DE102009016145A1 - Method for cleaning dust-charged gas filter of tubular-filter system, involves removing particulate layer settled on outer surface of filter medium by applying compressed air with specific pressure for specific time period - Google Patents

Method for cleaning dust-charged gas filter of tubular-filter system, involves removing particulate layer settled on outer surface of filter medium by applying compressed air with specific pressure for specific time period Download PDF

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Gunnar-Marcel Dr.-Ing. Klein
Tim Neuhaus
Theo Schrooten
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HIMENVIRO DEUTSCHLAND GMBH, DE
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Intensiv Filter GmbH and Co KG
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Abstract

The method involves extending a filter tube (10) from the outside surface to the inner surface of a support cage of a dust-charged gas filter. An integrated nonwoven filter medium made of polymer fiber and comprising integrated paper webs is provided in the filter, where the filter medium has air-permeability of about 30 to 500 L/square dm per minute. A particulate layer settled on the outer surface of the filter medium is removed by applying compressed air with pressure of about 0.3 to 7 bar on an open side of the filter tube for a time period less than 200 milliseconds. The filter medium has a polymer or inorganic micro-fiber portion with yarn count less than 1.5 decitex and with 10 mass percent of the mass provided between a raw gas side and support webs arranged on the filter medium, where the time period between subsequent application of pressure is less than 150 s.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abreinigung von Filtern für staubgeladene Gasströmungen, mit mehreren durch innenliegende Stützkörper abgestützten Filterschläuchen, die von außen nach innen durchströmt werden, aus einem textilen Nadelvlies-Filtermedium aus polymeren Fasern mit integriertem Stützgewebe bestehen und eine Luftdurchlässigkeit von 30–500 l/(dm2min) im Neuzustand aufweisen, und bei denen die sich an der Außenseite ablagernde Partikelschicht mittels periodischer Druckstoßabreinigung entfernt wird, wobei der bei der Druckstoßabreinigung über die offene Seite des Filterschlauchs zugeführte Druckimpuls eine Dauer von nicht mehr als 200 ms aufweist und der Vorlagedruck der zur Abreinigung verwendeten Druckluft zwischen 0,3 und 7 bar beträgt.The invention relates to a method for cleaning filters for dust-laden gas flows, with several supported by internal support body filter bags, which are flowed through from the outside in, consist of a textile needle felt filter medium made of polymeric fibers with integrated support fabric and an air permeability of 30-500 l / (dm 2 min) when new, and in which the outer layer depositing particle layer is removed by means of periodic Druckstoßabreinigung, wherein the supplied in the Druckstoßabreinigung over the open side of the filter tube pressure pulse has a duration of not more than 200 ms and the Supply pressure of the compressed air used for cleaning is between 0.3 and 7 bar.

Schlauchfilter sind in zahlreichen industriellen Prozessen die wichtigste Filtergattung zur Abscheidung von Partikeln aus Gasströmen. Aktuelle und künftige Anwendungsgebiete umfassen alle Produktionsanlagen in denen partikelbeladene Abgase entstehen, insbesondere in den Branchen Zement, Kalk, Gips, Steine-/Erden, Bergbau, Schüttguttransport und -handling, Stahl, Eisen, NE-Metalle, Kraftwerkstechnik, Chemie-Pharma- und Lebensmitteltechnik. Ein grundsätzlicher Vorteil von Schlauchfiltern ist die problemlose Einhaltung aktueller Emissionsgrenzwerte in einem einstufigen Prozess, und zwar bei höchsten Volumenströmen und Staubbeladungen. Diese Vorteile haben in den letzten Jahren häufig zur Substitution von Zentrifugalabscheidern und elektrostatischen Abscheidern durch filternde Abscheider im Allgemeinen und Schlauchfilter im Besonderen geführt.Bag filters are the most important filter category in numerous industrial processes for the separation of particles from gas streams. Current and Future application areas include all production facilities in which particle-laden exhaust gases arise, especially in the Branches Cement, lime, gypsum, stone / earth, mining, bulk goods transport and handling, steel, iron, non-ferrous metals, power plant technology, chemical-pharmaceutical and food technology. A fundamental advantage of Bag filter is the trouble-free compliance with current emission limits in a one-step process, at highest flow rates and dust loads. These benefits have been common in recent years for the substitution of centrifugal and electrostatic precipitators Separators by filtering separators in general and bag filters in particular led.

Allerdings weisen Schlauchfilter im Vergleich zu elektrostatischen Abscheidern einen höheren Druckverlust auf. Trotz geringerer Abscheidegrade und höherer Investitionskosten werden daher vor allem in Großanlagen der Kraftwerkstechnik weiterhin elektrostatische Abscheider eingesetzt.Indeed have bag filters compared to electrostatic precipitators a higher pressure loss. Despite lower degrees of separation and higher investment costs are therefore mainly in large plants Power plant technology continues to use electrostatic precipitators.

