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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Entstaubungsanlage mit einem oder einer Mehrzahl von Filterkörpern sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Entstaubungsanlage.
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Stand der Technik
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Vor allem in großen Verbrennungs- und Industrieanlagen werden erhebliche Staubmengen freigesetzt, die erst nach Passieren einer Entstaubungsanlage in die Abluft entlassen werden dürfen. Eine Entstaubungsanlage ist eine technische Einrichtung, um staubhaltige Abgas- oder Abluftströme zu reinigen. Die Industriestäube sind sehr vielfältig und weisen normalerweise eine Korngröße zwischen 0,01 µm und 1000 µm auf.
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Der Einsatz von unterschiedlichen Abscheide- und Filtertypen hängt von der Zusammensetzung der Stäube, deren Konzentration, den Platzverhältnissen und der Dimensionierung ab. Ein Maß für die Qualität eines Entstaubungsverfahrens ist der Abscheidegrad. Bei der industriellen Abgasreinigung und Partikelabscheidung werden in steigendem Maße filternde Abscheider eingesetzt.
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Bei filternden Abscheidern trifft das staubbeladene Gas auf eine durchlässige poröse Schicht, die den Staub zurückhält und den Gasstrom durchlässt. In der Filteranlage ist diese poröse Schicht der Filterkörper. Filternde Abscheider lassen sich nach ihrer Wirkungsweise in die zwei Gruppen Tiefenfilter und Oberflächenfilter unterscheiden.
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Bei der Durchströmung des Filterkörpers eines Oberflächenfilters durch das Abgas bleibt ein Großteil der Staubpartikel an der Anströmseite der Filterkörpers haften. Dadurch entsteht ein Filterkuchen, der die wesentliche Reinigungsleistung übernimmt. In regelmäßigen Abständen wird der Filterkuchen entfernt. Oberflächenfilter werden zur Emissionsminderung und Prozessgasreinigung sowie zur Produktgewinnung eingesetzt. Konfektionierungsformen von Oberflächenfiltern sind unter anderem Schlauchfilter, Taschenfilter Filterplatten, Filterkerzen, Filterkassetten oder Filterpatronen.
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Tiefenfilter bestehen überwiegend aus einem Filterkörper mit einem großen Hohlraumvolumen, in dem sich die Partikel einlagern können. Als Abscheidemechanismen wirken im Wesentlichen Sperreffekt, Sedimentation, Diffusion und Trägheitseffekte. Tiefenfilter werden überwiegend zur Reinigung von Raum- und Prozessluft verwendet. Die Filterkörper können aus Fasermaterialien, metallischen oder keramischen Strukturen, Weichschäumen oder losen Schüttungen bestehen. Die häufigste Konfektionierungsform von Tiefenfiltern ist die als Taschenfilter. Weitere Konfektionierungsformen können Filtermatten, Filterzellen oder Filterpatronen sein.
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Grundsätzlich gilt, dass Filteranlagen in der Entstaubung in der Praxis häufig keiner Überwachung bezüglich der vorhandenen Filterkörper unterliegen. Es werden unter Umständen Wartungsintervalle nicht eingehalten, Filterkörper können über die Belastungsgrenze eingesetzt werden oder defekte Filter werden nicht ordnungsgemäß ersetzt.
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Es besteht daher ein Bedürfnis, den Betrieb einer Filteranlage zuverlässiger zu gestalten.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, verbesserte Entstaubungsanlagen bereitzustellen, welche insbesondere einen zuverlässigen Betrieb ermöglichen.
