr. gør omkostningerne ved kontinuerlig udskiftning af filterposerne driftsomkostningerne for filtreringsapparatet temmelig høje. I mange tilfælde er brugen af et filtre-15 ringapparat imidlertid påkrævet på grund af myndighedernes krav om begrænsning af mængden af partikelformet materiale i afløbsgasser.

Skønt mange forsøg er blevet gjort på at forbedre rengøringen af filterposer, som beskrevet i USA-patent-20 skrifterne nr. 3 053 030 og nr. 3 874 857 og i britisk patentskrift nr. 909 345, er der ikke opnået nogen tilfredsstillende, praktisk løsning på de foreliggende problemer.

Det har nu vist sig, at rengøringen af filterposerne 25 i et filtreringsapparat af den her beskrevne type kan forbedres og gøres væsentlig mere praktisk, når der i posens indre anbringes en indretning til spredning og fordeling af luften gennem filterposen, når en modsat rettet strøm af renseluft med visse mellemrum fø-30 res ind gennem filterets udløbsende.

Ifølge opfindelsen tilvejebringes der således et filtreringsapparat af den indledningsvis angivne art, som

'DK 154006B

3 er ejendommeligt ved det i krav l's kendetegnende del angivne.

Den jævnere fordeling af renseluften fører til mere effektiv rengøring af filterposen, samtidig med at 5 den også reducerer overdrevet bøjning af filterposen og reducerer slitagen på denne. Ved hjælp af det hule sprederør tilvejebringes derfor en væsentlig forøgelse af filtreringsapparatets virkningsgrad og en betydelig forøgelse af filterposens brugstid.

10 Da det hule sprederør, som med fordel kan være et perforeret rør, repræsenterer en hæmning for strømmen af luft under den normale filtreringsoperation, skulle man tro, at sprederøret vil have en uheldig indvirkning på filtreringsoperationen ved at det medfører en uønsket 15 forøgelse af trykfaldet over filteret. Det har imidlertid vist sig, at den forøgelse af trykfaldet eller den indvirkning på luftstrømmen, som skyldes tilstedeværelsen af sprederøret inde i filterposen, mere end opvejes af den forøgede effektivit ved rengøringen, som opnås 20 med sprederøret. Forsøg har vist, at selv om trykfaldet er noget højere til at begynde med, når nye filterposer er installeret, så medfører den forbedrede rengøring af poserne som følge af tilstedeværelsen af sprederøret en væsentlig reduktion af trykfaldet efter nogen tids 25 drift af poserne, sammenlignet med et tilsvarende arrangement, hvor det hule sprederør ikke anvendes. Det har vist sig, at den forøgede effektivitet ved rengøringen fører til en forøgelse af den volumetriske strømningshastighed gennem filteret med en faktor på 2 eller 30 3 ved et givet trykfald. Dette indebærer, at antallet af filterposer, som kræves for et bestemt sæt betingelser, kan reduceres- betydeligt. Det vil ikke længere være nødvendigt at overdimensionere filterposehuset for at tage hensyn til eller kompensere for den reducere- 4

DK 154006 B

de virkningsgrad og det forøgede trykfald som følge af, at filterposerne tilstoppes under normal drift.

Ved hjælp af opfindelsen kan der således opnås betydelige besparelser i totalomkostningerne ved instal-5 lation af et filtreringsapparat og dertil hørende fordele i form af mindre vedligehold og lavere driftsomkostninger.

En yderligere fordel, som opnås ifølge opfindelsen, er den, at filterposernes brugstid stærkt forlænges.

10 Behovet for hyppig udskiftning af filterposer som følge af slitage fører, som ovenfor nævnt, til at driften må standses i betydelig tid og med meget store driftsomkostninger. Den forbedrede effektivitet ved rengøringen, som opnås med det hule sprederør ifølge opfindel-15 sen, fører til fjernelsen af partikler, som ellers ville være blevet i porerne i filterposen og der have forårsaget slitage på stoffet i filterposen. Det hule sprederør på indersiden af filterposen tjener endvidere til at skille eller isolere filterposens inderflade 20 fra strømmen af filtreringsluft, som med stor hastighed strømmer ud fra filterposens udløbsende. Denne luftstrøm ville ellers strømme langs filterposens inderflade og bevirke yderligere slitage af posen. Ved at sprede og fordele impulserne af rengøringsluft på hele fil-25 terposen forhindrer sprederøret desuden, at filterposen udsættes for for stor udbøjning som følge af en. koncentreret luftimpuls, hvorved filterposens brugstid forlænges.