Zur Senkung des für die Entstaubung eines Luftvolumens benötigten volumenspezifischen Energiebedarfs kann die wirksame Entfernung des sich an den Filterflächen ablagernden Filterkuchens durch moderne Systeme der Druckstoßabreinigung erheblich beigetragen. So lässt sich bei Einsatz von als ”Jet-Pulse” bezeichneten Systemen die Abreinigungswirkung nicht nur durch eine kurzzeitige Umkehr der Strömungsrichtung, sondern unter Ausnutzung der Massenträgheit des infolge eines Druckluftstoßes explosionsartig beschleunigten Filterkuchens erreichen. Die aus dem Stand der Technik bekannten Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz von Schlauchfiltern mit Jet-Pulse-Abreinigung lassen sich in vier Gruppen einteilen:to Reduction of the required for the dedusting of an air volume Volume-specific energy demand can be the effective distance of the filter cake depositing on the filter surfaces by modern systems of Druckstoßabreinigung considerably contributed. Thus, when using what is termed "jet pulses" Systems the cleaning effect not only by a short-term Reversal of the flow direction, but under utilization the inertia of the result of a compressed-air shock reach explosively accelerated filter cake. From Prior art measures for improvement the energy efficiency of bag filters with jet pulse cleaning can be divided into four groups:

a) Injektortechnologiea) injector technology

Der Energieaufwand zur Abreinigung des sich an den Filterflächen von Filterschläuchen ablagernden Filterkuchens, und damit die Effektivität der Abreinigung wird von der Zeitdauer, der Stärke und vom Verlauf des in den Filterschlauch eingeleiteten Druckluftimpulses bestimmt. Um Druckluft impulsartig aus einem Speicherbehälter mit einem Speicherüberdruck zwischen 0,5 und 7 bar einzuleiten, werden Membranventile mit großem Querschnitt und Arbeitshub und einer schnell schaltenden Magnetventilsteuerung verwendet. Die Öffnungszeit des Magnetventils und damit die Dauer des Druckluftimpulses beträgt weniger als 300 ms. Der Druckluftverbrauch je Druckstoß (Jet-Pulse) und m2 Filterfläche kann z. B. 2 l/m2 bei einem Speicherüberdruck von 6 bar und einer Ventilöffnungszeit von 100 ms betragen. Bei einem aus der EP 1 404 434 B1 bekannten Verfahren beträgt der Speicherdruck 0,5–3 bar, die Ventilöffnungszeit weniger als 300 ms und der spezifische Druckluftbedarf 0,5–4 l/m2.The energy required for cleaning the filter cake depositing on the filter surfaces of filter bags, and thus the effectiveness of the cleaning, is determined by the duration, the strength and the course of the compressed air pulse introduced into the filter tube. To introduce compressed air like a pulse from a storage tank with a storage pressure between 0.5 and 7 bar, diaphragm valves with a large cross-section and working stroke and a fast-switching solenoid valve control are used. The opening time of the solenoid valve and thus the duration of the compressed air pulse is less than 300 ms. The compressed air consumption per pressure surge (jet pulses) and m 2 filter surface can, for. B. 2 l / m 2 at a storage pressure of 6 bar and a valve opening time of 100 ms. At one of the EP 1 404 434 B1 known method, the storage pressure is 0.5-3 bar, the valve opening time less than 300 ms and the specific compressed air requirement 0.5-4 l / m 2 .

Für die Eindüsung der Druckluft in den Filterschlauch ist in der EP 0 034 645 A1 der Einsatz von Injektoren auf der Reinigungsseite des Filterschlauchs beschrieben, die gegenüber Lochdüsen deutlich höhere Druckgradienten und damit Beschleunigungskräfte am Filterschlauch erzielen. Unter Ausnutzung des Coanda-Effekts wird eine hohe Effektivität in der Abreinigung staubbeladener Filterschläuche erzielt, weshalb die Druckluftinjektoren nach der EP 0 034 645 A1 vor allem bei Filterkuchen mit hohen Haftkräften eingesetzt werden.For the injection of compressed air into the filter bag is in the EP 0 034 645 A1 the use of injectors on the cleaning side of the filter tube described, which achieve significantly higher pressure gradient and thus acceleration forces on the filter tube compared to hole nozzles. Taking advantage of the Coanda effect, a high efficiency in the cleaning of dust-laden filter bags is achieved, which is why the Druckluftinjektoren after the EP 0 034 645 A1 be used especially in filter cake with high adhesive forces.

b) Niederdruckabreinigungb) Low pressure cleaning

Zur Senkung des Volumenspezifischen Energiebedarfs ist es z. B. aus der EP 1 404 434 B1 bekannt, einzelne Filtermodule der Filteranlage durch rohgasseitige oder reingasseitige Absperrorgane wie Klappen, Schieber oder Ventile in einen vorübergehend strömungslosen Zustand zu versetzen. Dies kann dazu beitragen, die mögliche Wiederanlagerung von Staubschichten zu unterbinden. Beim sogenannten Offline-Betrieb wird auf der Rohgasseite die Abströmung während der Abreinigung unterbunden. Entstaubungsanlagen mit phasenweiser Umschaltung in Offline-Betrieb und Jet-Pulse Reinigungssystemen stellen heute die am meisten verbreitete Betriebsart in Großanlagen der Entstaubung dar.To reduce the volume specific energy demand, it is z. B. from the EP 1 404 434 B1 known to put individual filter modules of the filter system by Rohgasseitige or clean gas shut-off devices such as valves, valves or valves in a temporary flowless state. This can help to prevent the possible re-deposition of dust layers. In so-called offline operation, the outflow during cleaning is prevented on the raw gas side. Dedusting plants with phased switching to offline operation and jet-pulse cleaning systems are today the most widespread mode of operation in large-scale dedusting plants.