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Die Aufgabe wird mit einer Entstaubungsanlage nach dem Anspruch 1 und einem Verfahren nach dem nebengeordneten Anspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dieser Beschreibung.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine insbesondere industrielle Entstaubungsanlage mit einem System zum berührungslosen Erfassen einer Mehrzahl von Filterkörpern in einer Filteranlage, insbesondere in einer Entstaubungsanlage, mit einem oder mehreren Filterkörpern; einer Filteranlage, in welcher der mindestens eine Filterkörper aufgenommen ist; wobei zumindest einer der Filterkörper einen Sender zum Senden elektromagnetischer Wellen umfasst; eine Zentraleinheit mit einem Empfänger zum Empfang der von dem Sender gesendeten elektromagnetischen Wellen; wobei die Wellen eine Frequenz von mindestens 300 MHz aufweisen.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Filteranlage, insbesondere Betreiben einer Entstaubungsanlage mit einem System entsprechend einem der hierin beschriebenen Ausführungsformen, mit Ausstatten des mindestens einen Filterkörpers der Filteranlage mit jeweils mindestens einem Sender; Anordnen einer Zentraleinheit mit einem Empfänger, Übertragen von Prozessdaten von dem mindestens einem Filterkörper zu der Zentraleinheit mittels des mindestens eines Senders und des Empfängers; wobei der mindestens eine Sender mit einer Sendefrequenz von mindestens 300MHz betrieben wird.
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Typische Entstaubungsanlagen der Erfindung umfassen ein System zum automatischen und berührungslosen Identifizieren und Lokalisieren des mindestens einen Filterkörpers, an welchen ein Sender angeordnet ist. Hierbei ist der Filteranlage mindestens eine Zentraleinheit mit einem Empfänger und typischerweise zumindest einer Mehrzahl der Filterkörper jeweils mindestens ein Sender zugeordnet. Der Sender und der oder die Empfänger können jederzeit kommunizieren.
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Hierin sind die Begriffe „Sender“ und „Empfänger“ breit zu verstehen, insbesondere dahingehend, dass ein Sender auch zumindest Steuer- oder Abfrage-Befehle empfangen kann und ein Empfänger auch zumindest Steuer- oder Abfrage-Befehle aussenden kann.
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An zumindest einem oder jedem der Filterkörper können jeweils eine Mehrzahl von Sendern angeordnet sein, beispielsweise aus messtechnischen Gründen, um verschiedene Werte oder Werte an verschiedenen Positionen zu übermitteln. Bei mehreren Senders an einem Filterkörper weisen diese typischerweise unterschiedliche Kennungen auf.
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Ein Filterkörper umfasst typischerweise einen Rahmen, beispielsweise aus Metall oder aus Polyurethan. Typische Filterkörper sind als Flachfilterplatten ausgeführt. Weitere typische Filterkörper sind beispielsweise Filterkassetten, Filtertaschen, Filterbeutel, Filterschläuche, Filterpatronen. Typische Anwendungsbereiche von Ausführungsformen sind beispielsweise die industrielle Entstaubung oder die Luftreinhaltung in Klima- und Gebäudetechnik.
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Typischerweise ist der jeweilige Sender unmittelbar und/oder unlösbar mit dem jeweiligen Filterkörper verbunden, beispielsweise äußerlich angebracht oder in Bauteilen des Filterkörpers eingelassen. „Unlösbar“ bedeutet typischerweise „nicht zerstörungsfrei lösbar“, wobei sich zerstörungsfrei auf den Filterkörper oder auf ein Gehäuse des Senders beziehen kann.
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Typische Sender umfassen eine Energiequelle, beispielsweise eine Batterie oder einen Generator. Weitere Sender umfassen eine Spule, um induktiv mit Energie versorgt zu werden.
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Typischerweise ist der mindestens eine Sender ein Transponder, insbesondere ein UHF RFID oder ein SHF RFID. Diese bieten den Vorteil großer Reichweiten und eindeutiger Identifizierbarkeit. Bei Sendern mit passiver Technologie kann es sich um UHF RFID oder SHF RFID Transponder handeln oder zukünftige, an der Technologie aufbauende oder angelehnte Sender-Empfängersysteme.
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Die Sender sind bei typischen Ausführungsformen dazu eingerichtet, Prozessdaten des jeweiligen Filterkörpers zu übertragen. Die Übertragungsleistung des mindestens einen Senders und des Empfängers reichen typischerweise aus, um eine permanente Übertragung insbesondere von Prozessparametern von jedem der Sender zu dem außerhalb und/oder innerhalb der Filteranlage stationiertem Empfänger zuzulassen.
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Technologien, welche von den Sendern typischerweise genutzt werden, sind Bluetooth, WLAN, RFID (radio-frequency identification). RFID-Transponder können sehr klein sein und implantiert werden. Die Vorteile dieser Technik ergeben sich aus der Kombination der geringen Größe, der unauffälligen Auslesemöglichkeit und dem geringen Preis der Transponder.