Opfindelsen skal i det følgende nærmere beskrives med 30 henvisning til tegningen, hvorpå: fig. 1 er et tværsnitstillede af et filtreringsapparat af den type, som anvender et antal poselignende, rørformede filtre, 5

DK 154006 B

fig. 2 er et sideMllede af de mange komponenter i en posefilterkonstruktion, og viser filterposen, dens understøttende trådnetskærm og det hule diffusorrør ifølge opfindelsen, 5 fig. 3 er et perspektivisk hillede, med dele fjernet, og som viser de mange komponenter i filterkonstruktionen i delvis samlet forbindelse, fig. 4 er et sidebillede, delvis i snit, af de samlede komponenter, og 10 fig. 5 er e.t snitbillede, i det væsentlige langs linjen 5-5 i fig. 4.

På tegningen viser fig. 1 et konventionelt filtreringsapparat af den type, som anvender langstrakte, poselignende, rørformede filtre. Filtreringsapparatet indeholder et filter-15 hus 10, som sædvanligvis betegnes som et f,posehusH, som med en vandret væg 11 er delt i et nederste filtreringskammer 12 og et øverste kammer 13 for filtreret luft. Et antal langstrakte, hule rørformede filterpose 14 er monteret i filtreringskammeret 12 med en generelt lodret orientering, idet de 20 øverste ender af filterposerne er understøttet af den vandrette delevæg 11. De øverste ender af de respektive filterposer 14 samvirker med kammeret 13 for filtreret luft via huller i væggen 11.

En indløbskanal 15 sender partikelholdigt gas ind i filtre-25 ringskammeret 12, hvor den passerer omkring de.respektive filterposer 14 og dernæst strømmer gennem de gaspermeable filterposer, mens partikelmaterialet filtreres og tilbageholdes på den udvendige overflade af filterposerne. Efter at have passeret ind i filterposernes 14 hule indre, strøm-30 mer den filtrerede gas op gennem udløbsenderne af de respektive filterposer og ind i kammeret 13 for filtreret luft. Derfra rettes den filtrerede gas til og ledes igennem 6

DK 154006 E

en udløbskanal 16.

Når det partikelformede materiale opbygges på den udvendige overflade af filterposeme 14, bliver det nødvendigt at rense filterposerne og fjerne det opsamlede partikelmate-5 riale derfra. Dette udføres ved periodisk at sende en rensende luftstrøm gennem filterposerne i en tilbagegående retning. I det viste filtreringsapparat sendes renseluft fra en trykluftkilde 17 ind i kammeret 13 for filtreret luft ved momentant at åbne en ventil 18, som er tilvejβίο bragt i trykluftledningen 19. Samtidigt bevæges en ventil 21 fra den med fuldt optrukne linjer viste position til den med punkterede linjer viste position ved hjælp af et passende bevægelsesorgan 22, f.eks. et pneumatisk eller et hydraulisk stempel, for derved at blokere luftudløbet for 15 filtreret luft til udløbskanalen 16- Derfor sendes trykluft i en tilbagegående retning ind i udmundingsendeme for de respektive filterposer 14. Partikelmaterialet, som fjernes fra filterposeme, opsamles ved den nederste ende af filterhuset 10 og fjernes med en skruetransportør 23.

20 Det i filtreringsapparatet i fig. 1 anvendte filtreringsrensningssystem er af den type, hvor allé de rørformede filterposer i forbindelse med kammeret for filtreret luft samtidig renses med en impuls af trykluft. Ved et andet kendt system til rensning af denne type filtreringsapparat 25 bliver trykluftrør tilsluttet udmundingsendeme for hver af de respektive filterposer for derved selektivt at sende en impulsstråle af trykluft ind i de respektive filterposer. Endnu et kendt system til rensning anvender en omvendt strøm af luft med længere varighed fremfor en luftimpuls til at 30 rense filterposeme. Som det fremgår klart af den følgende beskrivelse er opfindelsen anvendelig for alle disse kendte typer rensningssystemer.

