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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Filter für ein mit Staub beladenes Gas,
mit einer Anzahl von zumindest annähernd horizontal verlaufenden
und einen Rohgasraum für
die Durchströmung
des Gases mit einem Reingasraum verbindenden Filterkerzen, deren
dem Reingasraum zugewandte Enden in einem zylinderförmigen Tragmantel
gehalten sind.
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Ein
derartiger Filter ist aus der WO 98/42428 A1 bekannt. Der Filter
dient zur Abscheidung von im Rauchgas aus einer Verbrennungsanlage
enthaltenem Staub, insbesondere aus einer Kohlevergasungsanlage
oder aus einer Druckwirbelschichtfeuerung einer Kraftwerksanlage.
Dazu sind bei dem bekannten Filter innerhalb eines Filtergehäuses zwischen
einem Rohgasraum und einem diesen koaxial umgebenden Reingasraum
eine Anzahl von Filterkerzen angeordnet, über die das in den zentralen Rohgasraum
strömende
Gas geführt
wird. Während das
gereinigte Gas aus dem Reingasraum abströmt, gelangt an den Filterkerzen
abgeschiedener Staub in einen im Bodenbereich des Filtergehäuses vorgesehenen
Staubaustragstrichter.
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Die
im Filtergehäuse
horizontal angeordneten und zweckmäßigerweise konisch ausgebildeten Filterkerzen
sind einerseits in einem Tragmantel gehalten, der den Rohgasraum
vom Reingasraum trennt. Andererseits sind die Filterkerzen in einer
im Rohgasraum zentral angeordneten Haltevorrichtung fixiert, die
zum Durchführen
des Rohgases mit einer Anzahl von Öffnungen versehen ist. Die
vorzugsweise rohrförmige
Haltevorrichtung und der Tragmantel sowie das Filtergehäuse verlaufen
koaxial um eine zentrale Filterhauptachse, in deren Richtung das
Filtergehäuse
zu Revisions-, Reinigungs- und/oder Reparaturzwecken insbesondere
der Filterkerzen verschiebbar ist.
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Das
vorzugsweise in einer mit Kohlenstaub befeuerten Kraftwerksanlage
vorgesehene Filter ist für
die Durchströmung
einer entsprechend großen Rauchgasmenge
ausgelegt, so dass für
eine zuverlässige
Staubabscheidung bei hoher Durchsatzrate mehr als 1000 für die Durchströmung des
Rauchgases parallel geschaltete Filterkerzen vorgesehen sein können. Aufgrund
dieser Vielzahl von Filterkerzen wird der Austausch defekter Filterkerzen,
beispielsweise infolge von Materialbruch, dadurch erschwert und
insbesondere in unerwünschter
Weise verzögert, dass
die einzelne defekte Filterkerze nicht oder nur mit zeitintensiven
Untersuchungsmethoden als solche erkannt wird. Dies führt zu einer
unerwünschten langen
Stillstandszeit der Verbrennungsanlage.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Filter der eingangs
genannten Art anzugeben, bei dem eine insbesondere infolge eines Materialbruchs
defekte Filterkerze in einfacher Art und Weise zeitsparend erkennbar
ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind
Gegenstand der auf diesen rückbezogenen
Unteransprüche.
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Jede
Filterkerze ist mit einem diese durchsetzenden stabförmigen Anzeigeelement
versehen. Das Anzeigeelement ist in der jeweiligen Filterkerze vorteilhafterweise
zentral angeordnet und in deren dem Rohgasraum zugewandten Ende
fixiert, während
das Freiende des Anzeigeelements zweckmäßigerweise in den Reingasraum
hineinragt. Ein Materialbruch der Filterkerze ist somit allein dadurch
erkennbar, dass das Anzeigeelement eine gegenüber einer Soll- oder Ausgangsposition
schräg
verlaufende Lage einnimmt. Das Anzeigeelement wirkt dabei im Falle
eines Materialbruchs der Filterkerze zusätzlich als Träger einzelner
Filterkerzenteile und übernimmt
somit eine Doppelfunktion. So werden einerseits eine defekte Filterkerze
zuverlässig
angezeigt und andererseits eine Beschädigung von benachbarten Filterkerzen
verhindert.
