DE102012003486B4

DE102012003486B4 - Method for operating a filter device for cleaning the flue gases of a furnace

Info

Publication number: DE102012003486B4
Application number: DE102012003486.5A
Authority: DE
Inventors: Mohammadshayesh Aleysa; Arnd I. Urban
Original assignee: Universitaet Kassel
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2015-09-24
Anticipated expiration: 2032-02-22
Also published as: DE102012003486A1

Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Filtereinrichtung zur Reinigung der Rauchgase einer Feuerungsanlage, umfassend eine Vorkammer (20), ein Gehäuse (1) und mindestens eine darin aufgenommene Filterpatrone (10), die ein zylindrisch angeordnetes Filtergewebe, Gewirk oder Vlies aufweist, wobei das Gehäuse (1) einen Rauchgasaustritt aufweist, wobei die Vorkammer (20) einen Rauchgaseintritt aufweist, wobei das Gehäuse (1) und die Vorkammer (20) durch einen Durchlass (25) miteinander in Verbindung stehen, wobei im Bereich des Durchlasses (25) ein Staubabscheider vorgesehen ist, der mehrere Leitschaufeln (27) aufweist, die derart im Durchlass (25) ausgerichtet sind, dass die Rauchgasströmung tangential zur Filterpatrone (10) verläuft, wobei das Gehäuse parallel zu der mindestens einen Filterpatrone (10) mindestens einen mit dem Rauchgasaustritt verbundenen Bypass (8) aufweist, wobei zur Erwärmung der Filterpatrone (10) auf eine Betriebstemperatur oberhalb der Taupunkttemperatur die Rauchgase durch den Bypass (8) tangential an der Filterpatrone (10) vorbeigeführt werden, wobei bei Erreichen der Betriebstemperatur der Bypass (8) geschlossen wird.Method for operating a filter device for cleaning the flue gases of a furnace, comprising an antechamber (20), a housing (1) and at least one filter cartridge (10) received therein, which has a cylindrically arranged filter fabric, knitted fabric or fleece, wherein the housing (1 ) has a flue gas outlet, wherein the prechamber (20) has a flue gas inlet, wherein the housing (1) and the prechamber (20) through a passage (25) communicate with each other, wherein in the region of the passage (25) is provided a dust separator comprising a plurality of guide vanes (27) aligned in the passage (25) such that the flue gas flow is tangent to the filter cartridge (10), the housing parallel to the at least one filter cartridge (10) having at least one bypass connected to the flue gas outlet ( 8), wherein for heating the filter cartridge (10) to an operating temperature above the dew point temperature, the flue gases d urch bypass (8) tangentially past the filter cartridge (10), wherein upon reaching the operating temperature of the bypass (8) is closed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Filtereinrichtung zur Reinigung der Rauchgase einer Feuerungsanlage insbesondere einer sogenannten Kleinfeuerungsanlage. Unter Kleinfeuerungsanlagen werden solche mit einer Leistung von bis zu 1.000 kW verstanden. Die üblichen Kleinfeuerungsanlagen für Einfamilienhäuser bewegen sich im Bereich zwischen 15 und 50 kW.The invention relates to a method for operating a filter device for cleaning the flue gases of a combustion plant, in particular a so-called small combustion plant. Small combustion plants are understood to mean those with an output of up to 1,000 kW. The usual small combustion plants for single-family homes range between 15 and 50 kW.

In letzter Zeit kommen wieder verstärkt sogenannte Feststoffheizungen zum Einsatz, sei es als Pellet-, Holz- oder Hackschnitzelheizungen. Der Betrieb solcher Heizungen ist mit nicht unerheblicher Staubentwicklung verbunden. Dies gilt insbesondere für den Verbrennungsbeginn, da dort die Verbrennung noch sehr unvollständig erfolgt. Aber auch dann, wenn eine solche Festbrennstoffheizung unter optimalen Bedingungen läuft, ist die Staubentwicklung wesentlich größer als bei Gas- oder Ölheizungen vergleichbarer Leistung.Lately, so-called solid heaters are being used increasingly again, whether as pellet, wood or woodchip heaters. The operation of such heaters is associated with not inconsiderable dust generation. This applies in particular to the start of combustion, because there the combustion is still very incomplete. But even if such a solid fuel heating runs under optimal conditions, the dust generation is much greater than gas or oil heating comparable performance.

Bei Feuerungsanlagen über 100 kW ist insofern auch bereits eine Filtertechnik bekannt, bei der ein sogenannter Metallgewebefilter eingesetzt wird. Der Filter besteht aus einem isolierten Metallgehäuse, in dem sich vier Filterpatronen befinden. Diese Filterpatronen sind aus einem engmaschigen Edelstahlgewebe gefertigt. Um eine große Filterfläche bei einem kleinen Volumen zu schaffen, ist das Edelstahlgewebe zickzackförmig gefaltet. Das gefaltete Filtergewebe liegt zwischen zwei Lagen aus einem Stützgewebe mit gröberer Webstruktur, damit die Faltengeometrie des Gewebes dauerhaft erhalten bleibt. Zur Vermeidung von Anbackungen und Verklebungen von Stäuben an dem Filtermedium aufgrund der Unterschreitung der Taupunkttemperatur werden die Filterpatronen in der Anfahrtsphase mit einer elektrischen Zusatzheizung vorgeheizt, wobei die Freigabetemperatur am Filtergewebe mindestens 120° betragen muss. Eine solche Beheizung des Filters ist sehr energieaufwendig, insbesondere dann, wenn eine solche Heizung ständig an- und abgeschaltet wird.For furnaces over 100 kW, a filter technology is already known, in which a so-called metal mesh filter is used. The filter consists of an insulated metal housing containing four filter cartridges. These filter cartridges are made of a close-meshed stainless steel mesh. In order to create a large filter surface with a small volume, the stainless steel fabric is folded zigzag. The folded filter fabric lies between two layers of a support fabric with a coarser weave structure, so that the pleat geometry of the fabric is permanently maintained. To avoid caking and sticking of dusts to the filter medium due to falling below the dew point, the filter cartridges are preheated in the starting phase with an electric auxiliary heater, the release temperature must be at least 120 ° on the filter fabric. Such heating of the filter is very energy-intensive, especially when such heating is constantly switched on and off.

