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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur mechanischen Entfeuchtung
eines gebildeten Filterkuchens nach dem Oberbegriff des Anspruches
1 sowie ein Verfahren zur mechanischen Entfeuchtung eines auf einer
Filterfläche
gebildeten Filterkuchens nach dem Oberbegriff des Anspruches 18.
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Eine
gattungsgemäße Vorrichtung
weist ein Gehäuse
mit einer darin angeordneten Filterfläche auf, wobei das Gehäuse einen
abgedichteten Druckraum umschließt und mit einem unter Überdruck
stehenden Arbeitsfluid gefüllt
ist. Weiterhin weist die Vorrichtung eine Haube auf, welche zumindest
einen Abschnitt der Filterfläche übergreift
und einen Arbeitsraum umschließt,
der ein gasförmiges
Behandlungsfluid enthält.
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Bei
einem gattungsgemäßen Verfahren
wird der Filterkuchen in einer Haube mit einem dampfförmigen Behandlungsfluid
beaufschlagt, dessen Druck und Temperatur derart eingestellt werden,
dass das Behandlungsfluid beim Durchdringen des Filterkuchens aufgrund
einer Druckdifferenz im Filterkuchen kondensiert.
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Vorrichtungen
und Verfahren dieser Art, die auf dem allgemeinen Prinzip der Filtration
durch Anlegen eines Differenzdrucks beruhen, werden in der Verfahrenstechnik
zur Feststoff-Flüssigkeits-Trennung
eingesetzt und sind aus der
DE
42 38 087 C2 bekannt.
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Um
eine gewünschte
Entfeuchtung eines auf der Filterfläche abgesetzten Filterkuchens
zu bewirken, ist es bekannt, den Filterkuchen mit einem Behandlungsfluid
zu beaufschlagen. Allgemeines Ziel ist dabei, die Parameter des
dampfförmigen
Behandlungsfluids so einzustellen, dass das Behandlungsfluid im
Filterkuchen kondensiert, wodurch eine Entfeuchtung, die auch mechanische
Entfeuchtung genannt wird, erzielt wird.
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Bei
den bekannten Vorrichtungen und Verfahren werden Vermischungen des
Behandlungsfluids mit einem Gas, insbesondere mit einem zur Bereitstellung
des Differenzdrucks verwendeten Arbeitsfluid, beispielsweise Luft,
angestrebt, die jedoch das Entfeuchtungsergebnis entscheidend beeinträchtigen.
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Bei
Vermischung des Behandlungsfluids mit einem Arbeitsfluid entsteht
ein Gemisch, das schlechtere Entfeuchtungseigenschaften aufweist als
das Behandlungsfluid alleine. Insbesondere wird bei der genannten
Vermischung der Wärmeübergang vom
Behandlungsfluid zum Filterkuchen deutlich gesenkt. Gewünscht ist
ein hoher Wärmeübergang,
damit der Filterkuchen schnell durch die freigesetzte Kondensationsenergie
erhitzt wird und die flüssigkeitsgefüllten Poren
durch die anstehende Druckdifferenz entleert werden. Dieser hohe
Wärmeübergang
kann sehr gut durch Einsatz von reinem Dampf erreicht werden. Nach
einem raschen Erhitzen der ersten Berührungsflächen kann der Dampf aufgrund der
Differenzdruckwirkung eine mechanische Porenentleerung bewerkstelligen,
wobei eine gleichmäßige Porenentleerung
durch das Entstehen einer Kondensatfront abläuft (Vermeidung von "fingering" durch das Nichtvorhandensein
von Inertgas, wie z. B. Luft).
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Weiterhin
entsteht bei Vermischung des Behandlungsfluids mit einem Arbeitsfluid
entsteht ein Gemisch, aus dem je nach thermodynamischem Zustand
zumindest ein Teil des Behandlungsfluids frühzeitig kondensiert. Diese
Kondensation erfolgt im Allgemeinen nicht an dem beabsichtigten
Behandlungsort, sondern zielt vorzugsweise darauf ab, durch Einbringen
von Kondensationsenergie die Viskosität der zu entfernenden Restfeuchteflüssigkeit
abzusenken und auf diese Weise eine Reduzierung der mechanisch verdrängbaren
Restfeuchteflüssigkeit
zu erzielen.