c) Abreinigungssteuerungc) cleaning control

Mittels intelligenter, mikroprozessorgesteuerter Filtersteuerung lässt sich über eine differenzdruckgesteuerte Taktung der Abreinigungsimpulse der zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden Druckstößen bedarfsgerecht einstellen, was ebenfalls zu einer Verminderung des Druckluftbedarfs beiträgt. Durch Einsatz solcher Systeme lässt sich auch die mechanische Beanspruchung des Filtermediums vermindern, und damit die Serviceintervalle erhöhen. Ferner wird, wie die Veröffentlichung F. Löffler: Staubabscheiden, G. Thieme Verlag, Stuttgart-New York (1988) gezeigt hat, durch die Erhöhung der Zykluszeit der Abscheidegrad verbessert, da direkt nach erfolgter Abreinigung die Minima des Abscheidegrades vorliegen.By means of intelligent, microprocessor-controlled filter control, the time interval between two successive pressure surges can be adjusted as required by means of a differential-pressure-controlled clocking of the cleaning pulses, which also reduces the compressed air flow may contribute. By using such systems, the mechanical stress of the filter medium can be reduced, and thus increase the service intervals. Further, as the publication F. Löffler: Dust Separation, G. Thieme Verlag, Stuttgart-New York (1988) has shown improved by the increase in the cycle time of the separation efficiency, since the minima of the degree of separation are present directly after the cleaning.

d) Filtermediend) filter media

Filterschläuche für Entstaubungsanlagen werden heute überwiegend aus textilen Nadelvliesen gefertigt. Diese bestehen aus trocken gelegten Stapelfasern und werden in einem Compositeverfahren mit einem innen liegenden Stützgewebe verbunden, welches dem Material eine erhöhte Festigkeit verleiht. In der Veröffentlichung F. Löffler: Staubabscheiden, G. Thieme Verlag, Stuttgart-New York (1988) sowie der Veröffentlichung Entstaubungstechnik, Intensiv-Filter Taschenbuch der Intensiv-Filter GmbH & Co. KG (Herausgeber) 3. Auflage (1989) sind die wichtigsten Faserpolymere für unterschiedliche Einsatzfälle der Entstaubung zusammengestellt.Filter hoses for dedusting systems are today predominantly made of textile needle punched nonwovens. These consist of dry laid staple fibers and are combined in a composite process with an internal support fabric, which gives the material increased strength. In the publication F. Löffler: Dust Separation, G. Thieme Verlag, Stuttgart-New York (1988) as well as the publication Dedusting technology, Intensiv-Filter Paperback of Intensiv-Filter GmbH & Co. KG (publisher) 3rd edition (1989) the most important fiber polymers are put together for different applications of dedusting.

Die heute gebräuchlichen Nadelvliesmedien weisen eine mechanische Festigkeit und Formstabilität des Filtermediums auf, die einen Langzeitbetrieb mit periodischer Druckstoßabreinigung gestatten. Erst durch den Einsatz von Nadelvliesmedien wurde die periodische Regenerierung mittels Jet-Pulse Abreinigung ermöglicht. Frühere Abreinigungsverfahren mit geringerer Energieeffizienz, etwa die mechanische Abreinigung und Reverse-Flow Abreinigung konnten ersetzt werden. Zur Verbesserung der Partikelabscheidung an der Oberfläche und zur Erzielung einer glatteren Oberfläche mit verbessertem Abwurfverhalten des Filterkuchens, können Nadelvliesmedien durch Sengen, durch Behandlung mittels Heißkalandern unter Verschmelzung von Fasern an der Oberfläche, durch mechanisch glättende Druckkalandern oder durch Zusatz von Imprägnierungen behandelt werden.The Needle felt media commonly used today have a mechanical Strength and dimensional stability of the filter medium, the a long-term operation with periodic surge cleaning allow. Only through the use of needle fleece media was the periodic regeneration by means of jet-pulse cleaning enabled. Earlier cleaning methods with lower energy efficiency, about the mechanical cleaning and reverse-flow cleaning could be replaced. To improve the particle separation at the Surface and to achieve a smoother surface with improved discharge behavior of the filter cake, can needle felt media by singeing, by treatment by means of hot calendering Fusion of fibers on the surface, by mechanical smoothing pressure calenders or by adding impregnations be treated.

Das Eindringen von Partikeln in das Filtermedium kann dennoch nicht verhindert werden, da die Partikel z. T. deutlich kleinere Dimensionen aufweisen als die freien Querschnitte auf der Anströmseite. Bei Jet-Pulse Schlauchfiltern liegt zu Beginn der Filtration und nach jeder Druckstoßabreinigung eine Tiefenfiltration vor. In diesem Betriebszustand lagern sich Partikel im Inneren des Filtermediums ein. Erst danach folgt die Phase des Staubkuchenaufbaus mit dem für die kuchenbildende Filtration charakteristischen, linearen Druckanstieg über die Zeit. Im Neuzustand verhält sich ein Nadelvliesmedium analog zu einem Tiefenfilter. Der Differenzdruck steigt in der Phase der Tiefeneinlagerung von Partikeln zunächst unterproportional an um bei Erreichen des Kuchenaufbaus an der Oberfläche in einen linearen Druckanstieg überzugehen. Auch im gealterten, d. h. stationären Betriebszustand kommt es in der ersten Filtrationsphase, direkt nach der Abreinigung zu einer Einlagerung von Partikeln im Inneren des Filtermediums. In dieser Phase liegt jedoch oft ein gegenüber der Phase der kuchenbildenden Filtration deutlich erhöhter Differenzdruckanstieg mit konvexem Verlauf der Differenzdruckkurve vor. Auch der Restdruckverlust, gemessen direkt nach der Abreinigung, ist im stationären Betriebszustand gegenüber dem Betriebszustand während der ersten Filtrationszyklen deutlich erhöht.The Nevertheless, penetration of particles into the filter medium can not be prevented because the particles z. T. significantly smaller dimensions have as the free cross sections on the upstream side. at Jet-Pulse bag filters are located at the beginning of the filtration and after every surge control has a depth filtration. In In this operating state, particles are stored in the interior of the filter medium one. Only then follows the phase of Staubkuchenaufbaus with the characteristic of cake-forming filtration, linear Pressure increase over time. In new condition behaves a needle fleece medium analogous to a depth filter. The differential pressure initially increases disproportionately in the phase of depth deposition of particles to when reaching the cake structure on the surface to go into a linear increase in pressure. Also in the aged, d. H. steady-state operation occurs in the first filtration phase, Immediately after cleaning, particles are stored in the Interior of the filter medium. However, this is often the case distinct from the cake-forming filtration phase increased differential pressure increase with convex course of Differential pressure curve before. Also the residual pressure loss, measured directly after cleaning, is in steady state operation compared to the operating state during the first Filtration cycles significantly increased.

