DD235831A1

DD235831A1 - METHOD FOR SEPARATING PARTICULARS DISPERSED IN GASES

Info

Publication number: DD235831A1
Application number: DD27474385A
Authority: DD
Inventors: Bernhard Schneider; Wolfgang Stark; Joachim Petroll; Rudi Danz
Original assignee: Ilka Luft Und Kaeltetechnik K
Priority date: 1985-04-02
Filing date: 1985-04-02
Publication date: 1986-05-21

Abstract

Die Vorrichtung zur Abscheidung von in Gasen dispergierten Teilchen ist anwendbar zur effektiven und hochwirksamen Abscheidung staubfoermiger Verunreinigungen aus Gasstroemen. Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines einfachen hochwirksamen Filters, der mit herkoemmlichen Filtermedien ausgestattet ist und zu seinem Betrieb einen vergleichsweise geringen Energieaufwand erfordert. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Filter zu entwickeln, der unter Einsatz einer breiten Palette von Filtermaterialien leicht reinigbar und wiederverwendbar ist und bei denen die Verstopfung tiefer liegender Filterschichten vermieden wird. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe geloest, indem eine einseitig mit einer geerdeten Elektrode versehene Filtermatte aus einem dielektrischen Material, das zumindest ueber einige Sekunden elektrische Ladungen speichern kann, so mit Koronaelektroden kombiniert wird, dass die Filtermatte in zyklischen Abstaenden elektrisch aufgeladen werden kann.The device for separating particles dispersed in gases is applicable for the effective and highly efficient separation of dust-like impurities from gas streams. The object of the invention is to provide a simple high-efficiency filter which is equipped with conventional filter media and requires a comparatively small expenditure of energy for its operation. The invention has for its object to develop a filter that is easy to clean and reusable using a wide range of filter materials and in which the blockage of deeper-lying filter layers is avoided. According to the invention, the object is achieved by combining a filter mat of a dielectric material, which is provided on one side with a grounded electrode, which can store electrical charges for at least a few seconds, with corona electrodes in such a way that the filter mat can be electrically charged in cyclic intervals.

Description

Field of application of the invention

Die Vorrichtung zur Abscheidung von in Gasen dispergierten Teilchen ist anwendbar zur industriellen Staubabscheidung überall dort, wo filternde Abscheider mit dielektrischen Filtermaterialien eingesetzt werden und eine effektive und hochwirksame Abscheidung verlangt ist.The apparatus for separating particles dispersed in gases is applicable to industrial dust separation wherever filtering separators are used with dielectric filter materials and an effective and highly effective deposition is required.

Characteristic of the known technical solutions

Zur Abscheidung von staubförmigen Partikeln aus Gasen sind zahlreiche Vorrichtungen bekannt.For the separation of dust-like particles from gases, numerous devices are known.

Als Staubabscheider für industrielle Prozesse mit hohen Abscheideraten werden Elektroabscheider oder filternde Abscheider eingesetzt.As dust separators for industrial processes with high separation rates, electrostatic precipitators or filtering separators are used.

Beide Abscheidertypen weisen im Betrieb z.T. große Mangel auf. Während die Abscheideleistung bei Elektrofiltern stark von den Gas- und Staubeigenschaften abhängt,treten bei Gewebeabscheidern häufig Probleme durch erhöhte Filtrationswiderstände auf. Diese erhöhten Filtrationswiderstände resultieren aus der Verstopfung der Poren des Filtermaterials und können in der Regel durch normalerweise übliche Abreinigungsvorgänge nicht verhindert werden.Both types of separators have z.T. big lack up. While the separation efficiency of electrostatic precipitators depends strongly on the gas and dust properties, tissue separators often have problems due to increased filtration resistance. These increased filtration resistances result from the clogging of the pores of the filter material and can not usually be prevented by normally usual Abreinigungsvorgänge.

Als Folge der Porenverstopfung wird ein vorzeitiges Auswechseln des Filtermaterials nötig, wodurch dem Betreiber erhebliche zusätzliche Kosten durch Ersatzbestückung der Filteranlage und Produktionsausfälle entstehen.As a result of pore clogging, a premature replacement of the filter material is necessary, resulting in considerable additional costs for the operator through replacement of the filter system and production losses.