Das Rauchgas tritt in solche Filtergehäuse seitlich von außen ein und durchströmt die Filterpatrone von außen nach innen. Die Staubpartikel im Rauchgas werden an der Oberfläche des Gewebes zurückgehalten. Für die Reinigung solcher Filterpatronen ist ein Druckstoßverfahren bekannt, wobei eine solche Filterpatrone durch einen Impulsdruck von 4 bis 5 bar bei einer Dauer von 0,2 bis 0,3 Sekunden von innen beaufschlagt wird. Hierbei sinkt der Staubkuchen zum Gehäuseboden, wird dort entweder manuell entnommen oder automatisch zur Entsorgung ausgetragen. Von Zeit zu Zeit werden die Filterpatronen ausgebaut und mittels eines Hochdruckreinigers gründlich gereinigt. Die Konstruktion dieser Filterpatronen ist für die Reinigung mittels des zuvor erwähnten Druckstoßverfahrens allerdings ungünstig, weil dabei ein wichtiger Reinigungseffekt zur Ablösung des Staubkuchens fehlt. Denn durch die zickzackförmige Faltung des Metallgewebes und die diesen zickzackförmigen Kranz umgebende Hülse aus einem weiteren grobmaschigeren Metallgewebe ist ein solcher Filter aus sich selbst heraus verhältnismäßig stabil. Insofern ist der Effekt, der durch das Druckstoßverfahren erreicht werden soll, nämlich eine Beschleunigung bzw. Abbremsung des Filtermediums und die daraus resultierenden Kräfte, die schlussendlich für die Ablösung des Filterkuchens sorgen sollen, nicht oder nur in geringem Umfange gegeben. Das heißt, die Standzeiten derartiger Filterpatronen sind relativ gering. Außerdem sind derartige Metallgewebefilter verhältnismäßig teuer und eignen sich insofern für Kleinfeuerungsanlagen, insbesondere für Kleinfeuerungsanlagen mit einem Leistungsbereich zwischen 10 und 50 kW nur sehr bedingt. Begründet ist dies zum einen darin, dass der Wirkungsgrad des Filters relativ schnell abnimmt, eben weil er im automatischen Druckstoßverfahren nicht hinreichend gereinigt werden kann, und insofern ein häufiger Ausbau und Reinigung mittels Hochdruckreiniger erforderlich ist, und darüber hinaus aufgrund der erforderlichen Vorheizung der Betrieb eines solchen Filters energieaufwendig ist.The flue gas enters such filter housing laterally from the outside and flows through the filter cartridge from outside to inside. The dust particles in the flue gas are retained on the surface of the fabric. For the cleaning of such filter cartridges, a pressure surge method is known, such a filter cartridge is acted upon by a pulse pressure of 4 to 5 bar at a duration of 0.2 to 0.3 seconds from the inside. In this case, the dust cake sinks to the housing bottom, where it is either removed manually or automatically discharged for disposal. From time to time, the filter cartridges are removed and thoroughly cleaned using a high-pressure cleaner. However, the construction of these filter cartridges is unfavorable for the cleaning by means of the aforementioned pressure impact method because it lacks an important cleaning effect for detaching the dust cake. Because of the zigzag-shaped folding of the metal fabric and the sleeve surrounding this zigzag-shaped sleeve of a further coarse-meshed metal fabric, such a filter is relatively stable on its own account. In this respect, the effect that is to be achieved by the pressure surge process, namely an acceleration or deceleration of the filter medium and the resulting forces, which should ultimately ensure the replacement of the filter cake, not or only given to a limited extent. That is, the service life of such filter cartridges are relatively low. In addition, such metal mesh filter are relatively expensive and are therefore very limited for small combustion systems, especially for small combustion systems with a power range between 10 and 50 kW. This is based, on the one hand, on the fact that the efficiency of the filter decreases relatively quickly, precisely because it can not be adequately cleaned in the automatic pressure surge process, and insofar a frequent removal and cleaning by means of high pressure cleaner is required, and beyond due to the required preheating the operation of a Such a filter is energy consuming.

Aus der EP 2 332 628 A1 ist eine Partikelfiltervorrichtung zur Abgasreinigung einer Feuerungsanlage bekannt. Die Durchströmung der Partikelfiltervorrichtung erfolgt axial. Des Weiteren kann die Partikelfiltervorrichtung aus einzelnen Borsten oder Lamellen ausgebildet sein. Setzt sich nun Staub innerhalb der Partikelfiltervorrichtung ab, erhöht sich der Strömungswiderstand, nicht aber die Filterwirkung, da der Staub sich nur im Bereich einer Grenzschicht absetzt. Ist dann der Raum, beispielsweise zwischen zwei Lamellen, vollständig mit Staub oder Asche gefüllt, ist die Filterwirkung nicht mehr gegeben.From the EP 2 332 628 A1 a particle filter device for exhaust gas purification of a furnace is known. The flow through the particle filter device takes place axially. Furthermore, the particulate filter device may be formed of individual bristles or lamellae. If dust now settles within the particle filter device, the flow resistance increases, but not the filter effect, since the dust settles only in the region of a boundary layer. If the room, for example, between two slats, completely filled with dust or ash, the filter effect is no longer given.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht demzufolge darin, für eine höhere Standzeit eines solchen Filters zu sorgen, und gleichzeitig den Energieverbrauch bei dem Betrieb eines solchen Filters in einer Filtereinrichtung zu vermindern, ohne dass die Gefahr besteht, dass es am Filter zu Anbackungen von Staubpartikeln kommt.The object underlying the invention is therefore to provide for a longer service life of such a filter, and at the same time to reduce the energy consumption in the operation of such a filter in a filter device, without the risk that it is at the filter to caking dust particles comes.