Weiterhin sind Nadelvliese bekannt, bei denen das Nadelvlies Anteile an Mikrofasern mit Titern von 0,5–1,5 dtex aufweist. Diese als Mikrofasermedien bezeichneten Nadelvliese werden bevorzugt bei höheren Anforderungen an den Abscheidegrad eingesetzt. Dies gilt auch für Schlauchfiltermedien aus gewebe- oder nadelvliesverstärkten ePTFE Membranen. Ein weiterer Anwendungshintergrund bei Hochtemperaturanwendungen (Gastemperaturen bis 260°C) sind geringe Kosten im Vergleich zu reinen PTFE-Nadelvliesen. Membranen aus ePTFE weisen im Vergleich zu textilen Medien wie Nadelvliesen ein geringeres Eindringen von Partikeln in das Innere des Mediums auf. Dem steht jedoch ein höheres Differenzdruckniveau bereits des unbeladenen Mediums gegenüber sowie, bei Einsatz in Niedertemperaturanwendungen unterhalb 150°C, deutlich höhere Kosten.Farther For example, needled nonwovens are known in which the needle-punched fleece has fractions of microfibers having titres of 0.5-1.5 dtex. These as microfibre media designated needled nonwovens are preferred at higher requirements used at the degree of separation. This also applies to bag filter media made from woven or needle-punched ePTFE membranes. Another application background in high temperature applications (Gas temperatures up to 260 ° C) are low cost in comparison to pure PTFE needled nonwovens. Membranes made of ePTFE show a comparison to textile media such as needle fleeces a lower penetration of Particles in the interior of the medium. But there is a higher one Differential pressure level already compared to the unloaded medium and, when used in low temperature applications below 150 ° C, significantly higher costs.

Die im Stand der Technik beschriebenen technischen Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz von Entstaubungsanlagen setzen vor allem am spezifischen Druckluftbedarf an, und versuchen diesen zu reduzieren. Der Energiebedarf zur Erzeugung der Druckluft ist jedoch, bezogen auf den Gesamtenergiebedarf der Entstaubungsanlage, relativ gering. Hingegen wird der größte Teil des Energiebedarfs durch den Hauptventilator und damit durch den Druckverlust verursacht, der mit der Aufrechterhaltung des Differenzdrucks zwischen Roh- und Reingasseite der Schlauchfilteranlage verbunden ist.The technical measures described in the prior art to improve the energy efficiency of dedusting systems especially on the specific compressed air requirements, and try this to reduce. However, the energy needed to generate compressed air is relative to the total energy requirement of the dedusting plant, relative low. On the other hand, the largest part of the energy requirement caused by the main fan and thus by the pressure loss, with the maintenance of the differential pressure between raw and clean gas side of the bag filter system is connected.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Bereitstellung eines Verfahrens, welches den Betrieb druckstoßabgereinigter Schlauchfilter bei deutlich reduziertem Druckverlust und damit Energiebedarf für den Hauptventilator ermöglicht. Das Differenzdruckniveau zwischen Rohgas- und Reingasseite soll gesenkt werden, jedoch ohne negative Auswirkungen auf die Reingaskonzentration, d. h. die für die jeweilige Entstaubungsaufgabe erforderlichen Emissionsgrenzwerte sollen eingehalten werden.The The object of the invention is therefore to provide a Method, the operation of the pressure surge cleaned Bag filter with significantly reduced pressure loss and thus energy consumption for the main fan. The differential pressure level between raw gas and clean gas side should be lowered, but without negative effects on the clean gas concentration, d. H. the for the respective dedusting task required emission limit values should be respected.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren mit den eingangs genannten Merkmalen vorgeschlagen, dass das Filtermedium auf der Anströmseite einen Anteil polymerer oder anorganischer Mikrofasern mit einem Titer ≤ 1,5 dtex von mehr als 10 Massenprozent bezogen auf die Masse des sich zwischen der Rohgasseite und dem Stützgewebe befindenden anströmseitigen Filtermediums aufweist, und dass die Zykluszeit zwischen zwei Druckstößen der periodischen Druckstoßabreinigung nicht mehr als 150 s beträgt.To solve this problem is proposed in a method with the features mentioned that the filter medium on the on strömungsseite a proportion of polymeric or inorganic microfibers having a titer ≤ 1.5 dtex of more than 10 percent by mass based on the mass of located between the raw gas side and the supporting fabric upstream filter medium, and that the cycle time between two pressure surges of the periodic Druckstoßabreinigung no more than 150 s.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht den Betrieb von druckstoßabgereinigten Schlauchfiltern bei deutlich reduziertem Druckverlust und damit Energiebedarf für den Hauptventilator. Das Differenzdruckniveau lässt sich auf 3–8 hPa absenken. Die so erzielte Verbesserung der Energieeffizienz hat keine negativen Auswirkungen auf die Reingaskonzentration, d. h. die für die jeweilige Entstaubungsaufgabe erforderlichen Emissionsgrenzwerte werden sicher eingehalten. Auch ergeben sich in Bezug auf den Lebenszyklus der Filteranlage wirtschaftliche Vorteile gegenüber den bisher bekannten Verfahren.The inventive method allows the operation of pressure shock-cleaned bag filters at significantly reduced pressure loss and thus energy consumption for the main fan. The differential pressure level can be Lower to 3-8 hPa. The improvement thus achieved Energy efficiency has no negative effects on the clean gas concentration, d. H. the required for the dedusting task Emission limits are safely met. Also arise in terms of the life cycle of the filter system economic benefits compared to the previously known methods.