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Die Kopplung geschieht durch vom Lesegerät erzeugte magnetische Wechselfelder in geringer Reichweite oder durch hochfrequente Radiowellen. Damit werden nicht nur Daten übertragen, sondern auch der Transponder mit Energie versorgt. Zur Erreichung größerer Reichweiten werden aktive Transponder mit eigener Stromversorgung eingesetzt. Bei Sendern mit passiver Technologie handelt es sich um elektronische Bauteile ohne eigene Energiequelle. Die Sender der elektromagnetischen Wellen arbeiten mit aktiver oder passiver Technologie, ohne oder mit eigener Energiequelle.
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Typische Ausführungsformen weisen eine Reichweite und/oder Sendeleistung auf, welche es jederzeit, auch während des Betriebes der Filteranlage, ermöglicht, zu kommunizieren, um stetig Prozess- und Herstellerdaten zu senden.
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Typische Sender umfassen einen Datenträger. Typischerweise werden beispielsweise Seriennummern der Filterkörper in dem Datenträger hinterlegt: Bei weiteren Ausführungsbeispielen werden Nummern der Filterkörper mit den Seriennummern der Transponder per beispielsweise im Empfänger gespeicherter Datenbank verknüpft. In den Filteranlagen sind typischerweise keine Empfänger installiert, die ein Kommunizieren mit den Sendern während des Betriebes ermöglichen.
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Typische Ausführungsformen erlauben es, in einer Filteranlage Filterkörper zu lokalisieren und Prozessdaten am Filter zu ermitteln, um einen ordnungsgemäßen Betrieb der Filteranlage zu sichern. Typische Ausführungsformen ermitteln beispielsweise, ob eine erforderliche Mindest-Anzahl von Filterkörpern in der Anlage vorhanden ist. Prozessdaten wie z.B. Temperaturen, Druckverluste, Verstopfungen können vom Empfänger berührungslos gelesen und an eine zentrale Anlagensteuerung gemeldet werden.
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Durch die Nutzung der vergleichsweise hohen Frequenzen der UHF- oder SHF-Technik (oder noch höher) sind wesentlich komplexere Anwendungen als mit LW oder KW Technik möglich.
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Typische Einsatzgebiete der Erfindung sind Parameter der Filterkörper während des Betriebs abfragen und auswerten, die Anzahl an Filterkörpern in der Anlage bestimmen, das Alter und die verbleibende Lebenszeit von Filterkörpern und andere herstellerbezogene Daten können ausgelesen werden. Und je nach Ausführungsform der Sender auch Prozessdaten wie Temperatur, Differenzdruck, Strömungsgeschwindigkeiten, sowie andere Prozessdaten.
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Typischerweise überträgt der mindestens eine Sender jeweils eine individualisierte Kennung an die Zentraleinheit, wobei die Zentraleinheit die Kennung empfängt. Typischerweise kann die Zentraleinheit an Hand einer in einem Speicher abgespeicherten Look-up Tabelle den Filterkörper, an welchem der Sender angeordnet ist, an Hand der empfangenen Kennung identifiziert.
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Typischerweise ist der mindestens eine Sender dazu eingerichtet jeweils Prozessdaten, insbesondere eine Temperatur des jeweiligen Filterkörpers, eine Feuchtigkeit an dem jeweiligen Filterkörper, einen Differenzdruck an dem jeweiligen Filterkörper, Chemikalien in dem jeweiligen Filterkörper und/oder eine Strömungsgeschwindigkeit in dem jeweiligen Filterkörper an die Zentralstation übertragen.
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Figurenliste
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei die Figuren zeigen:
- 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel in einer teilweise geschnittenen perspektivischen Ansicht; und
- 2 zeigt schematisch in einer teilweise geschnittenen perspektivischen Ansicht einen Filterkörper mit möglichen Positionen für Sender von typischen Ausführungsbeispielen.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Nachfolgend werden typische Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren beschrieben, wobei die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt ist, vielmehr wird der Umfang der Erfindung durch die Ansprüche bestimmt. Bei der Beschreibung der Ausführungsform werden unter Umständen in verschiedenen Figuren und für verschiedene Ausführungsformen gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Teile verwendet, um die Beschreibung übersichtlicher zu gestalten. Dies bedeutet jedoch nicht, dass entsprechende Teile der Erfindung auf die in den Ausführungsformen dargestellten Varianten beschränkt sind.