Zur Lösung der Aufgabe dienen die Merkmale des Anspruchs 1. Hierbei ist bei dem Verfahren zum Betrieb einer Filtereinrichtung zur Rauchgasreinigung einer Feuerungsanlage, eine Vorkammer, ein Gehäuse und mindestens eine darin aufgenommene Filterpatrone vorgesehen, die ein zylindrisch angeordnetes Filtergewebe, Gewirk oder Vlies aufweist. Das Gehäuse besitzt einen Raugasaustritt, die Vorkammer einen Rauchgaseintritt, wobei das Gehäuse und die Vorkammer durch einen Durchlass miteinander in Verbindung stehen. Im Bereich des Durchlasses ist ein Staubabscheider vorgesehen, der mehrere Leitschaufeln aufweist, die derart im Durchlass ausgerichtet sind, dass die Rauchgasströmung tangential zur Filterpatrone verläuft. Das Gehäuse weist parallel zu der mindestens einen Filterpatrone mindestens einen mit dem Rauchgasaustritt verbundenen Bypass auf, wobei zur Erwärmung der Filterpatrone auf eine Betriebstemperatur oberhalb der Taupunkttemperatur die Rauchgase durch den Bypass tangential an der Filterpatrone vorbeigeführt werden, wobei bei Erreichen der Betriebstemperatur der Bypass geschlossen wird.To achieve the object, the features of claim 1. Here, in the method for operating a filter device for flue gas cleaning a furnace, a pre-chamber, a housing and at least one filter cartridge received therein provided having a cylindrically arranged filter fabric, knitted or non-woven. The housing has a Raugasaustritt, the pre-chamber enters a flue gas, wherein the housing and the pre-chamber communicate with each other through a passage. In the area of Passage is provided a dust collector having a plurality of guide vanes, which are aligned in the passage so that the flue gas flow is tangent to the filter cartridge. The housing has parallel to the at least one filter cartridge at least one connected to the flue gas outlet bypass, wherein the heating of the filter cartridge to an operating temperature above the dew point, the flue gases are passed tangentially through the bypass to the filter cartridge, which is closed when reaching the operating temperature of the bypass ,

Durch die Einleitung der Rauchgase in die Vorkammer findet hier bereits eine Beruhigung der Strömung statt. Im Durchlass zwischen der Vorkammer und dem Gehäuse, das die Filterpatrone aufnimmt, ist ein Staubabscheider vorgesehen. Durch den Staubabscheider werden bereits in der Anfahrphase einer mit einer solchen Filtereinrichtung versehenen Feuerungsanlage eine erhebliche Menge der im Rauchgas vorhandenen Staubpartikel entnommen. In der Anfahrphase ist der Bypass geöffnet. Der Strömungswiderstand durch die Filterpatrone ist für das Rauchgas höher, als der durch den Bypass. Insofern wird bei geöffnetem Bypass das Rauchgas immer durch den Bypass dem Rauchgasaustritt im Gehäuse zugeführt werden. Da der Bypass in unmittelbarer Nähe zu der Filterpatrone liegt, erwärmt sich die Filterpatrone beim Durchtritt des Rauchgases durch den Bypass. Es hat sich gezeigt, dass innerhalb von fünf bis acht Minuten die Filterpatrone so weit erwärmt ist, dass die Temperatur an der Oberfläche der Filterpatrone oberhalb der Taupunkttemperatur liegt. Ist diese Temperatur erreicht, wird der Bypass geschlossen. In dem Moment werden dem Rauchgasaustritt nur solche Rauchgase zugeführt, die durch die Filterpatrone geleitet worden sind. Hieraus wird deutlich, dass die Filterpatrone ohne zusätzlichen Energieaufwand relativ schnell auf Betriebstemperatur gebracht werden kann, wobei darüber hinaus durch den der Filterpatrone vorgeschalteten Staubabscheider die Staubbelastung des Rauchgases, das den Bypass passiert, bereits erheblich reduziert ist.Due to the introduction of the flue gases into the pre-chamber, a calming of the flow already takes place here. In the passage between the pre-chamber and the housing, which accommodates the filter cartridge, a dust collector is provided. As a result of the dust separator, a considerable amount of the dust particles present in the flue gas are removed during the starting phase of a firing installation provided with such a filter device. During the start-up phase, the bypass is open. The flow resistance through the filter cartridge is higher for the flue gas than that through the bypass. In this respect, when the bypass is open, the flue gas is always supplied through the bypass to the flue gas outlet in the housing. Since the bypass is in close proximity to the filter cartridge, the filter cartridge heats up as the flue gas passes through the bypass. It has been shown that within five to eight minutes, the filter cartridge is heated so that the temperature at the surface of the filter cartridge is above the dew point temperature. When this temperature is reached, the bypass is closed. At the moment the flue gas outlet only such flue gases are supplied, which have been passed through the filter cartridge. From this it is clear that the filter cartridge can be brought to operating temperature relatively quickly without additional energy input, wherein, moreover, the dust load of the flue gas passing through the bypass is already considerably reduced by the filter cartridge upstream dust collector.

Vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltung der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous features and embodiment of the invention will become apparent from the dependent claims.

So ist insbesondere vorgesehen, dass der Staubabscheider mehrere Leitschaufeln aufweist, wobei die Leitschaufeln übereinander angeordnet sind. Durch die Leitschaufel wird die Strömungsgeschwindigkeit des Rauchgases vermindert, was bewirkt, dass allein durch die verminderte Strömungsgeschwindigkeit Schwerkraft- und Trägheitsabscheidungen an Staubpartikeln in der Vorkammer erfolgen.It is thus provided in particular that the dust separator has a plurality of guide vanes, wherein the guide vanes are arranged one above the other. By the guide vane, the flow velocity of the flue gas is reduced, which causes only by the reduced flow velocity gravity and inertial deposition of dust particles in the pre-chamber done.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Leitschaufeln so ausgerichtet, dass sie den Rauchgasstrom in Richtung des Bypasses lenken. Hierdurch wird erreicht, dass die Filterpatrone vor glühenden Partikeln und insbesondere vor Verschleiß aufgrund von Abrasion geschützt ist.According to a further feature of the invention, the guide vanes are oriented so that they direct the flue gas flow in the direction of the bypass. This ensures that the filter cartridge is protected from glowing particles and in particular from wear due to abrasion.