Nach Abreinigungsvorgängen in filternden Entstaubern steigt der Reingasstaubgehalt bekanntlich stark an, da der Staubkuchen, der seinerseits die Filtration des Gases übernimmt, auf der Oberfläche des Filtermaterials fehlt.After cleaning operations in filtering dedusters the pure dust content increases sharply, as is well known, since the dust cake, which in turn takes over the filtration of the gas, is missing on the surface of the filter material.

Aus der Luftfeinreinigung ist bekannt, daß sich durch eine Polarisierung des Filtermaterials in einem permanent anliegenden elektrischen Feld die Staubabscheidung verbessern läßt.From the fine air cleaning is known that can be improved by a polarization of the filter material in a permanently applied electric field, the dust separation.

Gleichfalls ist es möglich eine Senkung des Strömungswiderstandes des Filters durch eine permanente Polarisierung des Filtermaterials zu erreichen. Hieraus resultiert eine Verlängerung der Lebensdauer der Filter.Likewise, it is possible to achieve a reduction of the flow resistance of the filter by a permanent polarization of the filter material. This results in an extension of the life of the filter.

In den Patentschriften DE-OS 3122 515,In the patent documents DE-OS 3122 515,

DE-OS 3237780, DE-AS 1 457264,DE-OS 3237780, DE-AS 1 457 264,

GB-PS 1 204027 wird vorgeschlagen, die Nutzung elektrostatischer Kräfte bei der Filtration durch elektrische Felder zu realisieren, die direkt am Abscheideelement wirken. In der DE-OS 3122 515 ist eine zusätzliche Aufladungszone vorgesehen. Bei diesen Lösungsvorschlägen sind z.T. komplizierte Elektrodenkonstruktionen vorzusehen, die einen erheblichen zusätzlichen materiellen Aufwand darstellen. Durch den Einsatz des elektrischen Feldes über die gesamte Betriebszeit der Abscheider ist ein zusätzlicher Aufwand an Elektroenergie verbunden.GB-PS 1 204027 proposes to realize the use of electrostatic forces in the filtration by electric fields, which act directly on the separation element. In DE-OS 3122 515 an additional charging zone is provided. With these proposed solutions are z.T. provide complicated electrode designs, which represent a significant additional material expense. Through the use of the electric field over the entire operating time of the separator an additional amount of electrical energy is connected.

Die das Filtermaterial polarisierenden elektrischen Felder dienen dabei der Verbesserung der Staubabscheidung, der Verringerung des Strömungswiderstandes und der Erhöhung des Staubrückhaltevermögens.The filter material polarizing electric fields serve to improve the dust separation, reducing the flow resistance and increasing the dust retention capacity.

Die Filtermatten werden nach ihrer Beladung entweder weggeworfen oder in einem Waschprozeß regeneriert.The filter mats are either thrown away after their loading or regenerated in a washing process.

Einen anderen Weg beschreitet man bei den sogenannten Elektretfiltern. Hierbei handelt es sich um Materialien, die über einen langen Zeitraum stabile elektrische Ladungen tragen. Das vom Elektreten herrührende elektrische Feld führt zu einer Kraftwirkung, die die Staubabscheidung begünstigt. Elektretfilter werden z.B. aus aufgeladenen Fasern bzw. Folienstreifen durch Verweben, Verknäueln der Fasern oder Folienstreifen hergestellt — z.B. in der Patentschrift DD-WP 133299.Another way to go with the so-called electret filters. These are materials that carry stable electrical charges over a long period of time. The electric field originating from the electret leads to a force effect, which promotes dust separation. Electret filters are e.g. from charged fibers or film strips produced by interweaving, entangling the fibers or film strips - e.g. in the patent DD-WP 133299.

Die Anwendung von Elektretfiltern ist beispielsweise in den Patentschriften DD-WP 133299, DE-OS 2732491, US 3487610, US 3783588 dargelegt.The use of electret filters is set forth, for example, in patents DD-WP 133299, DE-OS 2732491, US Pat. No. 3,486,710, US Pat. No. 3,783,588.

Dabei wird der Elektretfilter generell als Einwegfilter verwendet, der nach Gebrauch weggeworfen wird.The electret filter is generally used as a disposable filter, which is thrown away after use.

