CZ295164B6 - Způsob čištění bariérového filtru - Google Patents

Abstract

Čištění bariérového filtru zahrnujícího skupinu filtračních prvků z tkané látky nebo plsti se provádí pomocí impulzů tlakového vzduchu, jejichž frekvence, maximální tlak a doba jejich trvání mohou být měněny seřízením tak, že se pomocí nastavení minimalizuje celková emise prachu. Po každém čisticím impulzu se stanovuje maximální hodnota pro okamžitou emisi prachu, na jejichž základě se provádí volba frekvence a/nebo maximálního tlaku a/nebo doby trvání čisticích impulzů pro příslušnou skupinu filtračních prvků během kontinuální činnosti.ŕ

Description

Oblast techniky

Předmětný vynález se týká způsobu čištění bariérového filtru zahrnujícího skupinu filtračních prvků z tkané látky nebo plsti uspořádaných k oddělování částic ze znečištěného plynu. Filtrační prvky jsou čištěny zvlášť nebo ve skupinách impulzy tlakového vzduchu, přičemž jejich frekvence, maximální tlak a doba jejich trvání mohou být měněny seřízením tak, že se pomocí nastavení minimalizuje celková emise prachu a maximalizuje životnost filtračních prvků.

Způsob je zvláště určen k optimalizaci čištění textilních bariérových filtrů, majících filtrační prvky ve formě hadic vyrobených z tkané látky nebo plsti.

Dosavadní stav techniky

Při oddělování nečistot ve tvaru částic z proudícího plynu je jedním z nejběžnějších způsobů čištění to, že se nechá proud plynu proudit skrz médium, na jehož povrchu nebo v jehož vnitřku se částice usazují. Takové filtry se obecně nazývají bariérové filtry. Bariérové filtry mohou být v principu vyrobeny z téměř všech myslitelných pevných materiálů, ale principem konstrukce je běžně buď tuhé médium, jako je porézní keramické, nebo štěrkové lože nebo flexibilní médium, jako je tkaná látka nebo plsť.

Během provozu se částice hromadí na filtračním médiu a vytváří se vrstva prachu. Z toho vzniká zvýšený odpor vůči toku, a to vede k zvýšené tlakové ztrátě na bariérovém filtru. Za delší dobu to může vést k úplnému ucpání filtračního média. Bezpečná činnost vyžaduje výměnu nebo vyčištění filtračních prvků či filtračního média buď na místě, nebo tím, že se vyjme a například vypere nebo vykartáčuje. K čištění plynů majících malý obsah částic se často používají filtry najedno použití nebo filtry, které se vyjmou a vyčistí a k čištění plynů majících vysoký obsah částic se často používají bariérové filtry, které se čistí na místě.

Čištění na místě se dá provádět několika způsoby. U malých jednotek se to dá provádět například pomocí pohyblivých sacích trysek, ale u jednotek na čištění velkých toků plynů se čištění ve většině případů provádí zpětným vypíráním, vytřepáním nebo kombinováním těchto postupů, pomocí krátkých impulzů tlakového vzduchu, které vytvářejí šokový pohyb filtračního média za současného nahrazení normálního toku plynu krátkodobým protisměrným tokem plynu.

Účinnost bariérového filtru se zvyšuje zvýšením tloušťky vrstvy odděleného prachu. Důsledkem toho je, že se stupeň separace sníží, když je filtrační prvek čistý. Je proto žádoucí, aby se čištění neprovádělo příliš často a aby se neodstranila vytvořená vrstva prachu zcela. Frekvence čištění jakož i intenzita čištění by se tedy měly volit tak, aby se dosáhlo optimální funkce. Optimální funkcí se obecně rozumí buď to, že je střední hodnota vypouštění prachu za danou dobu co nejmenší, nebo že je spotřeba energie na oddělování prachu minimalizována za podružné podmínky, že se nepřekročí daná horní mez střední hodnoty vypouštění prachu za danou dobu.