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Um
solche Vermischungen des Behandlungsfluids mit dem Arbeitsfluid
zu unterdrücken, wurde
in der
DE 42 38 087
C2 eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei welcher zur Beaufschlagung
des Filterkuchens mit dem Behandlungsfluid eine den Filterkuchen
zumindest teilweise übergreifende
Haube vorgesehen ist. Durch diese Maßnahme können unerwünschte Verzögerungen des Wärmeübergangs und
Fehlkondensationen deutlich reduziert und das Entfeuchtungsergebnis
verbessert werden.
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Insbesondere
in der Umgebung der Öffnungen
der Haube zum Druckraum sind jedoch weiterhin Vermischungen von
Behandlungs- und Arbeitsfluid nicht ausgeschlossen.
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Das
Gemisch kondensiert bei der Beaufschlagung auf den Filterkuchen
dann nicht vollständig
an der Oberfläche
des zunächst
kalten Filterkuchens und im Filterkuchen an den Partikeloberflächen, Flüssigkeitsoberflächen und
Porenwänden,
da ein Teil des Behandlungsfluids im Arbeitsfluids gelöst bleibt.
Weiterhin wird durch die Vermischung der Wärmeübergang im Vergleich zum reinen
Behandlungsfluid deutlich gesenkt. Dadurch und durch die Druckdifferenz
zwischen Außenumfangsfläche des Filterkuchens
und der dem Fil ter zugewandten Filterkuchenfläche wird der Filterkuchen schon
zu Beginn des Kontakts mit dem Gemisch untersättigt, d. h. die Poren werden
teilweise entleert. Aufgrund dieser Untersättigung mit dem Gemisch ist
der Wärmeübergang
zwischen dem Gemisch und den Partikel-, Flüssigkeits- und Porenoberflächen des
Filterkuchens im Vergleich zur Behandlung mit dem unvermischten Behandlungsfluid
deutlich reduziert. Dies hat zur Folge, dass der Filterkuchen bei
Behandlung mit einem mit dem Arbeitsfluid vermischten Behandlungsfluid bei
gleichen Behandlungszeiten eine geringere Temperaturerhöhung aufweist
als bei einer Behandlung mit dem unvermischten Behandlungsfluid.
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Es
stellt sich dann keine ebene Kondensationsfront ein und die groben
Kapillaren im Filterkuchen werden bevorzugt entwässert, wodurch die Restfeuchte
des behandelten Filterkuchens höher
ist als diejenige Restfeuchte, die sich nach Ausbildung einer ebenen
Kondensationsfront einstellt. Durch die ungleichmäßige Entfeuchtung
werden nicht alle Filterkuchenbereiche gleichmäßig vom Behandlungsfluid-Arbeitsfluid-Gemisch
erreicht.
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Die
Waschwirkung verschlechtert sich ebenfalls, da die Löslichkeit
und die Stoffübergangsgeschwindigkeit
vieler Stoffe mit abnehmender Temperatur sinken.
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In
der
DE-PA F 15 760 IVc/12d
wird ein kontinuierlich arbeitender Drehfilter mit einer im Gehäuse umlaufenden
Drehtrommel beschrieben.
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Aus
der
DE 12 19 905 ist
eine Anordnung einer Filterfläche
in einem als Druckerraum ausgebildeten druckdichten Gehäuse bekannt.
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In
der
DE 29 47 329 ist
auch eine Anordnung eines Filters in einem Druckraum beschrieben.