Außerdem sinkt beim Elektretfilter die elektrostatische Kraftwirkung infolge des unvermeidlichen Ladungsverlustes relativ rasch ab,so daß seine Wirksamkeitzeitlich eingeschränktwird. Besonders bei Stäuben mitgeringeren Isolationseigenschaften und bei höheren Temperaturen geht die Elektretladung schnell verloren.In addition, in the electret filter, the electrostatic force effect due to the inevitable loss of charge decreases relatively rapidly, so that its effectiveness is limited in time. Especially with dusts with lower insulation properties and at higher temperatures, the electret charge is lost quickly.

Ein wesentlicher Nachteil bei Elektretfiltern ist die Einschränkung auf wenige Filtermaterialien, die in der Lage sein müssen, Ladungen über einen langen Zeitraum zu speichern, so daß ein Teil herkömmlicher Filtermaterialien insbesondere in Form handelsüblicher Filtermatten nicht für diesen Zweck eingesetzt werden kann.A major disadvantage of electret filters is the limitation to a few filter materials, which must be able to store charges over a long period of time, so that a part of conventional filter materials, especially in the form of commercially available filter mats can not be used for this purpose.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Filtervorrichtung, die auf der Basis herkömmlicher dielektrischer Filtermaterialien eine hocheffektive Abscheidung der im Gas dispergierten Teilchen gewährleistet und den Energieaufwand zur Abscheidung verringert.The object of the invention is to provide a filter device which, on the basis of conventional dielectric filter materials, ensures a highly effective deposition of the particles dispersed in the gas and reduces the energy expenditure for deposition.

-2- 747 43-2- 747 43

irlegung des Wesens der ErfindungFulfillment of the essence of the invention

3Γ Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Filter zu entwickeln, der bei Einsatz einer breiten Palette von Filtermaterialien icht reinigbar und wiederverwendbar ist und bei denen die Verstopfung tiefer liegender Filterschichten vermieden wird, findungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem eine einseitig mit einer geerdeten Elektrode versehene Filtermatte aus einem elektrischen Material, das zumindest über einige Sekunden elektrische Ladungen tragen kann, so mit Koronaelektroden imbiniert wird, daß die Filtermatte in zyklischen Abständen elektrisch aufgeladen werden kann und die Filtration des Gases jrch die elektrostatischen Kraftwirkungen unterstützt wird. Die Filtermatte aus dielektrischem Material hat auf ihrer Rückseite Dntakt zu einer geerdeten Elektrode, wobei diese auf der Filtermatte selbst fest verankert sein kann oder die Filtermatte dieser jr aufliegt. In Front der Filtermatte sind mehrere Koronaelektroden in einem definierten Abstand angeordnet. Die Dronaelektroden stehen mit einer Hochspannungsquelle in Verbindung, die beim Schließen eines Schalters eine Spannung an e Koronaelektroden legt.3Γ invention is the object of developing a filter that is not cleanable and reusable when using a wide range of filter materials and in which the blockage deeper lying filter layers is avoided, the invention is achieved according to the object by one side provided with a grounded electrode Filter mat made of an electrical material that can carry electrical charges for at least a few seconds, so is impregnated with corona electrodes, that the filter mat can be electrically charged at cyclic intervals and the filtration of the gas is supported by the electrostatic force effects. The filter mat of dielectric material has on its back Dntakt to a grounded electrode, which may be firmly anchored to the filter mat itself or the filter mat this jr rests. In the front of the filter mat several corona electrodes are arranged at a defined distance. The drone electrodes are connected to a high voltage source, which applies a voltage to e corona electrodes when a switch is closed.

Is dielektrische Materialien für die Filtermatte sind eine Reihe gut isolierender handelsüblicher Filtermaterialien einsetzbar. 3r Filter wird von verunreinigtem Gas durchströmt, wobei sich der Staub auf der Oberfläche der Filtermatte abscheidet. ie Aufladung wird in zyklischen Abständen wiederholt, wobei die Zykluszeit von den Materialeigenschaften des Filtermaterials id des Staubes abhängt.Dielectric materials for the filter mat are a series of well-insulating commercially available filter materials. 3r filter is traversed by contaminated gas, whereby the dust is deposited on the surface of the filter mat. The charging is repeated at cyclic intervals, the cycle time depending on the material properties of the filter material id of the dust.