Nach einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, dass die Leitschaufeln derart im Durchlass angeordnet sind, dass die Rauchgasströmung tangential zum Filter verläuft, was den großen Vorteil hat, dass der Filter relativ schnell allseitig durch die Rauchgase erwärmt wird. Als besonders vorteilhaft hat sich in diesem Zusammenhang herausgestellt, wenn mehrere Bypässe umfangsverteilt um die Filterpatrone vorgesehen sind.According to a further feature, it is provided that the guide vanes are arranged in the passage that the flue gas flow is tangent to the filter, which has the great advantage that the filter is heated relatively quickly on all sides by the flue gases. In this context, it has proved particularly advantageous if a plurality of bypasses are provided circumferentially distributed around the filter cartridge.

Die Vorkammer weist mindestens eine Sprühelektrode zur Aufladung der Staubpartikel auf. Durch die Sprühelektrode werden die Staubpartikel negativ geladen. Die Leitschaufeln, die sich im Durchlass zwischen der Vorkammer und dem Gehäuse befinden, werden entsprechend gegensinnig aufgeladen, also insbesondere positiv aufgeladen, wenn die Staubpartikel negativ geladen sind. Die Folge hiervon ist, dass sich an den Leitschaufeln die negativ geladenen Staubpartikel ablagern werden. Dieses Prinzip ist aus der Scheidertechnik bekannt. Zur Reinigung der Leitschaufeln kann vorgesehen sein, diese ruckhaft zu verschwenken, um den darauf angelagerten Filterkuchen ablaufen zu lassen. Insofern ist auch vorgesehen, dass sowohl das Gehäuse als auch die Vorkammer am unteren Ende ebenfalls einen Staubpartikelauslass aufweisen, wobei der Staubpartikelauslass der Vorkammer in den entsprechenden Auslass des Gehäuses mündet, wobei am Auslass des Gehäuses ein Staubsammelbehälter vorgesehen sein kann. Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn das Gehäuse eine Filterkammer zur Aufnahme der mindestens einen Filterpatrone aufweist, wobei der Filterkammer eine Rauchgasauslasskammer nachgeordnet ist, wobei in die Rauchgasauslasskammer mindestens ein Bypass und der Auslass aus der mindestens einen Filterpatrone mündet. Die Filterkammer und die Rauchgasauslasskammer sind durch einen Boden voneinander getrennt. In dem Boden befindet sich der mindestens eine Bypass, wobei in dem Boden ebenfalls der Auslass für die Filterpatrone vorgesehen ist. Das bedeutet, dass sich der Boden zwischen Filterkammer und Rauchgasauslasskammer unmittelbar über dem oberen Ende der Filterpatrone befindet, was vorteilhafterweise die tangentiale Anströmung der Filterpatrone mit dem Rauchgas fördert, und so zu einer schnellen Aufheizung der Filterpatrone in der Anlaufphase der Filtereinrichtung führt.The pre-chamber has at least one spray electrode for charging the dust particles. Through the spray electrode, the dust particles are negatively charged. The vanes, which are located in the passage between the antechamber and the housing, are charged accordingly in opposite directions, ie in particular positively charged when the dust particles are negatively charged. The consequence of this is that the negatively charged dust particles will be deposited on the guide vanes. This principle is known from the divider technology. For cleaning the guide vanes can be provided to pivot it jerkily to drain the deposited thereon filter cake. In this respect, it is also provided that both the housing and the antechamber at the lower end also have a Staubpartikelauslass, wherein the Staubpartikelauslass the prechamber opens into the corresponding outlet of the housing, wherein at the outlet of the housing, a dust collection container may be provided. It has proven particularly advantageous if the housing has a filter chamber for accommodating the at least one filter cartridge, wherein the filter chamber is followed by a flue gas outlet chamber, wherein at least one bypass and the outlet from the at least one filter cartridge open into the flue gas outlet chamber. The filter chamber and the Rauchgasauslasskammer are separated by a bottom. In the bottom there is the at least one bypass, wherein in the bottom also the outlet for the filter cartridge is provided. This means that the bottom between the filter chamber and flue gas outlet chamber is located directly above the upper end of the filter cartridge, which advantageously promotes the tangential flow of the filter cartridge with the flue gas, and thus leads to rapid heating of the filter cartridge in the start-up phase of the filter device.

Die Filterpatrone weist ein zylindrisch angeordnetes Filtergewebe aus einem temperaturfesten Kunststoff, z. B. PTFE, auf. Das Gewebe kann hierbei auch ein Gewirk oder ein Vlies sein. Gehalten wird dieses Filtergewebe oder Filtervlies durch einen zylindrischen Stützkorb. Dieser Stützkorb sorgt dafür, dass bei im Inneren der Filterpatrone entstehendem Unterdruck das Filtergewebe sich nicht zum Zentrum hin zusammenzieht.The filter cartridge has a cylindrically arranged filter fabric made of a temperature-resistant plastic, for. As PTFE, on. The fabric can also be a knitted fabric or a nonwoven. This filter fabric or filter fabric is held by a cylindrical support basket. This support basket ensures that the filter fabric does not contract towards the center when negative pressure arises inside the filter cartridge.