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Aus
der
DE 11 77 572 sind
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dampfbeschleierung von Kohlenschlämmen auf
Vakuumtrommel- und Vakuumscheibenfiltern bekannt, bei dem der Filterkuchen
mit Wasserdampf behandelt wird. Der Filterkuchen ist zum Zeitpunkt
des Einwirkens der Dampfbeschleierung entwässert. Das erste Drittel des
aus der Filtertrübe
heraustretenden Teils des drehenden Filters liegt außerhalb
des Einwirkungsbereiches der Dampfhaube. Die Wasserdampftemperatur
ist so eingestellt, dass die Kondensation direkt über dem
Filter erfolgt. Die Haube bildet einen Abstand von ca. 20 cm zum
Filter.
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Aus
der
DE 14 61 502 ist
ein Verfahren zur Trocknung von Filterkuchen bekannt. In dieser Druckschrift
ist eine starr angeordnete Haube erwähnt, die sich mit etwa 180° des Tischumfangs über einem
Vakuumtellerfilter gegenüber
der Aufgaberutsche befindet. Die Haube wird durch Dichtungsstreifen
gegenüber
dem Drehtisch abgedichtet. Die Enden der Haube können durch nachgiebige Vorhänge verschlossen
werden.
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Aus
der
US 34 32 936 A ist
eine Vorrichtung zur Trocknung einer Papierfaserbahn bekannt, wobei zur
Beaufschlagung mit Dampf eine Haube mit zwei Kammern eingesetzt
wird. Jede Kammer weist eine eigene Dampfzuführung auf.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren der oben
angegebenen Art zu schaffen, mit welchem eine besonders wirtschaftliche Beaufschlagung
eines Filterkuchens mit einem Behandlungsfluid ermöglicht wird.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. durch ein Verfahren
mit den Merkmalen des Anspruches 18 gelöst.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den
Unteransprüchen
beansprucht.
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Eine
Vorrichtung der oben angegebenen Art ist erfindungsgemäß dadurch
weitergebildet, dass die Haube in mindestens zwei Kammern unterteilt
ist, welche jeweils an den Filterkuchen angrenzen, dass die Kammern
voneinander durch Trennelemente abgetrennt sind und dass die einzelnen
Kammern jeweils eigene Kammerarbeitsräume umschließen, in welchen
unterschiedliche Drücke
einstellbar sind. Die unterschiedlichen Drücke sind, je nach gewählter Kammerabtrennung,
mitunter gering, so dass der mittlere Kammerdruck nur geringfügig höher ist
als im umgebenden Druckraum. Insbesondere soll durch die Gestaltung
des Kammerarbeitsraumes sowie der zugehörigen Dichtungen ein konvektiver
Austausch zwischen Behandlungsfluid und Arbeitsfluid behindert werden
und gleichzeitig die Größe des Arbeitsbereiches
des Behandlungsfluides veränderbar
sein.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei der Filtration
durch Gasdifferenzdruck bei kontinuierlichen Druck-, Vakuum- oder
Druckvakuumfiltern unter Verwendung eines vorzugsweise dampfförmigen Behandlungsmediums,
der Ort, die flächenhafte
Ausdehnung und die Zeitdauer der Dampfbeaufschlagung das Entfeuchtungs-
und Waschergebnis sowie durch die Temperaturerhöhung des Filterkuchens auch
den Aufwand bei einer anschließenden
Trocknung entscheidend beeinflussen.
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Eine
Kernidee der Erfindung kann darin gesehen werden, dass statt des
nur einen im Stand der Technik vorgesehenen Behandlungsraums mehrere voneinander
abgetrennte Behandlungs kammern vorgesehen sind. Hierdurch kann eine
gleichmäßigere Behandlung
des Filterkuchens mit dem dampfförmigen
Behandlungsfluid erzielt werden. Weiterhin kann, je nach Bedarf,
der Massenstrom an Behandlungsfluid verändert werden, d. h., dass je
nach Aufnahmemenge bzw. Verbrauch des Behandlungsfluids im Filterkuchen
mehr oder weniger Kammern mit Behandlungsfluid gefüllt werden.