Fig. 2 viser de forskellige komponenter i et filtrerings-►

• DK 154006B

7 system. Som vist er hver aflang, rørformet filterpose 14 fremstillet af et gaspermeabelt stof og har form omtrent som en sok, som har én åben ende og én lukket ende. Filterkonstruktionen indeholder desuden en langstrakt rørformet 5 understøttende ramme 26, som ofte betegnes som en "tråd-skærm" . Den understøttende ramme eller trådskærmen 26 er en åben konstruktion, som let tillader luftstrøm at passere igennem og er fortrinsvis fremstillet af kraftig tråd. Den understøttende ramme eller trådskærmen 26 har en udad for-10 løbende kant eller flange 27 foroven til fastgøring af trådskærmen til filterhusets væg 11, og den nederste ende af trådskærmen 26 er lukket med en endeplade 28. Trådskærmen 26 er indrettet til at anbringes inden i den rørformede filterpose 14 for derved at holde filterposen i en åben rør-15 form og forhindre den i at holde sammen under filtreringen, når den partikelholdige gas passerer ind derigennem.

Ifølge opfindelsen er der i kombination med den konventionelle filterpose 14 og en understøttende trådnetskærm 26 tilvejebragt et hult diffusorrør 30. Som vist har diffusor-20 røret 30 en størrelse, som er beregnet på glidende at modtages i langsgående retning i den hule understøttende trådskærm 26. Diffusorrøret 30 er fortrinsvis forsynet med en udadkrænget læbe eller flange 31 foroven for at medvirke til montering af diffusorrøret på et sted inden for den rørfor-25 mede, understøttende trådnetskærm 26 og er ligeledes fortrinsvis forneden forsynet med et ringlignende afstandsstykke 32 eller et andet passende organ til at medvirke til at holde diffusorrøret 30 centreret inden i den omsluttende trådnetskærm.

30 Fortrinsvis er diameteren af diffusorrøret 30 så stor som muligt for derved at gøre diffusorrørets tværsnitsareal så stort som muligt, mens der stadig tillades et tilstrækkeligt mellemrum imellem diffusorrøret og trådnetskærmen 26 til, at diffusorrøret kan glide i position i trådnetsskærmen, 8

DK 154006 B

og således at diffusorrøret i det væsentlige er uden kontakt med den omgivende trådnetskærm 26 og filterposen 14. Fortrinsvis er yderdiameteren af diffusorrøret omtrent 25 mm til 50 mm mindre end den indvendige diameter af den omgi-5 vende trådnet skærm.

Diffusorrøret 30 kan være fremstillet af et hvilket som helst egnet materiale, som kan tåle de betingelser, som filtreringssystemet udsættes for. Ved et filtreringssystem, som f.eks. udsættes for meget varme udstrømmende gasser, som kan være 10 af korroderende art, er rustfrit stål det foretrukne materiale. Ved andre mindre belastede anvendelser kan andre materialer imidlertid være egnede.

•Som vist har diffusorrøret et cirkulært tværsnit, så det kan indeholdes i en omgivende understøttende trådnetskæm, 15 som ligeledes har cirkulært tværsnit. Imidlertid kan diffusorrøret være konstrueret med en anden tværsnitsf om, f.eks. oval, så det passer inden i trådnetskærme med andre tværsnitsf omer.

Diffusorrøret 30 har perforeringer eller åbninger 33, som 20 tjener til at sprede og fordele luften gennem filtersækken, når en periodisk omvendt strøm af renseluft rettes ind i filterets udløbsende og ind i diffusorrøret. I den viste udførelsesfom er perforeringerne 33 anbragt i det væsentlige i hele den langsgående og rundtgående udstrækning af 25 diffusorrøret. Fortrinsvis er størrelsen og afstanden af perforeringerne således, at de forskellige diffusorrør har et hulareal fra 35% til omkring 50%.

Det har ifølge opfindelsen vist sig, at en primær årsag til den ineffektive rensning af en konventionel filterpose skyl-30 des, at impulsen eller trykket fra den tilbagegående strøm af renseluft blev koncentreret i området i nærheden af det sted, hvor den kom ind i filteret, nemlig i nærheden af filterets udløbsende. Virkningen af den tilbagegående strøm r 9

DK 154006 B

af renseluft blev helt bortvejret ved den fra luftudløbet fjerne ende af filteret. Selv om udløbsenden af filteret blev påvirket af den tilbagegående strøm af renseluft, og i virkeligheden kan have.været overrenset, blev den fjerne 5 ende af filteret således efterladt urenset. Som følge heraf blev hele længden af filterposen ikke effektivt anvendt til filtrering og effektiviteten af filteret aftog i overensstemmelse hermed.