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Gemäß einer
zweckmäßigen Weiterbildung ist
das Anzeigeelement durch das dem Rohgasraum zugewandte Ende der
Filterkerze hindurch geführt. Dadurch
kann eine diesem Ende zugewandte Haltevorrichtung derart ausgeführt werden,
dass rohgasseitig das Anzeigeelement – und über dieses das Filterkerzenende
praktisch indirekt – abgestützt wird. Somit
wird dieses zusammen mit einzelnen Kerzenteilen einer gebrochenen
Filterkerze zuverlässig
aufgefangen.
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Der
Ausfall oder Defekt einzelner Filterkerzen wird zweckmäßigerweise
durch Messung des Staubgehalts im Reingas erfasst. Wird ein erhöhter Staubgehalt
infolge einer oder mehr als einer defekten Filterkerze gemessen,
so kann die oder jede z.B. infolge eines Materialbruchs defekte
Filterkerze in besonders kurzer Zeit anhand der dezentrierten Lage des
jeweiligen Anzeigeelements visuell erkannt werden.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass durch vorzugsweise zentrale Anordnung eines jede Filterkerze
durchsetzenden stabförmigen
Anzeigeelements in einfacher und kostengünstiger Art und Weise eine
defekte Filterkerze visuell erkennbar ist. Dies wiederum ermöglicht besonders
zeitsparende Wartungsarbeiten zum Austausch defekter Filterkerzen.
Darüber
hinaus wird im Falle eines Materialbruchs einer Filterkerze eine Beschädigung benachbarter
Filterkerzen verhindert.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 im
Längsschnitt
einen eine Anzahl von Filterkerzen aufweisenden Filter für ein mit
Staub beladenes Gas,
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2 einen
Ausschnitt II aus 1 in größerem Maßstab mit einer ein Anzeigeelement
aufweisenden Filterkerze, und
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3 in
einer Darstellung gemäß 2 eine alternative
Ausführungsform
der Filterkerze mit Anzeigeelement.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Der
in 1 dargestellte Filter 1 dient zur Abscheidung
von Staub aus Rauchgas R einer (nicht dargestellten) Verbrennungsanlage
in Form einer Druckwirbelschichtfeuerung oder einer Kohlevergasung.
Dazu ist der Filter 1 in nicht näher dargestellter Art und Weise
in eine Rauchgas- und/oder Brenngasleitung einer Gasturbine-Brennkammer
einer fossilbefeuerten Kraftwerksanlage geschaltet.
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Über einen
Zuführungsstutzen 2 ist
dem Filter 1 das mit Staub beladene Rohgas R zuführbar. Der
Zuführungsstutzen 2 ist
durch ein Filtergehäuse 4 geführt und
mündet
in einen innerhalb des Filtergehäuses 4 vorgesehenen
Rohgasraum 6 ein. Innerhalb des Filtergehäuses 4 ist
außerdem
ein den Rohgasraum 6 koaxial umgebender und als Ringraum ausgebildeter
Reingasraum 8 vorgesehen, aus dem Reingas R' über einen Reingasaustritt 10 abführbar ist.
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Innerhalb
des Filtergehäuses 4 ist
zur Trennung des Rohgasraums 6 vom Reingasraum 8 eine einen
zylinderförmigen
Tragmantel 12 aufweisende Trennwand 13 vorgesehen.
Der Tragmantel 12 weist eine Anzahl von Aufnahmeöffnungen
oder -bohrungen 36 auf, in die eine entsprechende Anzahl
von Filterkerzen 14 mit deren Enden 14a eingebracht
sind (2 und 3). Im Rohgasraum 6 ist
außerdem eine
zentrale, vorzugsweise rohrförmige,
Haltevorrichtung 16 vorgesehen, an der die Filterkerzen 14 mit
deren Enden 14b gehalten sind.