Zur Reinigung der Filterpatrone ist vorgesehen, dass im eingebauten Zustand der Patrone die Filterpatrone von innen mit einem Gasdruckstoß beaufschlagt wird, wie dies bereits zuvor in Bezug auf den Stand der Technik beschrieben worden ist. Dadurch, dass ein solches Filtergewebe, Filtergewirk oder Filtervlies eine gewisse Eigenelastizität aufweist, ist sichergestellt, dass bei einem solchen Gasdruckstoß mit 4 bis 5 bar über einen Zeitraum von 0,1 bis 0,3 Sekunden, der auf dem Vlies aufsitzende Filterkuchen sicher entfernt werden kann. Hierbei ist zu bemerken, dass ein Lösen des Filterkuchens insbesondere dann im Wesentlichen vollständig gelingt, wenn die Staubpartikel alle gleichsinnig aufgeladen sind. Es entsteht dann nämlich an der Mantelfläche der Filterpatrone ein sehr lockerer Filterkuchen, da sich die einzelnen Staubpartikel aufgrund ihrer gleichartigen Ladung abstoßen. Zur Reinigung der Filterpatrone im eingebauten Zustand durch einen Gasdruckstoß weist die Filterpatrone im Bereich des Auslasses zur Rauchgasauslasskammer hin in der Mittellängsachse einen Gaseinlass auf. Dieser Gaseinlass ist als Leitung mit einem Druckbehälter über ein Membranventil verbunden, das bei einem entsprechenden Druckaufbau im Druckbehälter die Leitung für den oben genannten Zeitraum für 0,1 bis 0,3 Sekunden freigibt. Im Übrigen kann die Filterpatrone auch während der Reinigung der Rauchgase in oben dargestellter Weise gereinigt werden, also im laufenden Betrieb.To clean the filter cartridge is provided that in the installed state of the cartridge, the filter cartridge is acted upon from the inside with a gas pressure shock, as has already been described above with respect to the prior art. The fact that such a filter fabric, filter fabric or filter fabric has a certain intrinsic elasticity, it is ensured that in such a gas pressure surge with 4 to 5 bar over a period of 0.1 to 0.3 seconds, the seated on the nonwoven filter cake are safely removed can. It should be noted that a dissolution of the filter cake, in particular, is substantially completely successful if the dust particles are all charged in the same direction. It then arises namely on the lateral surface of the filter cartridge, a very loose filter cake, since the individual dust particles repel due to their similar charge. To clean the filter cartridge when installed by a gas pressure surge, the filter cartridge in the region of the outlet to Rauchgasauslasskammer out in the central longitudinal axis on a gas inlet. This gas inlet is connected as a line with a pressure vessel via a diaphragm valve, which releases the line for the above period for 0.1 to 0.3 seconds at a corresponding pressure build-up in the pressure vessel. Incidentally, the filter cartridge can also be cleaned during the cleaning of the flue gases in the manner shown above, ie during operation.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, das der Rauchgasaustritt ein Sauggebläse aufweist. Hierdurch wird schlussendlich das Rauchgas in einer geführten Strömung durch die Filterpatrone geleitet.According to a further feature of the invention it is provided that the flue gas outlet has a suction fan. As a result, the flue gas is finally passed in a guided flow through the filter cartridge.

1 zeigt die Filtereinrichtung in einer Schnittdarstellung; 1 shows the filter device in a sectional view;

2 zeigt das Wirkprinzip von elektrischen Kräften auf die Bildung eines porösen, lockeren Staubkuchens; 2 shows the principle of action of electrical forces on the formation of a porous, loose dust cake;

3 zeigt schematisch den Aufbau der Filterpatrone. 3 schematically shows the structure of the filter cartridge.

1 zeigt das mit einer Isolierung 2 versehene Gehäuse 1. In dem Gehäuse 1 befindet sich die mit 10 bezeichnete Filterpatrone. Das isolierte Gehäuse 1 zeigt an seinem unteren Ende einen konischen Gehäuseboden 3, wobei der Gehäuseboden einen Auslass zu einem Staubsammelbehälter 4 aufweist. Seitlich an dem Gehäuse 1 angeflanscht ist die Vorkammer 20. Die Vorkammer 20 weist einen Stutzen 21 für den Rauchgaseintritt auf, wobei in dem Stutzen 21 eine Rückschlagklappe 22 vorgesehen ist. Der Stutzen 21 befindet sich am unteren Ende der Vorkammer 20. Auf der zu dem Eintrittsstutzen 21 gegenüberliegenden Seite in der Wandung 23 im Übergang zu dem Gehäuse 1 befindet sich oberhalb des Eintrittstutzens 21 ein Durchlass 25. Unterhalb des Eintrittstutzens weist die Wandung 23 einen Staubpartikelauslass 26 auf. Der Staubpartikelauslass 26 bildet einen Auslass zu dem Gehäuse 1 im Bereich des konischen Bodens 3 dieses Gehäuses. In dem mit 25 bezeichneten Durchlass befinden sich mehrere übereinander angeordnete Leitschaufeln 27, wobei die Leitschaufeln 27 derart verschenkbar sind, dass die Leitschaufeln in eine vertikale Lage gebracht werden können. Die Schwenkbewegung der Leitschaufeln erfolgt hierbei ruckartig, um den darauf sich ansammelnden Staubkuchen abschütteln zu können. 1 shows that with an insulation 2 provided housing 1 , In the case 1 is the with 10 designated filter cartridge. The insulated housing 1 shows at its lower end a conical housing bottom 3 wherein the housing bottom is an outlet to a dust collector 4 having. Laterally on the housing 1 flanged is the antechamber 20 , The antechamber 20 has a nozzle 21 for the flue gas inlet, wherein in the nozzle 21 a non-return valve 22 is provided. The stub 21 is located at the bottom of the antechamber 20 , On the to the inlet 21 opposite side in the wall 23 in the transition to the housing 1 is located above the inlet 21 a passage 25 , Below the entrance stub, the wall points 23 a dust particle outlet 26 on. The dust particle outlet 26 forms an outlet to the housing 1 in the area of the conical bottom 3 this case. In the with 25 designated passage are a plurality of superimposed vanes 27 , wherein the vanes 27 are so verschschenkbar that the vanes can be brought into a vertical position. The pivoting movement of the vanes takes place jerkily to shake off the accumulating dust cake can on it.