Det hule perforerede diffusorrør 30 ifølge opfindelsen har 10 den funktion, at det spreder og fordeler impulsen eller stødet af renseluft over hele filterposen for derved at tilvejebringe en langt mere effektiv og virkningsfuld rensning af filterposen. Undersøgelser har vist, at op til 30 vægt-% mere materiale fjernes fra filterposen som følge af tilveje-15 bringelsen af diffusorrøret. Ligeledes blev det luftrumfang, som kan strømme gennem filteret ved et bestemt trykfald, forøget med to til tre gange, ligeledes som resultat af den forøgede rensning.

Koncentrationen af renseluftimpulsen i nærheden af filterets 20 udløbsende medførte ved tidligere kendte konstruktioner en for stor udbøjning af filterposen i nævnte område. Den mere jævne fordeling af renseluften som følge af tilvejebringelsen af diffusorrøret medvirker til at undgå denne for kraftige bøjning af filterposen og bidrager derved til en for-25 øget anvendelig levetid for posen.

En anden faktor, som tidligere har bidraget til sliddet på filterposen, er den store hastighed af luftstrømmen langs de indvendige overflader af filterposen i nærheden af filterets udløbsende. Skønt hastigheden af luften, når den pas-30 serer gennem filterposen, er relativt lav, er lufthastigheden inden i filterposen i nærheden af udløbsenden væsentligt højere som følge af det reducerede tværsnitsareal i sammenligning med det samlede overfladeareal af filterposen. Denne relativt høje lufthastighed ville normalt, sammen med

DK 154006 B

10 støvpartiklerne, som passerer gennem filtersækken og er indfanget i luften, strømme tværs over den indvendige overflade af filtersækken og forårsage et yderligere slid og nedbrydning i dette område. Tilvejebringelsen af diffusorrøret i-5 ' følge opfindelsen inden i filterposen tjener til at adskille eller isolere den indvendige overflade af filterposen fra denne luft, som har stor hastighed, og bidrager derved yderligere til at forøge filterposens levetid.

Det fremgår af fig. 2 og 4, at diffusorrøret 30 i den viste 10 udførelsesform ifølge opfindelsen er noget kortere end den samlede længde af den understøttende trådnetskærm 26, og at den nederste ende af diffusorrøret 30 er åben. For at opnå fordelene ifølge opfindelsen har det været bestemt, at det ikke er nødvendigt, at diffusorrøret 30 strækker sig i den 15 fulde længde af den omgivende trådnetskærm, selv om den kan, hvis det ønskes. Diffusorrøret 30 bør fortrinsvis have en længde, som mindst er halvdelen af den samlede længde af den omgivende trådnetskærm 26, og fortrinsvis omkring 2/3 til 3/4 af trådnetskærmens samlede længde. Det har imidlertid vist 20 sig, at længder, som er anseligt mindre end disse foretrukne længder alligevel tilvejebringer ganske udmærkede resultater sammenlignet med de resultater, som opnås ved den tidligere kendte teknik, hvor der ikke benyttes noget diffusorrør.

Den væsentlig forøgede rensningseffekt, som opnås med diffu-25 sorrøret ifølge opfindelsen, er vist ved de efterfølgende undersøgelsesresultater.

EKSEMPEL

Sammenlignelige strømningsmålinger blev udført ved anvendelse af et laboratoriefilter-undersøgelsesapparat med to 30 zoner, som hver er forsynet med tolv pose-type filtre af ens konstruktion. Filtrene for den ene zone (zone l) var af den konventionelle konstruktion og omfattede kun filterposer og deres understøttende trådnetskærme, mens filtre- 11

DK 154006 B

ne i den anden zone (zone 2) blev udstyret med perforerede diffusorrør ifølge opfindelsen. Undersøgelserne blev udført ved varierende luftstrømningshastigheder idet.der blev tilvejebragt et luft-til-klæde (A/C) forhold på 183, 5 244 og 366 (kubikcentimeter pr. minut pr. kvadratcentime ter filterareal) og med en fast støvtilførsel på 170 g pr.

3 2 minut, hvilket ved et forhold på 183 cm pr. minut pr. cm vil være en snavsbelastning på 53 støvkorn pr.m . De i tabel I angivne data viser de af hver zone behandlede luftrumfang 10 ved et A/C forhold på 183 med nye filtersække, og den tilhørende procent af luftstrøm, som behandles af hver zone.