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Ein
wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht weiterhin
darin, dass in den einzelnen Kammern die Parameter des Behandlungsfluids
auf den momentanen Zustand des Filterkuchens in den jeweiligen Kammern
eingestellt werden kann und dass dadurch auch Fehlkondensationen
deutlich unterdrückt
werden. Auf diese Weise wird der Durchtritt einer ebenen Kondensatfront durch
den Filterkuchen und damit eine homogene Entfeuchtung des Filterkuchens
erzielt.
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Ein
weiterer Vorteil ist, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung konstruktiv
einfach und kostengünstig,
insbesondere zusammen mit herkömmlichen
Filteranlagen realisierbar ist. So kann es beispielsweise bevorzugt
sein, dass die Filterfläche
an einem Trommelfilter oder einem Scheibenfilter angeordnet ist.
Weiterhin kann die Filterfläche
im Betrieb kontinuierlich oder schrittweise bewegbar, insbesondere
drehbar sein.
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Um
einen Gasaustausch zwischen den einzelnen Kammern zu unterdrücken, kann
es vorteilhaft sein, wenn die Abtrennelemente im Betrieb vom Filterkuchen
durch einen linienförmigen
oder flächigen
Spalt getrennt sind. Unter einem linienförmigen Spalt wird in diesem
Zusammenhang ein relativ schmaler Spalt verstanden, wobei eine Spalthöhe senkrecht zur
Oberfläche
des Filterkuchens kleiner ist als eine Dicke des Abtrennelements.
Hingegen ist bei einem flächigen
Spalt die Dicke des Abtrennelements deutlich größer als dessen Abstand zum
Filterkuchen.
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Durch
die Unterdrückung
des Gasaustausches können
in den einzelnen Kammern verschiedene Drücke, Zusammensetzungen und/oder
Temperaturen des Behandlungsfluids eingestellt werden und auf diese
Weise das Entfeuchtungsergebnis verbessert werden.
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Es
kann dabei insbesondere zweckmäßig sein,
dass die Abtrennelemente am Filterkuchen im Betrieb schleifend anliegen,
wodurch eine besonders effektive Unterdrückung des Gasaustausches zwischen
den Kammern erzielt wird.
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Weiterhin
können
die Abtrennelemente starr ausgebildet oder aus einem flexiblen Material
gefertigt sein, wobei flexible Abtrennelemente zum schleifenden
Anliegen besonders bevorzugt sein, etwa streifen- oder fadenförmige Vorhänge aus
Elastomeren, Textilien etc.
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Eine
weitere vorteilhafte Gestaltung der Abdichtelemente ist einerseits
die Unterstützung
der Gleit- und Dichtfunktion durch einen über die Dichtelemente laufenden
Wasserfilm und andererseits der gezielte Einsatz eines Flüssigkeitsvorhangs,
insbesondere beim Haubeneintritt.
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Eine
Vermischung des Behandlungs- mit dem Arbeitsfluid kann weiterhin
dadurch in vorteilhafter Weise unterdrückt werden, dass die Haube
teilweise in die Suspension eintauchbar ist.
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In
diesem Zusammenhang ist außerdem
besonders bevorzugt, dass der Druck des Behandlungsfluids in allen
Kammern größer ist
als der Druck des Arbeitsfluids. Es entsteht dann eine Strömung des
Behandlungsfluids durch die Spalte in den ersten Arbeitsraum hinein.
Da bei den hier in Frage kommenden Drücken schleichende Strömung vorliegt,
ist eine Vermischung von Behandlungs- und Arbeitsfluid bei diesen
Bedingungen praktisch ausgeschlossen.
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Die
Kammern können
sich im Wesentlichen in einer Filterkuchenbewegungsrichtung und/oder
im Wesentlichen quer zur Filterkuchenbewegungsrichtung erstrecken.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass mehrere Kammern hintereinander
in der Filterkuchenbewegungsrichtung angeordnet sind. Bei dieser
Anordnung ist es besonders bevorzugt, in den einzelnen Kammern jeweils
unterschiedliche Drücke
des Behandlungsfluids einzustellen. Zum Beispiel kann der Filterkuchen
in aufeinanderfolgenden Kammern mit jeweils abnehmendem Druck mit dem
Behandlungsfluid beaufschlagt werden.