Die Vorkammer 20 zeigt darüber hinaus eine Sprühelektrode 29, die dafür sorgt, dass die Staubpartikel des durch den Stutzen 21 eingeführten Rauchgasstromes negativ aufgeladen werden. Entsprechend sind die Leitschaufeln 27 positiv geladen. Das heißt, dass sich die Staubpartikel des Rauchgases, das durch den Durchlass 25 in das Gehäuse 1 geleitet wird, sich zumindest partiell auf den Leitschaufeln unter Bildung eines Filterkuchens absetzen werden. Zur Reinigung kann vorgesehen sein, wie dies bereits erläutert worden ist, die Leitschaufeln in die Vertikale zu verschwenken, und diese Schwenkbewegung derart ruckhaft zu vollziehen, dass sich der Staubkuchen von der Oberfläche der Leitschaufeln löst, und schlussendlich entweder durch den Staubpartikelauslass 26 in den Staubsammelbehälter 4 gelangt, oder unmittelbar über den konischen Boden 3 in den Staubsammelbehälter 4.The antechamber 20 also shows a spray electrode 29 , which ensures that the dust particles through the nozzle 21 introduced flue gas stream negatively charged. Accordingly, the vanes 27 positively charged. This means that the dust particles of the flue gas, passing through the passage 25 in the case 1 is directed, at least partially settle on the vanes to form a filter cake. For cleaning, it may be provided, as has already been explained, to pivot the vanes into the vertical, and to perform this pivoting movement so jerkily that the dust cake detaches from the surface of the vanes, and finally either through the dust particle outlet 26 in the dust collector 4 passes, or immediately above the conical bottom 3 in the dust collector 4 ,

Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass die Rauchgase aus der Vorkammer 20 in das Gehäuse 1 überführt werden. Das Gehäuse 1 umfasst eine Filterkammer 5 und eine Rauchgasauslasskammer 6. Die beiden Kammern sind durch einen Boden 7 voneinander getrennt. In der Filterkammer 5 befindet sich die Filterpatrone 10. In dem Boden 7 ist der Bypass 8 angeordnet. Der Bypass 8 befindet sich hierbei im Wesentlichen unmittelbar über dem Durchlass 25 zwischen Vorkammer 20 und Gehäuse 1. Das heißt, dass bei entsprechender Drehung der Leitschaufeln 27 der Rauchgasstrom bei geöffnetem Bypass 8 im Wesentlichen unmittelbar durch den Bypass in die Rauchgasauslasskammer 6 gelangt, um dann dort über den Rauchgasaustrittsstutzen 9 abgeleitet zu werden. Im Bereich des Austrittsstutzens befindet sich das Sauggebläse 9a, das schlussendlich dafür sorgt, das der Rauchgasstrom entweder durch den Bypass 8 oder durch den Auslass 12 aus der Filterpatrone 1 in die Rauchgasauslasskammer 6 geleitet wird. Die Filterpatrone 10 umfasst gemäß 3 einen zylindrischen Stützkorb 15, um den herum das Filtergewebe, das Filtervlies oder das Filtergewirk 16 aus z. B. PTFE gelegt ist.It has already been noted that the flue gases from the antechamber 20 in the case 1 be transferred. The housing 1 includes a filter chamber 5 and a flue gas outlet chamber 6 , The two chambers are through a floor 7 separated from each other. In the filter chamber 5 is the filter cartridge 10 , In the ground 7 is the bypass 8th arranged. The bypass 8th This is essentially directly above the passage 25 between antechamber 20 and housing 1 , That is, with appropriate rotation of the vanes 27 the flue gas flow when the bypass is open 8th essentially immediately through the bypass into the flue gas outlet chamber 6 then reaches there via the flue gas outlet nozzle 9 to be derived. In the area of the outlet nozzle is the suction fan 9a , which ultimately ensures that the flue gas flow either through the bypass 8th or through the outlet 12 from the filter cartridge 1 into the flue gas outlet chamber 6 is directed. The filter cartridge 10 includes according to 3 a cylindrical support basket 15 around which the filter fabric, the filter fabric or the filter fabric 16 from z. B. PTFE is placed.

Der Stützkorb 15 sorgt im Übrigen bei entstehendem Unterdruck dafür, dass sich das Filtergewebe 16 nicht zusammenziehen kann.The support basket 15 Incidentally, when the resulting negative pressure ensures that the filter fabric 16 can not contract.

Das Filtergewebe erstreckt sich nicht nur in tangentialer Richtung um den Stützkorb, vielmehr ist der Stützkorb mit diesem Filtergewebe auch nach unten geschlossen. Außerhalb des Auslasses 12 kann der Rauschgasstrom die Filterpatrone 1 nicht verlassen; d. h. die Filterpatrone ist um den Auslass gasdicht geschlossen. Denkbar ist allerdings auch, die Filterpatrone 1 unmittelbar an der Unterseite des Bodens 7 gasdicht anzubringen.The filter fabric extends not only in the tangential direction to the support basket, but the support basket with this filter fabric is also closed down. Outside the outlet 12 the intoxication gas stream may be the filter cartridge 1 do not leave; ie the filter cartridge is closed gas-tight around the outlet. It is also conceivable, however, the filter cartridge 1 immediately at the bottom of the floor 7 gas-tight.

Darüber hinaus ist eine Reinigungseinrichtung 40 für die Filterpatrone 10 vorgesehen. Die Reinigungseinrichtung 40 umfasst einen Druckkessel 41, der über einen Gaseinlass 44 mit dem Innern der Filterpatrone 10 in Verbindung steht. In diesem Zusammenhang hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Gaseinlass 44 zentrisch zum Auslass 12 aus der Filterpatrone in die Rauchgasauslasskammer 6 in die Filterpatrone geführt ist.In addition, a cleaning device 40 for the filter cartridge 10 intended. The cleaning device 40 includes a pressure vessel 41 that has a gas inlet 44 with the interior of the filter cartridge 10 communicates. In this context, it has proved to be advantageous if the gas inlet 44 centric to the outlet 12 from the filter cartridge into the flue gas outlet chamber 6 is guided into the filter cartridge.