Das Verfahren kann im Offline- oder im Online-Betrieb durchgeführt werden. In beiden Fällen kann durch eine bedarfsgerechte Steuerung, die sogenannte Vordruckregelung, die Anlage nachgeregelt werden.The Procedure can be performed offline or online become. In both cases, by a needs-based Control, the so-called admission pressure control, the plant readjusted become.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous Embodiments of the method are in the subclaims specified.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die Figuren. Darin zeigen:Further Advantages and details also result from the following Description of an embodiment and with reference to the figures. Show:

1 in schematischer Darstellung eine Schlauchfilteranlage; 1 a schematic representation of a bag filter system;

2 einen Schnitt durch ein mehrlagig aufgebautes Filtermedium entsprechend der Einzelheit II in 1; 2 a section through a multi-layer constructed filter medium according to the detail II in 1 ;

3 den Differenzdruckverlauf innerhalb eines Filtrationszyklus mit drei unterschiedlichen Filtermedien und 3 the differential pressure curve within a filtration cycle with three different filter media and

4 eine Darstellung der Betriebsweise des Verfahrens unter Gegenüberstellung eines zum Stand der Technik zählenden, bekannten Verfahrens. 4 a representation of the operation of the method in comparison with a state of the art counting, known method.

Das in 1 schematisch dargestellte Staubfilter kann aus mehreren Modulen bestehen, von denen auf der Zeichnung zwei Module 1, 2 wiedergegeben sind. Jedes Modul 1, 2 des Staubfilters besteht, durch einen horizontalen Trennboden 4 getrennt, aus einem unterhalb angeordneten Rohgasraum 5 und einem oberhalb angeordneten Reingasraum 6. Mittels eines Ventilators 7 wird das Reingas aus dem Reingasraum 6 abgezogen. Die Grenze zwischen Rohgasraum und Reingasraum bildet neben dem Trennboden 4 eine Vielzahl von Filterschläuchen 10, die jeweils in Öffnungen des Trennbodens 4 von oben her eingesetzt sind, so dass die Filterschläuche 10 kerzenartig in den Rohgasraum 5 hinab ragen. Jeweils mehrere der Filterschläuche 10 können auch zu Bündeln zusammengefasst angeordnet sein. Die Filterschläuche 10 sind innen durch Stützkörper abgestützt. Diese sind als Stützkörbe gestaltet, die der Strömung keinen nennenswerten Widerstand entgegensetzen.This in 1 schematically illustrated dust filter may consist of several modules, of which in the drawing two modules 1 . 2 are reproduced. Every module 1 . 2 the dust filter consists of a horizontal separating tray 4 separated, from a raw gas space arranged below 5 and a clean gas room above 6 , By means of a fan 7 is the clean gas from the clean gas room 6 deducted. The boundary between the raw gas space and the clean gas space forms next to the separating floor 4 a variety of filter bags 10 , each in openings of the dividing floor 4 are inserted from above, so that the filter bags 10 candle-like in the raw gas room 5 protrude down. In each case several of the filter bags 10 can also be arranged in bundles. The filter hoses 10 are supported inside by support body. These are designed as support baskets that oppose the flow no significant resistance.

Zur Abreinigung des sich mit der Zeit außen an den Filterschläuchen 10 bildenden Filterkuchens befindet sich oberhalb jedes einzelnen Filterschlauchs 10 eine Injektordüse 11. Die Injektordüse 11 kann Bestandteil eines so genannten Coanda-Injektors sein, wie er im Einzelnen in der EP 0 034 645 A1 beschrieben ist. Ein solcher Injektor gibt, durch ein schnell schaltendes Magnetventil gesteuert, einen impulsartigen Druckluftstoß von nicht mehr als 200 ms Dauer in die Öffnung 12 des Filterschlauchs 10 ab, wodurch sich dieser kurzzeitig bläht, und der an der Außenseite anhaftende Filterkuchen abgeworfen wird.For cleaning the outside with time on the filter bags 10 forming filter cake is located above each filter bag 10 an injector nozzle 11 , The injector nozzle 11 can be part of a so-called Coanda injector, as described in detail in the EP 0 034 645 A1 is described. Such an injector is controlled by a fast-switching solenoid valve, a pulse-like burst of compressed air of not more than 200 ms duration in the opening 12 of the filter bag 10 which causes it to swell for a short time, and the adhering to the outside filter cake is dropped.