Běžným principem řízení je nechat činnost pokračovat za zvyšujícího se odporu vůči toku až se dosáhne tlaková ztráta přes bariérový filtr předem stanovené hodnoty horní meze a potom se zahájí čisticí cyklus, zahrnující to, že se všechny filtrační prvky, například filtrační hadice nebo filtrační vložky z textilního materiálu postupně čistí, odděleně nebo ve skupinách, čímž všechny dostanou podobnou úpravu. Po dokončení čisticího cyklu je tlaková ztráta menší a poté se čeká až se tlaková ztráta v důsledku zvyšující se vrstvy pachu zvýší na předem určenou hodnotu horní meze, na které se najede další čisticí cyklus. Protože tlaková ztráta nezávisí jenom na filtračním médiu s vrstvou prachu, ale také se zvyšuje s průtokem plynu, považuje se obvykle odpor za běžný termín pro tlakovou ztrátu nebo tlakovou ztrátu korigovanou vzhledem na objemový průtok plynu. Dále se používá termín odpor v tomto rozšířeném významu.

Alternativně může být čisticí cyklus přerušen když došlo ke snížení odporu o předem stanovený rozdíl nebo když se dosáhne předem stanovené dolní mezní hodnoty. V takových případech se pokračuje v přerušeném čisticím cyklu tehdy, když tlaková ztráta opět dosáhne horní mezní hodnoty, takže frekvence čištění začne být stejná pro všechny filtrační prvky.

Hlavním cílem předmětného vynálezu je vyvinout způsob stanovení frekvence a intenzity pro čisticí bariérové filtry tak, aby se dosáhlo optimální funkce, která obecně zahrnuje soustředění se na hodnotu nejnižší střední emise prachu za danou dobu.

Druhým cílem je vyvinout způsob stanovení frekvence a intenzity pro čištění bariérových filtrů, který dává zvýšenou životnost filtračních prvků vůči známým strategiím čištění.

Třetím cílem je vyvinout způsob stanovení frekvence a intenzity čištění bariérových filtrů, který umožňuje individuální úpravu čištění jednotlivých filtračních prvků nebo skupin filtračních prvků v závislosti na zátěži prachu pro konkrétní oddělený filtrační prvek nebo aktuální skupinu filtračních prvků a tím dynamicky sledovat změněné provozní podmínky.

Podstata vynálezu

Předmětný vynález se týká způsobu čištění bariérového filtru zahrnujícího skupinu filtračních prvků z tkané látky nebo plsti uspořádané k oddělování částic ze znečištěného plynu. Filtrační prvky jsou čištěny zvlášť nebo ve skupinách impulzy tlakového vzduchu, přičemž jejich frekvence, maximální tlak a doba jejich trvání mohou být měněny tak, že se pomocí nastavení minimalizuje celková emise prachu a maximalizuje životnost filtračních prvků.

U způsobu podle vynálezu se mění frekvence anebo maximální tlak anebo doba trvání impulzu tlakového vzduchu pro jednotlivý filtrační prvek, pro skupinu filtračních prvků nebo pro skupiny filtračních prvků. Po každém impulzu se stanoví maximální hodnota pro okamžitou emisi, emisní špička, a emisní špička se použije po vyčištění určité skupiny filtračních prvků pro výběr frekvence anebo maximálního tlaku anebo doby trvání impulzů pro tuto skupinu filtračních prvků během kontinuálního provozu.

V ideálním případě bariérového filtru se všechen prach zachytí na povrchu filtračních prvků, který je na vstupu surového plynu obsahujícího prach, ale v praxi část prachu pronikne do filtračního materiálu, obvykle plsti, a malá část z něho projde skrz.

Čištění bariérových filtračních prvků ve formě hadic, pytlů nebo vložek, kde plyn obsahující prach proudí zvenčí do prvku pomocí tlakových vzduchových impulzů se musí provést s ohledem na několik vedlejších účinků. S cílem dosáhnout co nejnižší emise prachu je třeba dovolit jen určitou tloušťku vrstvy prachu na filtračním prvku. Tím se zlepší oddělování, ale negativním důsledkem je, že to vede k zvýšenému odporu a tudíž ke zvýšené spotřebě energie. Aby se zabránilo tomu, že ihned po čištění budou emise příliš veliké, není zájem na tom odstranit při čištění celou vrstvu prachu. Stanovuje to mez pro velikost tlakových vzduchových impulzů, to je čisticích impulzů.