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Hierzu
kann eine oder mehrere in eine der Kammern mündende Leitung zur Zuführung des
Behandlungsfluids vorgesehen sein.
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Insbesondere
ist es vorteilhaft, wenn die Kontaktfläche zum Filterkuchen in der
ersten Kammer, in der das Behandlungsfluid zugeführt wird, kleiner ist als die
für den
Austausch zwischen Filterkuchen und Behandlungsfluid benötigte Austauschfläche. In
diesem Fall wird das Behandlungsfluid in die nächste benachbarte Kammer strömen, somit
besteht keine Gefahr, dass Arbeitsfluid aufgrund eines Druckabfalls
in die erste Kammer einströmt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird eine oder mehrere
Behandlungskammern mit einer Abführleitung
versehen, über
die durch Anlegen eines separat erzeugten Unterdruckes oder durch Ausnutzen
von Konvektionsströmungseffekten
ein gezielter Strömungsverlauf
in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
eingestellt werden kann, so dass sichergestellt werden kann, dass
kein Arbeitsfluid die Reaktion des Behandlungsfluids in den vorgeschalteten
Behandlungskammern beeinflusst.
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Um
eine abfallende Druckcharakteristik des Behandlungsfluids längs der
Bewegungsrichtung des Filterkuchens zu erzielen, ist es zweckmäßig, wenn eine
Zuführungsleitung
in der Nähe
des Eintritts des Filterkuchens in die Haube angeordnet ist.
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Bei
anfänglicher
Einleitung des Behandlungsfluides in die Kammern werden vorzugsweise vor
einer Kuchenbehandlung die Kammern mit dem Behandlungsfluid "gespült", um Restgas in den
Kammern über
das Filtermedium oder Entlüftungsventile zuverlässig zu
entfernen. So wird sicher gestellt, dass die Kuchenbehandlung mit
weitestgehend reinem Behandlungsfluid erfolgt.
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Weiterhin
kann auch eine Einrichtung zur Änderung
eines Abstands der Haube zum Filterkuchen vorgesehen sein. Durch
diese Maßnahme
kann der Strömungsleitwert
zwischen den ein zelnen Kammern und zwischen den Kammern und dem
ersten, äußeren Druckraum
variiert werden. Hierdurch wird ebenfalls eine Manipulierung des
Drucks des Behandlungsfluids in den einzelnen Kammern ermöglicht.
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Insbesondere
kann ein Abstand der einzelnen Kammern zum Filterkuchen unabhängig voneinander
einstellbar sein.
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Zweckmäßig ist
hierbei, wenn die Haube in sich beweglich ausgebildet und insbesondere
aus einem flexiblen Material gefertigt ist.
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Schließlich kann
es auch von Vorteil sein, wenn zur Beaufschlagung des Filterkuchens
mit dem Behandlungsfluid mehrere Hauben vorgesehen sind.
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Bei
einer konstruktiv einfachen Variante ist eine Kammer vorgesehen,
deren Ausdehnung in Richtung senkrecht zur Oberfläche des
Filterkuchens in der Größenordnung
eines Spalts zwischen Haube und Filterkuchen liegt. Im stationären Betrieb
stellt sich längs
der Ausdehnung einer solchen Kammer in Umfangsrichtung aufgrund
des geringen Strömungsleitwerts
ein Druckgradient ein. Die Kammer entspricht somit in ihrer Wirkung
einer Vielzahl von hintereinander angeordneten, durch Trennelemente
getrennten Kammern grösserer
Ausdehnung.
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Eine
weitere konstruktive Variante der Gestaltung des Arbeitsraumes ist
die Einbringung von Formkörpern
in den Strömungskanal.