ι Gegensatz zu Elektretfiltern können eine breite Palette von Filtermaterialien, insbesondere auch handelsübliche ltermaterialieneingesetztwerden,dadieAnforderungenanderen Ladungsstabilität weitaus geringer sind. Außerdem können jch Stäube höherer elektrischer Leitfähigkeit und höhererTemperatur gereinigt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ι Gegensatz zu Elektretfiltern als Reinigungsfilter ausgelegt, d. h. das Filtermaterial wird nach dem Filtrationszyklus durch eines sr bekannten Abreinigungsverfahren gereinigt und im nächsten Filtrationszyklus wieder verwendet. Die Wiederaufladung des Itermaterials zur Erzeugung einer Elektretladung wird vorteilhafterweise mit der zyklischen Abreinigung des Filters kombiniert nd kann den jeweiligen Anforderungen und Bedingungen entsprechend oft wiederholt werden. Die Filterelementformen innen den handelsüblichen Filterelementen entsprechen.In contrast to electret filters, a wide range of filter materials, especially commercially available materials, can be used, since the requirements for other charge stability are much lower. In addition, dust of higher electrical conductivity and higher temperature can be cleaned. The device according to the invention is in contrast to electret filters designed as a cleaning filter, d. H. the filter material is cleaned after the filtration cycle by a sr cleaning process known and reused in the next filtration cycle. The recharging of the itter material for generating an electret charge is advantageously combined with the cyclic cleaning of the filter and can be repeated according to the respective requirements and conditions. The filter element shapes correspond to the commercially available filter elements.

urch die elektrostatischen Kraftwirkungen des Filtermaterials auf die Staubteilchen und die damit verbundene hocheffektive bscheidung werden die Staubteilchen bereits in den lockeren Oberflächenschichten des Filtermaterials abgeschieden. Mit der jrstärkten Oberflächenfiltration bildet sich schnell ein geschlossener Staubkuchen aus, wodurch die nach der Abreinigung jftretenden Staubkonzentrationsspitzen im Reingas vermindert werden. Weiterhin wird durch die verstärkte berflächenfiltration und die schnelle Staubkuchenausbildung die Porenverstopfung in tiefer liegenden Schichten des Itermaterials verhindert, wodurch der Strömungswiderstand des Filtermaterials über einen langen Zeitraum auf einem 3rgleichsweise niedrigen Niveau gehalten wird.Due to the electrostatic force effects of the filter material on the dust particles and the associated highly effective separation, the dust particles are already deposited in the loose surface layers of the filter material. With the increased surface filtration, a closed dust cake quickly forms, which reduces the dust concentration peaks in the clean gas that occur after the cleaning. Furthermore, the increased surface filtration and fast dust cake formation prevent pore clogging in deeper layers of the iter material, thereby maintaining the flow resistance of the filter material at a consistently low level over a long period of time.

egenüber üblichen Vorrichtungen zur elektrostatischen Unterstützung bei der Luftfiltration durch Polarisation der Filtermatten zw. Aufladung des Staubes ist der Bedarf an Energie sehr gering, da die Koronaeinrichtung nur über wenige Sekunden in etrieb ist.Unlike conventional devices for electrostatic assistance in air filtration by polarization of the filter mats between charging the dust, the energy requirement is very low, since the corona device is only in operation for a few seconds.

usführungsbeispielusführungsbeispiel

ie Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment.

ie Fig. 1 zeigt eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Als wesentliches Element ist die als Filterschlauch usgebildete Filtermatte 1 zu nennen, die radial mit einem geerdeten Stützkorb 6 kombiniert ist. Der Stützkorb 6, der das usammenfallen des Filterschlauches bei der Filtration durch Außenbeaufschlagung verhindert, besteht vorzugsweise aus ochblech, engmaschigem steifen Drahtgeflecht oder aus Streckmaterial und ist über eine elektrische Verbindung 2 mit dem rdpotential verbunden. Als Koronaelektroden 3 können im Zwischenraum um die Filterschläuche gespannte Drähte, rofildrähte, Drahtnetze oder -hülsen und Stangen dienen, die an Isolatoren im Filter aufgehängt sind und mit einer schaltbaren ochspannungsquelle verbunden sind.he Fig. 1 shows a variant of the device according to the invention. An essential element is the filter bag formed as a filter bag 1, which is combined radially with a grounded support basket 6. The support basket 6, which prevents the filter tube from falling apart during filtration by external application, is preferably made of sheet-metal, closely meshed stiff wire mesh or expanded material and is connected to the potential via an electrical connection 2. As corona electrodes 3 can in the space around the filter bags strained wires, rofildrähte serve, wire nets or sleeves and rods, which are suspended from insulators in the filter and connected to a switchable ochspannungsquelle.