Když se impulz tlakového vzduchu během čištění šíří jako tlaková vlna podél filtračního materiálu, pohybuje se filtrační materiál za velkého zrychlení ve směru opačném než je směr normálního proudu plynu. Pohyb se prudce zpomalí když se filtrační materiál napne a poté se objeví vratný pohyb, který je přerušen když se filtrační materiál napne vůči koši nebo jinému podobnému držáku, který drží filtrační prvek napnutý během provozu. Při druhém zpomalení vedou

-2CZ 295164 B6 setrvačné síly ke skutečnosti, že zbývající prach pronikne hlouběji do filtračního materiálu a množství, které tím projde skrz prvek, způsobuje pozorovatelné krátkodobé zvýšení emisí.

Velikost impulzu tlakového vzduchu ovlivňuje tuto krátkodobou emisní špičku. Emisní špička může podávat kvalitativní informace o tom kolik prachu se pohnulo v nežádoucím směru ve filtračním materiálu ve spojitosti s čištěním. Tím se získá indikace, jaký je stupeň zanesení filtračního materiálu, jakož i rychlosti zanášení. Velikost emisní špičky zde zahrnuje maximální hodnotu emise prachu, jakož i rozdíl mezi maximální hodnotou emise prachu a hodnotou emise prachu právě před čisticím impulzem.

Podle předmětného vynálezu se proto navrhuje, aby se využila velikost emisní špičky po čištění jako indikátor vhodné velikosti impulzu tlakového vzduchu, který byl použit pro čištění. Ten se dá upravit pro každý jednotlivý filtrační prvek nebo skupinu filtračních prvků v závislosti na konstrukci distribučního systému, který zavádí impulzy tlakového vzduchu do filtračních prvků bariérového filtru. U hadicového filtru to obecně znamená, že se čištění provádí v řadách a že se nejmenší skupina skládá z jedné řady hadic.

U způsobů podle vynálezu se frekvence anebo maximální tlak anebo doba trvání impulzů tlakového vzduchu mění pro jednotlivý filtrační prvek, pro skupinu nebo skupinu skupin filtračních prvků. Dále se skupinou filtračních prvků míní také i jen jeden filtrační prvek. Trváním se také myslí konkrétní uplynulá doba impulzu, to je jak rychle se zvyšuje a jak rychle se snižuje. Po každém impulzu se stanovuje maximální hodnota okamžité emise prachu, emisní špička, a tato emisní špička se po vyčištění určité skupiny filtračních prvků používá pro volbu frekvence anebo maximálního tlaku anebo doby trvání impulzů pro tuto skupinu filtračních prvků během kontinuálního provozu. Tato volba se vhodně provádí takovým způsobem, že se volí taková kombinace parametrů impulzu, která pro konkrétní skupinu filtračních prvků zabezpečuje nejnižší emisní špičku. Tím by se měly vzít v úvahu určité dané podružné podmínky.

Frekvence čištění může být vhodně stanovena konvenčním způsobem tak, že se čištění provádí když tlaková ztráta napříč bariérovým filtrem dosáhne předem stanovené maximální hodnoty, v závislosti na filtračním materiálu a charakteru prachu, například v rozmezí 1000 Pa až 2000 Pa, s výhodou v rozmezí 1200 Pa až 1600 Pa.

Když se dosáhne stanovené maximální hodnoty, vyčistí se postupně jedna skupina nebo skupina skupin filtračních prvků až rozdíl mezi maximální hodnotou a pozorovanou hodnotou tlakové ztráty v bariérovém filtru dosáhne předem stanovené hodnoty, například 20 až 100 Pa, s výhodou 30 až 70 Pa. Při této hodnotě se čisticí cyklus přeruší a obnoví se až když tlaková ztráta opět dosáhne předem stanovené maximální hodnoty.

Aby se zabránilo tomu, že bude životnost filtračních prvků negativně ovlivněna okamžitým seřízením, měl by se maximální tlak čisticích impulzů, během seřizování, jakož i během činnosti, udržovat nad předem stanovenou mezní hodnotou. Tato mezní hodnota by se měla zvolit v závislosti na stupni ucpání filtračního materiálu tak, že pokud se ve spojitosti s optimálním čištěním bez přerušení provádí úplný čisticí cyklus, to je vyčistí se všechny filtrační prvky v bariérovém filtru, a nedosáhne se požadované změny v tlakové ztrátě, zvýší se tato limitní hodnota. Dá se to například provést zvýšením tlaku v tlakové nádobě odkud se dodává vzduch k vytvoření tlakového impulzu.