Diese Formkörper
sollen einen konvektiven Austausch und eine Vermischung von Behandlungsfluid
und Arbeitsfluid behindern. Solche Formkörper können beispielsweise biegsame
Drähte
sein, so dass dann eine Struktur wie bei Besen oder Bürsten entsteht.
Eine andere Mög lichkeit
ist die Verwendung von Vorhängen
aus Geweben, Ketten oder flexiblen Bändern.
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Verfahrensmäßig wird
die Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren nach Anspruch 19 gelöst.
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Ein
Verfahren der oben beschriebenen Art ist erfindungsgemäß dadurch
weitergebildet, dass der Filterkuchen in mehreren, voneinander durch
Trennelemente abgetrennten Kammern mit dem Behandlungsfluid beaufschlagt
wird und dass in den einzelnen Kammern unterschiedliche Drücke des
Behandlungsfluids eingestellt werden.
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Ein
Kerngedanke dieses Verfahrens besteht darin, dass der Filterkuchen
nicht mehr, wie bisher üblich,
mit einem einheitlichen Druck des Behandlungsfluids beaufschlagt
wird, sondern dass in einzelnen Behandlungskammern jeweils unterschiedliche Drücke des
Behandlungsfluids eingestellt werden.
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Der
Druck des Behandlungsfluids kann dann in den einzelnen Kammern auf
den momentanen Zustand (z. B. den Umwandlungsgrad) des Filterkuchens
in dieser Kammer abgestimmt werden. Auf diese Weise können besonders
gute Entfeuchtungsergebnisse erzielt werden.
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Bei
zweckmäßigen Ausgestaltungen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird die Filterfläche während des
Betriebs kontinuierlich oder schrittweise bewegt und insbesondere
gedreht.
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Insbesondere
kann zur Durchführung
des Verfahrens ein Trommelfilter oder ein Scheibenfilter verwendet
werden.
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Besonders
einfach und kostengünstig
gestaltet sich die Durchführung
des Verfahrens, wenn als Arbeitsfluid Druckluft verwendet wird.
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Das
Behandlungsfluid kann in unmittelbarer Nähe eines Eintritts des Filterkuchens
in die Haube über
eine Zuführungsleitung
in die Kammer eingeleitet werden. So lässt sich in besonders einfacher
Weise eine von Kammer zu Kammer abfallende Druckcharakteristik erzielen.
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Besonders
vorteilhaft ist außerdem
eine Verfahrensvariante, bei der der Druck des Behandlungsfluids
in allen Kammern größer als
der Druck des Arbeitsfluids gewählt
wird. Auf diese Weise kann eine Vermischung des Behandlungsfluids
mit dem Arbeitsfluid in den Behandlungskammern so gut wie ausgeschlossen
werden, da aufgrund einer schleichenden Strömung des Behandlungsfluids
von den Behandlungskammern in den benachbarten ersten Druckraum
ein Übertritt
des Arbeitsfluids in die Behandlungskammern praktisch ausgeschlossen
ist.
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Die
Drücke
des Behandlungsfluids in den Kammern können außerdem dadurch variiert werden,
dass ein Abstand der Haube von dem Filterkuchen definiert eingestellt
wird.
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Schließlich können zur
Behandlung des Filterkuchens auch mehrere Hauben verwendet werden.
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Weitere
Vorteile, Details und Eigenschaften der Erfindung werden im Folgenden
anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele
beschrieben.
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In
diesen Zeichnungen zeigen:
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1:
eine Querschnittsansicht durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Filtration und zur mechanischen Entfeuchtung eines gebildeten
Filterkuchens;
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2:
eine weitere Querschnittsansicht der Vorrichtung aus 1;
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3:
eine Teilquerschnittsansicht der Vorrichtung aus 1;
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4:
eine Teilquerschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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5:
eine Teilquerschnittsansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
und
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6:
eine Teilquerschnittsansicht eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Bei
der in den 1 und 2 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur
Filtration und zur mechanischen Entfeuchtung eines Filterkuchens ist
eine Filterfläche 2 innerhalb
eines Gehäuses 1, welches
einen Druckraum 3 vollständig umschließt, angeordnet.