>urch Schließen des Schalters 5 werden die Koronaelektroden 3 durch die Hochspannungsquelle 4 mit Spannung im Bereich on 6 kV bis 25 kV versorgt. Der typische Abstand zwischen Filtermatte 1 und Koronaelektroden 3 liegt im Bereich von 0,5 und cm. Als dielektrische Materialien für die Filtermatte 1 läßt sich eine Reihe isolierender Materialien einsetzen wie olytetrafluoräthylen, Polypropylen, Polyester, Polyamid oder Glasfasern.By closing the switch 5, the corona electrodes 3 are supplied by the high voltage source 4 with voltage in the range of 6 kV to 25 kV. The typical distance between the filter mat 1 and corona electrodes 3 is in the range of 0.5 and cm. As dielectric materials for the filter mat 1, a number of insulating materials can be used such as olytetrafluoräthylen, polypropylene, polyester, polyamide or glass fibers.

eim Zuschalten der Hochspannungsquelle 4 führt die auftretende Koronaentladung zum Eintragen von Ionen in das iltermaterial. Die Koronaelektroden 3 befinden sich im Abstand von 1 cm bis 2cm vor der Filtermatte 1 in Form der ilterschläuche. Zur Aufladung des Filtermaterials wird die Hochspannungsquelle 4 für 10 Sekunden mit einer Spannung von OkV zugeschaltet, wodurch die an den Koronaelektroden 3 entstandenen Ionen in das Filtermaterial eingetragen werden. Eine Blativ stabile Aufladung des Filtermaterials ist die Folge.When the high-voltage source 4 is switched on, the corona discharge that occurs causes the ions to be introduced into the filter material. The corona electrodes 3 are located at a distance of 1 cm to 2 cm in front of the filter mat 1 in the form of ilterschläuche. For charging the filter material, the high voltage source 4 is switched on for 10 seconds with a voltage of OkV, whereby the ions formed at the corona electrodes 3 are introduced into the filter material. A Blativ stable charging of the filter material is the result.

»anach wird der Filterschlauch von außen nach innen von staubhaltigem Gas durchströmt und der Staub scheidet sich auf der »berfläche des Filterschlauches ab.»Afterwards, the dust-containing gas flows through the filter hose from the outside to the inside and the dust separates out on the surface of the filter hose.

e nach Art des Staubes kann die Aufladung bei laufendem Betrieb im Abstand einiger Sekunden bis Minuten leicht wiederholt i/erden. Insbesondere wird das Filtermaterial nach jeder Abreinigung des Filters erneut aufgeladen. Die Figuren 2; 3 und 4 zeigen ie schematische Anordnung von Filterschläuchen, Stützgerüsten 6 und Koronaelektroden 3 zwischen mehreren ilterschlauchreihen eines Gewebeabscheiders in der Draufsicht. In den Figuren 3 und 4 sind die Koronaelektroden 3 hülsenartig izw. kreuzartig zwischen den Schlauchreihen angeordnet und bestehen aus Drahtgeflecht.Depending on the type of dust, the charging process can easily be repeated a few seconds to several minutes during operation. In particular, the filter material is recharged after each cleaning of the filter. Figures 2; FIGS. 3 and 4 show the schematic arrangement of filter tubes, supporting frameworks 6 and corona electrodes 3 between a plurality of filter tube rows of a tissue separator in plan view. In FIGS. 3 and 4, the corona electrodes 3 are sleeve-like. arranged crosswise between the rows of tubes and are made of wire mesh.

Claims

-1-invention claim:

Apparatus for separating particles dispersed in gases by filtration with a filter medium utilizing electrostatic force actions between the filter medium and the particles dispersed in the gas, characterized in that a dielectric filter mat (1) consisting of one or a combination of preferably following materials, such as polytetrafluoroethylene, polypropylene , Glass fibers, polyester, polyamide, is arranged at a defined distance from corona electrodes (3), wherein the grounded electrode with the filter mat (1) on one side in contact and is formed so that they simultaneously as a support basket (6) for the Filter mat (1) is used.

For this

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