Dále může být vhodné měřit objemový průtok plynu, který se má čistit, a v příslušnýchpřípadech se první a druhá mezní hodnota, jakož i žádoucí změna tlakové ztráty upraví podle okamžitého objemového průtoku definováním mezních hodnot odporu.

-3 CZ 295164 B6

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude nyní blíže popsán s pomocí přiložených výkresů, na kterých znázorňuje obr. 1 schématický bokorys hadicového filtru se zařízením na čištění impulzy stlačeného vzduchu a řídicím zařízením, upraveným k provádění způsobu podle vynálezu. Obr. 2 znázorňuje schématicky půdorys téhož hadicového filtru, ale bez řídicího zařízení.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 a obr. 2 je znázorněn hadicový filtr 1. s tělesem 2, vstupem 3 pro plyn, který se má čistit, a výstupem 4 pro vyčištěný plyn. Hadicový filtr 1 je rozdělen mezistěnou 7 na komoru 5 surového plynu pro vstupující plyn a komoru 6 čistého plynu pro odcházející plyn.

Mezistěna 7 podpírá čtyři řady 40, 30, 20, 10, přičemž každá má čtyři filtrační hadice 142.

Ke každému hadicovému filtru 1 je připojen systém 8 na čištění filtračních hadic 142 pomocí impulzů tlakového vzduchu. K tomuto účelu je řada 40, a každá další, filtračních hadic 142 opatřena rozváděči trubkou 140 mající trysku 141 umístěnou uprostřed nad každou filtrační hadicí 142. Pro každou řadu 40, 30, 20, respektive 10 existuje samostatný ventilový člen 14, 13, 12, respektive 11 na rozváděči trubce 140.

Nádrž 81 stlačeného vzduchu je pomocí prvního řídicího členu 93 připojena k neznázorněnému zdroji tlaku, například ke kompresoru, a pomocí druhého řídicího členu 92 je připojena k ventilovým členům 14, 13, 12, respektive 11.

K měření skutečných parametrů jsou zde měřicí snímače 94 tlaku v komorách 5 surového plynu, měřicí snímače 95 tlaku v komoře 6 surového plynu a měřicí snímače 96 pro koncentraci prachu ve výstupu 4, a popřípadě také neznázoměný měřicí snímač pro objemový průtok plynu. Řídicí členy 93, 92 a ventilové členy 14, 13, 12, respektive 11 jsou řízeny řídicí aparaturou 9, založenou na signálech z měřicích snímačů 94, 95 a 96.

U způsobu podle vynálezu proudí plyn obsahující prach skrz vstup 3 do komory 5 surového plynu, dále skrz filtrační hadice 142 a komoru 6 čistého plynu přes výstup 4 k neznázorněnému komínu. Tlak v komoře 5 surového plynu a v komoře 6 čistého plynu se měří v podstatě kontinuálně pomocí měřicích snímačů 95 a 96. Během činnosti se odděluje prach, který se hromadí jako vrstva prachu na vnějších stranách filtračních hadic 142. Když se tloušťka vrstvy prachu zvyšuje, zvyšuje se také tlaková ztráta. Když tlakový rozdíl mezi komorou 5 surového plynu a komorou 6 čistého plynu dosáhne předem stanovené mezní hodnoty, například 1400 Pa, tak se řada filtračních hadic vyčistí. Registruje se nový tlakový rozdíl. Když tlakový rozdíl po vyčištění poklesne o méně než 50 Pa, vyčistí se další řada filtračních hadic. Toto se opakuje dokud se této hodnoty nedosáhne. Potom se čištění přeruší s tím, že se obnoví když tlaková ztráta přes filtrační hadice a vrstvu prachu, to je tlakový rozdíl mezi komorou 5 surového plynu a komorou 6 čistého plynu opět dosáhne 1400 Pa. V tomto okamžiku se stejným způsobem, jako to bylo popsáno, vyčistí řady filtračních hadic, které nebyly vyčištěny při předchozí příležitosti k čištění, a tak se postupuje pořád dál.