Diese Reinigung kann entweder während des laufenden Betriebs des jeweiligen Moduls 1, 2 erfolgen (Online-Betrieb), oder aber bei jeweils abgeschaltetem Modul (Offline-Betrieb). Im Offline-Betrieb wird die durch den ununterbrochen laufenden Ventilator 7 erzeugte Durchströmung vorübergehend unterbrochen, wozu an dem Modul 1, 2 rohgasseitig und/oder reingasseitig Absperrorgane in Gestalt von Klappen 13, Schiebern oder Ventilen vorgesehen sind, durch deren Betätigung ein vorübergehender Strömungsstillstand im jeweiligen Modul erreicht wird. Die Filtereinheiten bestehen aus zwei oder mehr Modulen, von denen sich mindestens ein Modul abschalten lässt. Dieser sogenannte Offline-Betrieb wird solange aufrechterhalten, bis sich das infolge des Druckluftimpulses vom Filterschlauch 10 gelöste Material im Wesentlichen im Filtergutaustrag 14 des Moduls 1, 2 abgesetzt hat. Sodann wird das Modul 1, 2 wieder in den Filterbetrieb des Staubfilters zugeschaltet.This cleaning can either be done during the ongoing operation of each module 1 . 2 carried out (online operation), or at each switched-off module (offline operation). In offline mode, the fan is running continuously 7 generated flow temporarily interrupted, including on the module 1 . 2 on the raw gas side and / or on the clean gas side Shut-off valves in the form of flaps 13 , Sliders or valves are provided by the actuation of a temporary flow arrest is achieved in each module. The filter units consist of two or more modules, of which at least one module can be switched off. This so-called offline operation is maintained until the result of the compressed air pulse from the filter bag 10 dissolved material essentially in Filtergutaustrag 14 of the module 1 . 2 has dropped off. Then the module 1 . 2 switched back into the filter mode of the dust filter.

Der Energieverbrauch des Staubfilters wird maßgeblich durch die Antriebsenergie des Ventilators 7 bestimmt, die wiederum vom Differenzdruck zwischen dem Druck im Rohgasraum 5 und dem Druck im Reingasraum 6 abhängt. Für diesen Differenzdruck entscheidend ist der Druckabfall beim Hindurchtreten des zu reinigenden Gases durch das Filtermedium des Filterschlauchs 10 und die innere Beladung des Mediums mit Partikeln. Insofern kommt auch dem Filtermedium, aus dem der Filterschlauch besteht, eine große Bedeutung hinsichtlich der Energieeffizienz der Gesamtanlage zu.The energy consumption of the dust filter is determined by the drive energy of the fan 7 determined, in turn, by the differential pressure between the pressure in the raw gas space 5 and the pressure in the clean gas room 6 depends. Crucial for this differential pressure is the pressure drop when passing the gas to be cleaned through the filter medium of the filter bag 10 and the internal loading of the medium with particles. In this respect, the filter medium, of which the filter bag is made, is of great importance with regard to the energy efficiency of the overall system.

Der Aufbau des Filtermediums ist in 2 dargestellt. Das Filtermedium 20 besteht aus zwei übereinanderliegenden und mittels geeigneter Verfestigungsverfahren miteinander verbundenen Faserschichten 21, 23 und einer zwischen den Faserschichten 21, 23 angeordneten Gewebe-Stützlage 22. Dabei ist das dem Rohrgasraum zugewandte, anströmseitige Filtermedium 21 ein zu mindestens 80 Massenprozent aus Fasern bestehendes Vlies, das durch übliche Verfahren verfestigt sein kann, z. B. durch Vernadeln, wobei mindestens 10 Massenprozent der Fasern des Filtermediums 21 einen Titer ≤ 1,5 dtex aufweisen. Das in Richtung der Reingasseite weisende, abströmseitige Filtermedium 23 ist ein zu mindestens 80 Massenprozent aus Fasern bestehendes Vlies, das durch übliche Verfahren verfestigt sein kann, z. B. durch Vernadeln.The structure of the filter medium is in 2 shown. The filter medium 20 consists of two superimposed fiber layers joined together by suitable bonding techniques 21 . 23 and one between the fiber layers 21 . 23 arranged tissue support layer 22 , In this case, the pipe gas space facing, on the upstream side filter medium 21 a web consisting of at least 80% by mass fibers, which may be consolidated by conventional methods, e.g. B. by needling, wherein at least 10 percent by mass of the fibers of the filter medium 21 have a titer ≤ 1.5 dtex. The pointing towards the clean gas side, downstream filter medium 23 is a web consisting of at least 80% by mass fibers, which may be consolidated by conventional methods, e.g. B. by needling.

Sowohl das Stützgewebe 22 als auch die Faserschichten 21 und 23 können polymere Fasern, anorganische Fasern oder Mischungen von polymeren und anorganischen Fasern enthalten. Das aus drei Lagen bestehende Filtermedium ist durch übliche Verfahren, z. B. Vernadeln oder Wasserstrahlvernadeln verfestigt, so dass das Nadelvliesmedium hohe Zugfestigkeiten aufweist.Both the supporting tissue 22 as well as the fiber layers 21 and 23 may contain polymeric fibers, inorganic fibers or mixtures of polymeric and inorganic fibers. The three-layer filter medium is by conventional methods, eg. As needling or water jet needling solidified, so that the needle felting medium has high tensile strengths.