Der Druckraum 3 ist mit einem Arbeitsfluid 31,
das beispielsweise Druckluft sein kann, angefüllt. Im Druckraum 3 befindet
sich außerdem
ein Suspensionstrog 9 mit einer zu filtrierenden Suspension 7.
Die Filterfläche 2,
die auf einem Trommelfilterelement angeordnet ist, taucht dabei
teilweise in die Suspension 7 ein.
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Durch
eine Druckdifferenz zwischen einer Filtratseite 13 und
einer Suspensionsseite 14 der Filterfläche 2 wird die Suspension 7 durch
die Filterfläche 2 filtriert,
wobei auf der Suspensionsseite 14 ein in den Figuren nicht
dargestellter Filterkuchen gebildet wird. Der Trommelfilter wird
im Betrieb kontinuierlich in einer durch einen Pfeil 12 angedeuteten
Bewegungsrichtung gedreht.
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Zur
mechanischen Entfeuchtung wird der Filterkuchen unter einer Haube,
die einen Arbeitsraum 5 umschließt, mit einem Behandlungsfluid 32,
beispielsweise mit Wasserdampf, beaufschlagt.
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Ein
Austausch von Fluiden zwischen dem ersten Druckraum 3 und
dem Arbeitsraum 5 wird in den Bereichen AB, BC und CD zwischen
Haube und Stirnfläche
des Trommelfilterelements durch Mehrfachlippen, einfache Spaltdichtungen,
Labyrinthdichtungen, Bürstendichtungen
oder einen Flüssigkeitsschleier
weitestgehend verhindert. Eine weitere Abdichtungsvariante besteht
darin, die Haube 4 so zu positionieren, dass sie teilweise
in die Suspension 7 im Suspensionsbehälter 9 eintaucht.
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Eine
Abtrennung des Druckraum 5 vom Arbeitsraum 3 ist
dadurch gegeben, dass die Haube 4 durch die Spalte 15,
die linien- oder flächenförmig ausgebildet
sein können,
von der Außenumfangsfläche des
Filterkuchens getrennt ist.
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Die
Haube ist erfindungsgemäß in mehrere, in
den 1 und 2 schematisch dargestellte Kammern
unterteilt. Zur Zuführung
des Behandlungsfluids 32 in der gewünschten Zusammensetzung in
den Arbeitsraum 5 ist eine Zuführungs leitung 20 im
Bereich des Eintritts des Filterkuchens in die Haube 4 vorgesehen.
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3 zeigt
die Haube 4 der Vorrichtung 10 aus den 1 und 2 in
einer Detailansicht. Der Arbeitsraum 5 ist durch starre
Trennelemente 22, die auch als flächige Einbauten bezeichnet
werden können,
in mehrere Kammern 21 unterteilt, wobei entweder ein Trennelement 22 vom
Filterkuchen durch einen Spalt 23 getrennt ist oder ein
Trennelement 22 den Filterkuchen an einer Berührungsstelle 24 berührt und
im Betrieb schleifend anliegt. Durch die Aufteilung des Arbeitsraums 5 in
mehrere Behandlungsräume
oder Kammern 21 wird ein selbstständiger Austausch der Fluide
zwischen den Kammern 21 weitestgehend vermieden. Die Einbauten
oder Trennelemente 22 erstrecken sich im Wesentlichen quer
zur durch den Pfeil 12 angedeuteten Filterkuchenbewegungsrichtung.