Způsob podle vynálezu odpovídá výše uvedenému popisu. Zejména je předmětem vynálezu to, že se během seřizování mění velikost čisticích impulzů, například tím, že se mění tlak v nádrži 81 stlačeného vzduchu a že se v podstatě kontinuálně měří koncentrace prachu ve výstupu 4 nejméně při příležitosti čištění pomocí měřicího snímače 96. Tímto způsobem se vyvíjí snaha stanovit velikost impulzu, který zabezpečuje nejnižší emisní špičku po čisticím impulzu a tato velikost impulzu se používá pro kontinuální provoz.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob čištění bariérového filtru zahrnujícího skupinu filtračních prvků z tkané látky nebo plsti uspořádaných k oddělování částic ze znečištěného plynu, přičemž jsou filtrační prvky čištěny impulzy tlakového vzduchu, přičemž jejich frekvence, maximální tlak a doba jejich trvání mohou být měněny tak, že se pomocí nastavení minimalizuje celková emise prachu a maximalizuje životnost filtračních prvků, vyznačující se tím, že se frekvence anebo maximální tlak anebo doba trvání čisticích impulzů mění pro jednotlivý filtrační prvek, pro skupinu filtračních prvků nebo pro skupinu skupin filtračních prvků, že se po každém čisticím impulzu stanoví maximální hodnota okamžité emise prachu, emisní špička, a že se emisní špička používá po čištění určité skupiny filtračních prvků k volbě frekvence anebo maximálního tlaku anebo doby trvání čisticích impulzů pro tuto skupinu filtračních prvků během kontinuální činnosti.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se tlaková ztráta přes filtrační jednotku měří v podstatě kontinuálně, že skupiny filtračních prvků jsou čištěny v předem stanoveném pořadí, a že k čištění skupiny dochází když odpor nebo tlaková ztráta přes filtr dosáhne první předem stanovené mezní hodnoty.
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že je během seřizování maximální tlak čisticího impulzu udržován nad druhou předem stanovenou mezní hodnotou.
4. 4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že se druhá předem stanovená mezní hodnota volí v závislosti na tlakové ztrátě na filtrační jednotce po oddělených čisticích impulzech.
5. 5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že se po provedeném seřízení stanovuje nejvyšší z minimálních odporů nebo minimální tlaková ztráta po jednotlivých čisticích impulzech a tento nejvyšší odpor nebo tlaková ztráta se používá k stanovení druhé předem stanovené mezní hodnoty.
6. 6. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že se po provedeném seřízení stanoví vážená střední hodnota minimálních odporů nebo minimálních tlakových ztrát po čisticích impulzech, a že se tato střední hodnota používá k stanovení druhé předem stanovené mezní hodnoty.
7. 7. Způsob podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že se pro kontinuální činnost volí kombinace frekvence anebo maximálního tlaku anebo trvání pro čisticí impulzy do skupiny filtračních prvků, které jsou v blízkosti těch, které během seřízení pro tuto skupinu filtračních prvků poskytly nejnižší emisní špičku.
8. 8. Způsob podle některého z nároků 2 až 6, vyznačující se tím, že se pro kontinuální činnost volí kombinace maximálního tlaku anebo trvání pro čisticí impulzy do skupiny filtračních prvků, které jsou v blízkosti těch, které během seřízení pro tuto skupinu filtračních prvků poskytly nejnižší emisní špičku.

   -5CZ 295164 B6
9. 9. Způsob podle některého z nároků 2 až 8, vyznačující se t í m , že je první předem stanovená mezní hodnota nastavena mezi 1000 a 2000 Pa, s výhodou mezi 1200 a 1600 Pa.
10. 10. Způsob podle některého z nároků 3 až 9, vyznačující se tím, že je druhá předem 5 stanovená mezní hodnota nastavena v rozmezí 3 a 5 barů (300 až 500 kPa), s výhodu v rozmezí 3 a 4 bary (300 až 400 kPa).

    1 výkres

    -6CZ 295164 B6