Zur Verdeutlichung des Verfahrens zeigt 3 beispielhaft den Differenzdruck zwischen Roh- und Reingasseite bei Verwendung verschiedener Filtermedien und Prüfung gemäß der deutschen VDI-Richtlinie 3926 . Die Differenzdruckverläufe beziehen sich auf den sogenannten gealterten Zustand, d. h. nach Beaufschlagung mit 10000 Zyklen. Hierbei kann von einem stationären Betriebszustand ausgegangen werden, der sich auch im Praxisbetrieb nach einer gewissen Einlaufzeit einstellt.To clarify the method shows 3 exemplifies the differential pressure between raw and clean gas side when using different filter media and testing according to the German VDI guideline 3926 , The differential pressure curves relate to the so-called aged state, ie after exposure to 10,000 cycles. This can be assumed to be a steady-state operating state, which also sets in practice after a certain break-in period.

Das Filtermedium A ist ein gewebeunterstütztes Nadelvliesmedium mit Fasern, die einen Titer > 1,5 dtex aufweisen. Ein derartiges Nadelvliesmedium kann im Einsatz in Schlauchfilteranlagen als aktueller Industriestandard bezeichnet werden. Die relativ hohe Einlagerung von Partikeln in den anströmseitig angeordneten Faserschichten führt sowohl zu einem relativ hohen Restdruckverlust Δp0,1, der durch den Strömungswiderstand des Mediums direkt nach der Druckstoßabreinigung verursacht wird, als auch zu einem überproportionalen Anstieg des Differenzdrucks bevor die Phase des linearen Anstiegs bei reiner Kuchenfiltration erreicht wird.The filter medium A is a tissue-supported needle-punched nonwoven medium having fibers having a titer> 1.5 dtex. Such a needled nonwoven medium can be referred to in use in bag filter systems as the current industry standard. The relatively high incorporation of particles in the upstream fiber layers leads both to a relatively high residual pressure drop Δp 0.1 , which is caused by the flow resistance of the medium immediately after Druckstoßabreinigung, as well as a disproportionate increase in the differential pressure before the phase of the linear increase is achieved with pure cake filtration.

Das Filtermedium C ist ein gewebeunterstütztes Nadelvliesmedium mit laminierter ePTFE Membran auf der Rohgasseite. Die ePTFE Membran weist eine mikroporöse Struktur mit einer mittleren Porengröße auf, die die mittlere Porengröße des Filtermediums A um ca. eine Größenordnung unterschreitet. Durch die relativ kleinen Poren kann von einer geringen Einlagerung von Partikeln im Inneren des Filtermediums ausgegangen werden. Durch die relativ geringe Oberflächenporosität ist jedoch der Restdruckverlust Δp03 deutlich höher als beim Filtermedium A. Mit beginnender Bestaubung kann auch hier ein überproportionaler Differenzdruckanstieg (konvexer Verlauf der Differenzdruckkurve) festgestellt werden, bevor die rein kuchenbildende Filtrationsphase mit linearem Differenzdruck erreicht ist. Dies lässt auf eine Partikeleinlagerung im Inneren der Membran schließen. Diese ist im Vergleich zum Filtermedium A deutlich schwächer ausgeprägt. Durch die identische Größenordnung des Durchmessers der Poren und der abgeschiedenen Partikel der Feinstfraktion hat die relativ geringe Partikeleinlagerung aber einen hohen Strömungswiderstand zur Folge.The filter medium C is a tissue-supported needle-punched nonwoven medium with laminated ePTFE membrane on the raw gas side. The ePTFE membrane has a microporous structure with an average pore size which is less than the average pore size of the filter medium A by about one order of magnitude. Due to the relatively small pores, it can be assumed that there is a small accumulation of particles in the interior of the filter medium. Due to the relatively low surface porosity, however, the residual pressure drop Δp 03 is significantly higher than the filter medium A. With incipient dusting, a disproportionate differential pressure rise (convex course of the differential pressure curve) can be detected before the purely cake-forming filtration phase with linear differential pressure is reached. This suggests an inclusion of particles inside the membrane. This is significantly weaker compared to the filter medium A. Due to the identical order of magnitude of the diameter of the pores and the separated particles of the ultrafine fraction, the relatively low particle incorporation, however, results in a high flow resistance.

Bei Einsatz des Filtermediums 20 gemäß 1 und 2 werden während des gesamten Filtrationszyklus deutlich geringere Differenzdrücke erreicht, Filtermedium B in 3. Durch die Anordnung von Mikrofasern im Bereich der anströmseitigen Faserschichten können einerseits die Einlagerung von Partikeln gegenüber Filtermedium A deutlich reduziert werden, und andererseits Verblockungsmechansimen wie im Fall des Filtermediums C weitgehend vermieden werden. Damit zeigt das Filtermedium B erstens den niedrigsten Restdruckverlust (Δp0,2) aller oben genannten Filtermedien und weist zweitens keinen oder einen nur sehr schwach ausgeprägten konvexen Anteil der Differenzdruckkurve auf. Die kuchenbildende Filtration beginnt mit linearem Differenzdruckanstieg unmittelbar oder relativ kurz nach der Abreinigung. In Kombination mit einer gegenüber bekannten Betriebsweisen deutlich verkürzten Zykluszeit kann der durch das Filtermedium und die Staubbeaufschlagung verursachte Differenzdruck um mehr als den Faktor 2 reduziert werden.When using the filter medium 20 according to 1 and 2 significantly lower differential pressures are achieved during the entire filtration cycle, filter medium B in 3 , The arrangement of microfibers in the region of the upstream fiber layers on the one hand, the storage of particles to filter medium A can be significantly reduced, and on the other hand Verblockungsmechansimen as in the case of the filter medium C largely avoided. Thus, firstly, the filter medium B shows the lowest residual pressure loss (Δp 0.2 ) of all the above-mentioned filter media and, secondly, has no or only a very slight convex portion of the differential pressure curve. The cake-forming filtration begins with linear differential pressure increase immediately or relatively shortly after cleaning. In combination with a significantly reduced cycle time compared to known modes of operation, the differential pressure caused by the filter medium and the dusting can be reduced by more than a factor of two.