Für die Funktionsweise wird auf Folgendes hingewiesen: Das Rauchgas tritt seitlich über die Vorkammer 20 in die Filterkammer 5 ein. In der Vorkammer 20 werden durch die Sprühelektrode 29 die Staubpartikel des Rauchgasstromes elektrisch negativ aufgeladen. In der Vorkammer 20 werden darüber hinaus Staubpartikel des Rauchgasstromes, die ein gewisses Gewicht aufweisen aufgrund der Massenträgheit und der Schwerkraft nach unten absinken, und durch den Staubpartikelauslass 26 schlussendlich dem Staubsammelbehälter 4 zugeführt werden. Der Rauchgasstrom selbst wird im Wesentlichen durch den Durchlass 25 und den im Durchlass befindlichen Leitschaufeln 27 in die Filterkammer 5 geführt. Die Leitschaufeln sind insbesondere positiv geladen. Das hat zur Folge, dass sich auf den Leitschaufeln die negativ geladenen Staubpartikel beim Durchtritt durch die Leitschaufel unter Bildung eines Filterkuchens absetzen werden. Zu Beginn eines Verbrennungsvorgangs, also dann, wenn die Filterpatrone selbst noch kalt ist, ist dafür zu sorgen, dass der Rauchgasstrom nicht unmittelbar durch die Filterpatrone hindurchgeführt wird.For the operation is pointed out the following: The flue gas enters the side of the antechamber 20 in the filter chamber 5 one. In the antechamber 20 be through the spray electrode 29 the dust particles of the flue gas stream charged electrically negatively. In the antechamber 20 In addition, dust particles of the flue gas stream, which have a certain weight due to the inertia and gravity fall down, and through the Staubpartikelauslass 26 finally the dust collector 4 be supplied. The flue gas flow itself is essentially through the passage 25 and the in-duct vanes 27 in the filter chamber 5 guided. The vanes are in particular positively charged. As a result, the negatively charged dust particles will settle on the vanes as they pass through the vane to form a filter cake. At the beginning of a combustion process, ie when the filter cartridge itself is still cold, it must be ensured that the flue gas flow is not passed directly through the filter cartridge.

Dies vor folgendem Hintergrund:
Das Rauchgas weist üblicherweise einen hohen Feuchtigkeitsgehalt auf. Dies bewirkt, wenn die Filterpatrone kälter als der Rauchgasstrom ist, dass sich dort die Staubpartikel unter Bildung eines festen Filterkuchens ansammeln werden. Man spricht hierbei von einem sogenannten Anbacken der Staubpartikel an der Außenseite der Filterpatrone. Um dies zu vermeiden, ist während der Anlaufphase zunächst dafür zu sorgen, dass die Filterpatrone eine Temperatur erreicht, die oberhalb der Taupunkttemperatur liegt. Das heißt, der Filter muss eine Temperatur von etwa 120° erreichen. Dies wird im Wesentlichen dadurch bewerkstelligt, dass der Rauchgasstrom, der durch den Durchlass 25 geleitet wird, aufgrund der Stellung der Schaufeln zunächst in Richtung des Bypasses 8 geleitet wird. Das heißt, dass bei laufendem Sauggebläse 9a der Strömungswiderstand für das Rauchgas durch den Bypass 8 wesentlich geringer ist, als durch die Filterpatrone 10. Insofern wird während der Anlaufphase bei geöffnetem Bypass die Filterpatrone nicht mit Staub beaufschlagt werden. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, die Schaufel nicht nur so auszurichten, dass sie den Rauchgasstrom in Richtung des Bypasses 8 leitet, sondern auch so, dass die Leitschaufeln den Rauchgasstrom tangential an der Filterpatrone vorbeileiten. Dies bewirkt, dass die Filterpatrone im Wesentlichen über ihren gesamten Umfang gleichmäßig und auch wesentlich schneller erwärmt wird. Hierbei ist dann insbesondere vorzusehen, dass nicht nur ein Bypass 8 in dem Boden 7, der die Filterkammer 5 von der Rauchgasauslasskammer 6 trennt, angeordnet ist, sondern umfangsverteilt um die Filterpatrone 10 herum mehrere, beispielsweise 3 derartige Bypässe 8 vorgesehen sind.This against the following background:
The flue gas usually has a high moisture content. This causes, when the filter cartridge is colder than the flue gas flow, that the dust particles will accumulate there to form a solid filter cake. This is referred to as a so-called caking of the dust particles on the outside of the filter cartridge. To avoid this, during the start-up phase it must first be ensured that the filter cartridge reaches a temperature that is above the dew point temperature. That is, the filter must reach a temperature of about 120 °. This is accomplished essentially by the fact that the flue gas flow passing through the passage 25 is directed, due to the position of the blades first in the direction of the bypass 8th is directed. That means that while the suction fan is running 9a the flow resistance for the flue gas through the bypass 8th is much lower than through the filter cartridge 10 , In this respect, the filter cartridge will not be exposed to dust during the start-up phase when the bypass is open. In addition, it can be provided not only to align the blade so that it the flue gas flow in the direction of the bypass 8th conducts, but also so that the guide vanes pass the flue gas stream tangentially to the filter cartridge. This causes the filter cartridge to be heated substantially uniformly and substantially more rapidly over its entire circumference. In this case, it should be provided in particular that not only a bypass 8th in the ground 7 , the filter chamber 5 from the flue gas outlet chamber 6 separates, is arranged, but circumferentially distributed around the filter cartridge 10 around several, for example, 3 such bypasses 8th are provided.

Unmittelbar dann, wenn die Filterpatrone die vorgesehene Temperatur erreicht hat, wird der Bypass geschlossen. In dem Moment wird das Rauchgas durch die Filterpatrone hindurch in die Rauchgasauslasskammer durch das Sauggebläse 9a gesogen, und über das Sauggebläse 9a durch den Stutzen 9 als Rauchgasaustritt nach außen geführt.Immediately after the filter cartridge reaches the intended temperature, the bypass is closed. At that moment, the flue gas will pass through the filter cartridge into the flue gas outlet chamber through the suction fan 9a sucked, and over the suction fan 9a through the neck 9 led outwards as flue gas outlet.