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Um
die zumindest annähernd
senkrechte Gehäuselängs- oder
Hauptachse 18 sind die Haltevorrichtung 16 und
der zylinderförmige
Tragmantel 12 sowie das Filtergehäuse 4 zweckmäßigerweise koaxial
angeordnet. In Richtung dieser Hauptachse 18 ist ein oberhalb
eines Staubaustragstrichters 20 des Filters 1 vorgesehener
zylinderförmiger
Gehäusebereich 22 des
Filtergehäuses 4 verschiebbar.
Der Staubaustragstrichter 20 ist im Bodenbereich des Filtergehäuses 4 angeordnet
und dient zur Abführung von
an den Filterkerzen 14 abgeschiedenem Staub S.
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Wie
aus den 2 und 3 vergleichsweise
deutlich ersichtlich ist, weist jede Filterkerze 14 einen
konisch geformten Filterkörper 24 auf,
der in den Rohgasraum 6 hineinragt. Der Filterkörper 24 weist dabei
eine poröse
Wandung auf und ist vorzugsweise aus einem keramischen Werkstoff
gefertigt. Ein Hohlraum 26 innerhalb der porösen Wandung
jedes Filterkörpers 24 steht über eine
Austrittsöffnung 28 mit dem
Reingasraum 8 in Verbindung. Die Austrittsöffnung 28 ist
im Bereich des dem Reingasraum 8 zugewandten Endes 14a der
Filterkerze 14 vorgesehen.
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Das
dem Reingasraum 8 zugewandte Ende 14a der Filterkerze 14 ist
mit einer um die zentrale, horizontal verlaufende Kerzenlängsachse 30 umlaufenden
Halteschulter 32 versehen, mit der dieses Ende 14a der
Filterkerze 14 eine entsprechende Haltekontur 34 der
Aufnahmeöffnung 36 im
Tragmantel 12 unter Bildung einer formschlüssigen Verbindung hintergreift.
Mittels eines Dicht- und Fixierelements 38 im Fußbereich
der Filterkerze 14 wird diese in der Aufnahmeöffnung 36 gehalten.
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Das
gegenüberliegende
Freiende 14b der Filterkerze 14 ist durch eine
Positionieröffnung 40 in der
Haltevorrichtung 16 hindurch geführt. Die Haltevorrichtung 16 weist
eine Anzahl von Durchströmöffnungen 42 auf,
die eine besonders günstige
Zuleitung des Rohgases R zu der jeweiligen Filterkerze 14 ermöglichen.
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Innerhalb
der Filterkerze 14 ist ein Anzeigeelement 44 in
Form eines beispielsweise aus Metall bestehenden Stabes vorgesehen.
Das stabförmige Anzeigeelement 44 ragt
im Ausfüh rungsbeispiel
mit dessen Anzeigeende 44a in den Reingasraum 8 hinein,
während
das gegenüberliegende
Halteende 44b im dem Rohgasraum 6 zugewandten
Ende 14b der Filterkerze 14 gehalten und vorzugsweise
dort fixiert ist. Dazu ist das stabförmige Anzeigeelement 44 am Halteende 44b scheibenförmig ausgebildet,
wobei eine zur Längsachse 30 der
Filterkerze 14 quer verlaufende und an das Halteende 44b angeformte
Haltescheibe 46 des Anzeigeelements 34 in den
Filterkörper 24 eingebracht
ist. Das Anzeigeelement 44 verläuft innerhalb des Hohlraums 26 der
Filterkerze 14 parallel zu deren Längsachse 30. Vorzugsweise liegt
das Anzeigeelement 44 direkt auf der Längsachse 30, wobei
diese Lage der Soll- oder Ausgangslage des Anzeigeelements 44 entspricht.
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Während beim
Ausführungsbeispiel
gemäß 2 das
Anzeigeelement 44 in der Filterkerze 14 endet,
ist bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
das Anzeigeelement 44, das wiederum zentral in der Längsachse 30 liegt
oder parallel zu dieser verläuft,
durch das Ende 14b der Filterkerze 14 hindurch
geführt
und stützt
sich in der rohrförmig ausgebildeten
Haltevorrichtung 16 ab. Dazu ist das Halteende 44b des
Anzeigeelements 44 über
die Haltescheibe 46 hinaus verlängert und liegt in einer in der
Haltevorrichtung 16 vorgesehenen Halteöffnung 48 ein. Mit
diesem verlängerten
Halteende 44b stützt sich
die Filterkerze 14 über
das Anzeigeelement 44 in der Haltevorrichtung 16 ab.