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Durch
die vorgegebenen Menge des Stroms an dampfförmigem Behandlungsfluid 32,
das aufgrund eines höheren
Druckes pZuleitung in der Zuführungsleitung 20 und
eines niedrigeren Druckes p1 in der ersten
Kammer 21 in diese erste Kammer 21 einströmt, wird
sichergestellt, dass ein eventuell in dieser Kammer 21 vorhandenes
und bei diesen Bedingungen nicht kondensierbares Gas aus der ersten Kammer 21 weitestgehend
verdrängt
wird. Der Druck des Behandlungsfluids 32 nimmt dabei zur
jeweils nachfolgenden Kammer 21 ab. Ist der Mengenstrom des
kondensierten oder dampfförmigen
Behandlungsfluids 32, das der Filterkuchen in der ersten Kammer 21 aufnimmt
kleiner als der zuströmende Mengenstrom
an dampfförmigem
Behandlungsfluid, so strömt
aufgrund einer sich einstellenden geringen Druckdifferenz zwischen
erster und zweiter Kammer 21 der nicht kondensierte und
in den Filterkuchen eingedrungene Mengenstrom an dampf förmigem Behandlungsfluid
durch einen Spalt 23 oder über die Berührstelle 24 in den
benachbarten Behandlungsraum. Dies wiederholt sich so lange, bis
entweder der in eine k-te Kammer 21 eintretende Mengenstrom
an Behandlungsfluid 32 kleiner oder gleich dem Mengenstrom
des kondensierten oder dampfförmigen Behandlungsfluids 32 ist,
das der Filterkuchen in der k-ten Kammer 21 aufnimmt, und
so der Druck pk in der k-ten Kammer 21 im
Wesentlichen gleich oder kleiner als der Druck pk+1 der
benachbarten, in Filterkuchenbewegungsrichtung liegenden Kammer 21 ist oder
bis die Kammer 21 an der Filterkuchenaustrittsseite der
erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 erreicht ist
und das vorzugsweise dampfförmige
Behandlungsfluid 32 einen höheren oder im Wesentlichen gleichen
Druck wie das Arbeitsfluid 31 im Druckraum 3 aufweist.
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4 zeigt
in einer Teilquerschnittsansicht ein zweites Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
bei der sich an eine erste Kammer 21 eine zweite Kammer 26 anschließt, deren Ausdehnung 18 in
Richtung senkrecht zur Oberfläche
des Filterkuchens in der Größenordnung
des Spalts 23 aus 3 liegt.
Im stationären
Betrieb stellt sich längs
der Ausdehnung der Kammer 26 in Umfangsrichtung des Trommelfilters
ein Druckgradient des Behandlungsfluids 32 ein, so dass
die Kammer 26 in ihrer Wirkung vergleichbar ist mit einer
Vielzahl von hintereinander angeordneten, durch Trennelemente getrennte
Kammern 21.
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Ein
drittes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist in Teilquerschnittsansicht in 5 dargestellt,
wobei dort insgesamt vier Kammern 21 des Arbeitsraums 5 durch
flexible, streifen- oder fadenförmige
Trenn elemente 25 voneinander abgetrennt sind. Die an der
Haube 4 befestigten Trennelemente 25 liegen im
Betrieb schleifend am Filterkuchen an, wodurch eine Dichtwirkung
in der Art eines Rückschlagventils
zwischen jeweils benachbarten Kammern 21 erzielt wird.
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Zwischen
dem Filterkuchen und den flexiblen Trennelementen 25, bei
welchen es sich beispielsweise auch um Bürstendichtungen handeln kann,
kann sich im Betrieb auch ein Flüssigkeitsschleier
oder ein Flüssigkeitsfilm
ausbilden, der eine zusätzliche
Dichtwirkung entfaltet.
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Bei
der in 6 dargestellten Variante sind in der Haube 4 eine
Vielzahl von biegsamen Elementen 27 vorgesehen, bei welchen
es sich beispielsweise um biegsame Drähte handeln kann. Diese biegsamen
Elemente 27 können
an einem auf der Filterfläche 2 abgesetzten
Filterkuchen anliegen oder dazu einen geringen Abstand aufweisen
und dienen dazu, einen konvektiven Austausch und eine Vermischung des
Behandlungsfluids mit dem Arbeitsfluid zu vermeiden.