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In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Entstaubungsanlage 1 in einer schematischen teilweise geschnittenen perspektivischen Ansicht gezeigt. Die Entstaubungsanlage 1 umfasst einen Zuluftkanal 3 sowie einen Abluftkanal 5. Der Zuluftkanal 3 führt in einen Rohgasraum 7, von welchem aus Filterkörper 9 mit in jeweiligen Rahmen angeordnetem Filtermaterial 11 durchströmt werden. In den Filterkörpern 9 wird der Luft, welche aus dem Rohgasraum durch die Filterkörper 9 strömt, Staub entzogen.
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Die von Staub befreite Luft verlässt die Filterkörper 9 und tritt in einen Reingasraum 13 ein, von welchem aus die Luft dem Abluftkanal 5 zugeführt wird.
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Jedem der Filterkörper 9 ist ein Sender 15 zugeordnet, welcher jeweils dazu eingerichtet ist, mit einem Empfänger 17 zu kommunizieren. Der Empfänger 17 ist Teil einer Zentraleinheit 19.
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Die Sender 15 sind dauerhaft mit einem jeweiligen Rahmen der Filterkörper 9 verbunden und können nicht zerstörungsfrei von dem Rahmen entfernt werden, beispielsweise sind die Sender 15 an dem Rahmen jeweils angeklebt. Dies stellt sicher, dass der jeweilige Sender 15 mit dem jeweiligen Filterkörper 9 dauerhaft verbunden bleibt.
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Weitere typische Orte für das Anordnen von Sendern können der 2 entnommen werden, welche beispielhaft verschiedene Stellen zum Anordnen eines Senders an einem Filterkörper zeigt.
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Die Sender 15 sind bei dem Ausführungsbeispiel der 1 als Transponder ausgebildet, genauer als UHF RFID Transponder. Auf diese Weise ist es möglich, zuverlässig Daten, beispielsweise Prozessdaten der Filterkörper, wie eine Temperatur des jeweiligen Filterkörpers, eine Feuchtigkeit an dem jeweiligen Filterkörper, einen Differenzdruck an dem jeweiligen Filterkörper, Chemikalien in dem jeweiligen Filterkörper und/oder eine Strömungsgeschwindigkeit in dem jeweiligen Filterkörper, oder auch Daten, welche eine Identifikation des jeweiligen Filterkörpers 9 ermöglichen, an die Zentraleinheit 19 über den Empfänger 17 zu übermitteln.
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Durch die Ausgestaltung der Sender 15 als VHF RFID Transponder ist es möglich, dauerhaft beispielsweise Prozessdaten oder Kennungen zu übertragen. Weiterhin ist es dadurch möglich, den Empfänger 17 der Zentraleinheit 19 außerhalb eines Gehäuses 21, in welchem die Filterkörper 9 angeordnet sind, anzuordnen. Eine weitere mögliche Anordnung der Zentraleinheit 19 mit dem Empfänger 17 wäre beispielsweise in dem Reingasraum 13 möglich, wobei die Verwendung von VHF-Technologie (oder auch von US-Technologie oder höhere Frequenzen) es ermöglicht, die Zentraleinheit 19 vergleichsweise frei in einem größeren Umkreis zuordnen.
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In der 2 sind beispielhaft verschiedene Stellen gezeigt, an welchen Sender 15 jeweils an einem Filterkörper 9 angeordnet werden können.
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An einem Filterkörper 9 können gleichzeitig mehrere Sender 15 angeordnet werden, beispielsweise 2 oder 3 Sender 15. So kann es beispielsweise sinnvoll sein, einen Sender 15 unmittelbar an Rippen des Filtermaterials 11 anzuordnen, beispielsweise um eine Temperatur innerhalb des Filtermaterials 11 zu messen und unmittelbar an die Zentraleinheit 19 mittels des Empfänger 17 übermitteln zu können. Weitere Anbringungsorte sind seitlich unten oder oben an einem jeweiligen Rahmen des Filterkörpers 9.