TABEL I

Sammenlignede luftstrømningshastigheder gennem nye filter-_sække_ 15 ZONE 1 (kendt teknik) ZONE 2 (opfindelsen)

Tid luftstrøm luftstrøm m^/min. %' m^/min. % . . 0 31,5 64,1 17,6 35,9 1 29,2 59,5 19,8 40,5 20 2 28,3 58,6 20,0 41,4 3 26,9 56,5 20,7 43,5 4 · 25,9 54,5' 21,7 45,5 6 24,9 53,1 22,0 46,8 7 24,1 51,5 22,8 48,5 25 8 . 24,1 51,5 22,8 48,5

Disse data viser, at de konventionelle filtre (zone 1) ved start håndterede 64,1% af luftstrømmen, mens filtrene med diffusorrøret ifølge opfindelsen (zone 2) kun håndterede 35,9% af luftstrømmen. Dette skyldes den modstand mod luft-30 strømmen, som blev frembragt ved tilstedeværelsen af diffusorrøret i filteret. Efter en arbejdsperiode på 8 minutter var den af de respektive zoner behandlede luftstrøm næsten ens, idet zone 1 behandlede 51,5% af luftstrømmen og zone 2 behandlede 48,5%.

DK 154006 B

12

Filtrene blev dernæst renset ved en tilbagegående rensende luftstrøm gennem filtrene. De i tabel II angivne data viser luftstrømmen, som blev behandlet ved hver zone efter rensning.

5 TABEL II

Sammenlignede luftstrømningshastigheder gennem filtersækkene efter én rensningscyklus_ ZONE 1 (kendt teknik) ZONE 2 (opfindelsen)

Tid luftstrøm luftstrøm 10 nrVmin. % ' m^/min. '% 0 12,8 26,1 36,2 73,9 1 13,2 27,0 35,8 73,0 2 15,8 31,5 33,1 68,5 3 15,5 32,1 32,8 67,9 15 4 15,5 32,1 32,8 67,9 5 16,7 35,2 30,9 64,8 6 16,7 35,2 30,9 64,8 7 18,1 38,0 29,5 62,0 8 18,1 38,0 29,5 62,0 20 Efter rensning behandlede filtrene i zone 1 kun 26,1% af luftstrømmen, mens filtrene i zone 2 behandlede 73,9% af luftstrømmen. Dette viser, at filtrene med diffusorrørene ifølge opfindelsen var langt bedre renset end de konventionelle filtre i zone 1. Endog efter en funktionstid på 25 8 minutter forblev filtrene i zone 2 væsentlig renere end filtrene i zone 1, idet de behandlede 62%> af luftstrømmen sammenlignet med 3Q% af luftstrømmen i zone 1.

Tilsvarende resultater blev iagttaget ved A/C forhold på 244 og 366 crrr pr. minut pr. cm .

Claims (4)

1. Filtreringsapparat af den type, som har en rørformet filterpose (14) med en åben ende, der tjener som en udløbsende, og et rørformet bur (26), som er anbragt inde i filterposen og støtter denne, i hvilket apparat 5 en partikelholdig gas sendes imod filterposens yderside og gennem posen for frafiltrering og tilbageholdelse af det partikelformede materiale på posens yderside, og i hvilket apparat filterposen rengøres ved, at der i den modsatte retning, med visse mellemrum, sendes 10 en strøm af renset luft ind i posens åbne ende, kendetegnet ved, at et langstrakt sprederør (30), som i længderetningen har tværgående åbninger (33) er anbragt inde i det rørformede bur (26) og strækker sig i dettes længderetning over mindst halvdelen af dets 15 totale længde og har en indløbsende (ved 11), som er åben og står i forbindelse med filterposens (14) udløbsåbning, hvilket sprederør er beregnet til at modtage nævnte strøm af renseluft for spredning og fordeling af strømmen over hele filterposen med henblik på at 20 gøre rengøringen af filterposen mere effektiv, og ligeledes er beregnet til-at modtage den strøm af filtreret gas, som under den normal filteroperation strømmer gennem filterposen, hvilken strøm vil strømme ind i det langstrakte sprederør, op gennem dette og ud gen-25 nem dets udløbsende.

2. Filtreringsapparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at sprederøret (30) er et perforeret rør.

3. Filtreringsapparat ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at sprederøret (30) har en total DK 154006 B længde, som er fra totredjedel til trefjerdedel af den totale længde af det omgivende rørformede bur (26).

4. Filtreringsapparat ifølge kr.av 1-3, kendete g-• net ved, at sprederøret (30) er åbent i begge ender 5 og er anbragt således inde i det omgivende rørformede bur (26), at det hovedsageligt ikke kommer i kontakt med buret og filtérposen.