4 zeigt exemplarisch den Vergleich der bisher üblichen Betriebsweise mit Zykluszeiten zwischen 120 s und 3600 s (dargestellt hier eine Zykluszeit von 300 s) mit der Betriebsweise und dem Filtermedium des erfindungsgemäßen Verfahrens (dargestellt hier eine Zykluszeit von 100 s). Das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreichbare Differenzdruckniveau Δp (Differenzdruckverlauf 2 in 4) ist im Vergleich zu einem heute üblichen Verfahren (Differenzdruckverlauf 1 in 4) um den Faktor 5 geringer. Das im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Filtermedium 20 weist weiterhin, aufgrund des Mikrofaseranteils in der anströmseitigen Filterlage 21, höhere Fraktionsabscheidegrade auf als das Filtermedium A (3). Damit werden die geforderten Reingaskonzentrationen auch bei einer Verkürzung der Zykluszeit auf Werte von 100 s und weniger sichergestellt. 4 shows an example of the comparison of the usual operation with cycle times between 120 s and 3600 s (shown here a cycle time of 300 s) with the operation and the filter medium of the method according to the invention (shown here a cycle time of 100 s). The differential pressure level Δp (differential pressure curve 2 in FIG 4 ) is in comparison to a conventional method today (differential pressure curve 1 in 4 ) by a factor of 5 less. The filter medium used in the process according to the invention 20 furthermore, due to the microfiber content in the upstream filter layer 21 , higher fractional efficiencies than the filter medium A ( 3 ). Thus, the required clean gas concentrations are ensured even with a shortening of the cycle time to values of 100 s and less.

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  • - deutschen VDI-Richtlinie 3926 [0030] - German VDI Guideline 3926 [0030]

Claims (5)

Verfahren zur Abreinigung von Filtern für staubbeladene Gasströmungen, mit mehreren durch innenliegende Stützkörbe abgestützte Filterschläuchen (10), die von außen nach innen durchströmt werden, aus einem textilen Nadelvlies-Filtermedium aus polymeren Fasern mit integriertem Stützgewebe bestehen und eine Luftdurchlässigkeit von 30–500 l/(dm2min) im Neuzustand aufweisen, und bei denen die sich an der Außenseite ablagernde Partikelschicht mittels periodischer Druckstoßabreinigung entfernt wird, wobei der bei der Druckstoßreinigung über die offene Seite des Filterschlauchs (10) zugeführte Druckimpuls eine Dauer von nicht mehr als 200 ms aufweist und der Vorlagedruck der zur Abreinigung verwendeten Druckluft zwischen 0,3 und 7 bar beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium (21) auf der Anströmseite einen Anteil polymerer oder anorganischer Mikrofasern mit einem Titer ≤ 1,5 dtex von mehr als 10 Massenprozent bezogen auf die Masse des sich zwischen der Rohgasseite und dem Stützgewebe (22) befindenden anströmseitigen Filtermediums (21) aufweist, und dass die Zykluszeit zwischen zwei Druckstößen der periodischen Druckstoßabreinigung nicht mehr als 150 s beträgt.Method for cleaning filters for dust-laden gas flows, with a plurality of filter hoses supported by internal support baskets (US Pat. 10 ), which are flowed through from the outside in, consist of a textile needle-punched filter medium of polymeric fibers with integrated support fabric and have an air permeability of 30-500 l / (dm 2 min) when new, and which deposits on the outside Particle layer is removed by means of periodic Druckstoßabreinigung, which in the surge cleaning on the open side of the filter bag ( 10 ) supplied pressure pulse has a duration of not more than 200 ms and the reservoir pressure of the compressed air used for cleaning is between 0.3 and 7 bar, characterized in that the filter medium ( 21 ) on the upstream side a proportion of polymeric or inorganic microfibers with a titer ≤ 1.5 dtex of more than 10 percent by mass based on the mass of between the raw gas side and the supporting fabric ( 22 ) located upstream filter medium ( 21 ), and that the cycle time between two pressure surges of the periodic surge cleaning is not more than 150 seconds. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zykluszeit zwischen zwei Druckstößen der periodischen Druckstoßabreinigung nicht mehr als 100 s beträgt.Method according to claim 1, characterized in that that the cycle time between two pressure surges the periodic pressure surge cleaning not more than 100 s is. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der konstante Differenzdruck nicht mehr als 800 Pa beträgt.Method according to claim 1 or 2, characterized that the constant differential pressure is not more than 800 Pa. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abreinigung im Offline-Betrieb erfolgt, indem die Gasströmung zwischen Reingasraum und Rohgasraum vorübergehend unterbrochen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the cleaning in the offline mode takes place by the gas flow between clean gas room and Crude gas space is temporarily interrupted. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass während des Offline-Betriebs eine Vordruckregelung erfolgt.Method according to claim 4, characterized in that that during off-line operation a form control he follows.
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