Das Anzeigeelement 44 dient zur Erkennung einer defekten
Filterkerze 14.
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Beim
Betrieb des Filters 1 strömt das mit Staub beladene Rohgas
R über
den Zuführungsstutzen 2 in
den zentralen Bereich des Filtergehäuses 4 hinein. Von
dort strömt
das Rohgas R durch die Öffnungen 42 der
Haltevorrichtung 16 und entlang der Filterkerzen 14.
Es tritt dabei durch die Filterkörper 24 von
außen
nach innen in den Hohlraum 26 ein. Während der im Rohgas R enthaltene
und an den Filterkerzen 14 abgeschiedene Staub S sich im
Bodenbereich des Filters 1 ansammelt und über den
Staubaustragstrichter 20 abgeführt werden kann, strömt das Reingas
R' in den Reingasraum 8 hinein
und über
den Zuführungsstutzen 10 aus
dem Filter 1 ab.
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Während des
Reinigungsbetriebs können einzelne
Filterkerzen 14 infolge eines Materialbruchs beschädigt werden.
Ein derartiger Materialbruch führt zu
einer Veränderung
der Lage des jeweiligen Anzeigeelements 44 gegenüber der
dargestellten Soll-Lage auf der Zentralen Längsachse oder parallel zur zentralen
Längsachse 30 der
Filterkerze 14. Eine derartige Lageänderung des Anzeigeelements 44 in Form
einer Schrägstellung
gegenüber
der im Wesentlichen horizontal verlaufenden zentralen Längsachse 30 ist
durch eine entsprechende Schräglage des
in den Reingasraum 8 hineinragenden Anzeigeendes 44a des
Anzeigeelements 44 visuell erkennbar.
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Der
Defekt einzelner Filterkerzen 14 wird durch Messung des
Staubgehalts innerhalb des über den
Reingasaustritt 10 abströmenden Reingases R' gemessen, beispielsweise
mittels eines entsprechenden (nicht dargestellten) Sensors. Anhand
eines erfassten Anstiegs des Staubgehalts innerhalb des Reingases
R' kann auch auf
die Anzahl der defekten Filterkerzen 14 geschlossen werden.
Durch anschließendes
Abheben des oberen Gehäusebereichs 22 des
Filtergehäuses 4 sind
die dem Reingasraum 8 zugewandten Enden 14a der
Filterkerzen 14 sowie die Anzeigeelemente 44 sichtbar.
Aus der jeweiligen Lage der Anzeigeelemente 44 der einzelnen
Filterkerzen 14 sind somit die oder jede defekte Filterkerze 14 unmittelbar
erkennbar. Somit lassen sich die defekten Filterkerzen 14 ohne
lange Stillstandszeiten erkennen und austauschen.
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Das
Anzeigeelement 44 erfüllt
dabei eine Doppelfunktion. So erfüllt das Anzeigeelement 44 zusätzlich zur
Anzeigefunktion eine Auffangfunktion für einzelne Teile einer gebrochenen
und somit defekten Filterkerze 14. Dabei werden die einzelnen
Teile der defekten Filterkerze 14 auch nach einem Materialbruch
von dem stabförmigen
und die Filterkerze 14 auf deren gesamter Länge durchsetzenden
Anzeigeelement 44 quasi aufge fangen, so dass eine Beschädigung von
benachbarten Filterkerzen 14 durch herabfallende Kerzenteile
verhindert wird. Dieser Effekt wird dadurch unterstützt, dass
das Anzeigeelement 44 einerseits im Tragmantel 12 sowie
andererseits in der Haltevorrichtung 16 und somit beidendseitig
gegen ein Herabfallen gesichert ist.