Darüber hinaus ist, wie bereits ausgeführt, eine Reinigungseinrichtung 40 vorgesehen, die einen Druckkessel 41 umfasst, der über einen Gaseinlass 44 mit dem Innern der Filterpatrone in Verbindung steht. In dem Gaseintritt 44 ist ein Membranventil 45 vorgesehen, das für einen bestimmten Zeitraum von beispielsweise 0,1 bis 0,3 Sekunden das im Druckbehälter 41 unter einem Druck von 4 bis 5 bar stehende Gas, z. B. Luft, stoßartig in die Filterpatrone 10 leitet. Hierbei bläht sich das Filtergewebe 16 ruckartig auf (3), was bewirkt, dass der darauf anhaftende Staubkuchen aufgrund der auf ihn einwirkenden Beschleunigungskräfte abgestoßen wird. Der Filterstaub gelangt dann auf den konischen Gehäuseboden 3 der Filterkammer 5, und schlussendlich in den Staubsammelbehälter 4, wie dies bereits beschrieben worden ist. Wie bereits ausgeführt, sind die Staubpartikel elektrisch negativ geladen. Die Folge hiervon ist, dass der Filterkuchen, der sich an dem Gewebe 16 der Filterpatrone 10 ansammelt, nur sehr locker ist. Dies deshalb, weil, wie sich dies aus 2 ergibt, die einzelnen Staubpartikel sich gegenseitig abstoßen. Dies bewirkt, wie bereits ausgeführt, den Aufbau eines porösen, lockeren Staubkuchens an der Wandung der Filterpatrone. Der Staubkuchen löst sich auch insofern nicht vom Filtergewebe, da die Filterpatrone geerdet ist.In addition, as already stated, a cleaning device 40 provided a pressure vessel 41 includes, via a gas inlet 44 communicates with the interior of the filter cartridge. In the gas inlet 44 is a diaphragm valve 45 provided that for a certain period of, for example, 0.1 to 0.3 seconds in the pressure vessel 41 under a pressure of 4 to 5 bar standing gas, z. As air, jerky in the filter cartridge 10 passes. This blows the filter fabric 16 jerky on ( 3 ), which causes the adhering dust cake to be repelled due to the acceleration forces acting on it. The filter dust then reaches the conical housing bottom 3 the filter chamber 5 , and finally into the dust collector 4 as already described. As already stated, the dust particles are electrically negatively charged. The consequence of this is that the filter cake attached to the tissue 16 the filter cartridge 10 accumulates, only very loose. This is because, how this turned out 2 results, the individual dust particles repel each other. This causes, as already stated, the construction of a porous, loose dust cake on the wall of the filter cartridge. The dust cake also does not dissolve in the extent of the filter fabric, since the filter cartridge is grounded.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Gehäusecasing
22: Isolierunginsulation
33: Gehäusebodencaseback
44: Staubsammelbehälterdust collection
55: Filterkammerfilter chamber
66: RauchgasauslasskammerRauchgasauslasskammer
77: Bodenground
88th: Bypassbypass
99: RauchgasaustrittsstutzenFlue gas outlet connection
9a9a: Sauggebläseaspirator
1010: Filterpatronefilter cartridge
1212: Auslassoutlet
1515: Stützkörpersupport body
1616: Filtergewebefilter cloth
2020: Vorkammerantechamber
2121: StutzenSupport
2222: Rückschlagklappecheck valve
2323: Wandungwall
2525: Durchlasspassage
2626: StaubpartikelauslassStaubpartikelauslass
2727: Leitschaufelnvanes
2929: Sprühelektrodespray electrode
4040: Reinigungseinrichtungcleaning device
4141: Druckkesselpressure vessel
4444: Gaseinlassgas inlet
4545: Membranventildiaphragm valve

Claims

Method for operating a filter device for cleaning the flue gases of a furnace, comprising an antechamber ( 20 ), a housing ( 1 ) and at least one filter cartridge received therein ( 10 ), which has a cylindrically arranged filter fabric, knitted fabric or fleece, wherein the housing ( 1 ) has a flue gas outlet, wherein the antechamber ( 20 ) has a flue gas inlet, wherein the housing ( 1 ) and the antechamber ( 20 ) through a passage ( 25 ), whereby in the region of the passage ( 25 ) a dust separator is provided, the plurality of guide vanes ( 27 ) which in the passage ( 25 ) are aligned so that the flue gas flow tangential to the filter cartridge ( 10 ), wherein the housing parallel to the at least one filter cartridge ( 10 ) at least one bypass connected to the flue gas outlet ( 8th ), wherein for heating the filter cartridge ( 10 ) to an operating temperature above the dew point temperature the flue gases through the bypass ( 8th ) tangentially to the filter cartridge ( 10 ), whereby upon reaching the operating temperature of the bypass ( 8th ) is closed.

Method according to claim 1, characterized in that the guide vanes ( 27 ) are aligned so that they direct the flue gas flow in the direction of the bypass.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the antechamber ( 20 ) at least one spray electrode ( 29 ) for charging the dust particles.

Method according to claim 3, characterized in that the guide vanes ( 27 ) are electrically positive or negatively charged, the vanes ( 27 ) are charged differently to the dust particles.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 1 ) a filter chamber ( 5 ) for receiving the at least one filter cartridge ( 10 ), wherein the filter chamber ( 5 ) a flue gas outlet chamber ( 6 ), wherein in the flue gas outlet chamber ( 6 ) the at least one bypass ( 8th ) and the outlet ( 12 ) from the at least one filter cartridge ( 10 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the filter cartridge ( 10 ) has a cylindrically arranged filter fabric, knitted or nonwoven fabric made of a temperature-resistant plastic.

Method according to claim 6, characterized in that the filter cartridge ( 10 ) a cylindrical support body ( 15 ) having.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the flue gas outlet is a suction fan ( 9a ) having.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that for cleaning the filter cartridge ( 10 ) the filter cartridge ( 10 ) is exposed to a gas shock on its inside.