DE102020102034A1 - Process for the dry filtration of a gas stream carrying foreign bodies, use of an inorganic material based on silicon dioxide as a filtration aid, and filter device for cleaning raw gas carrying foreign bodies - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Trockenfiltration eines Fremdkörper mitführenden Gasstroms (44), insbesondere in einer Filtervorrichtung zum Abreinigen von bei additiven Fertigungstechnologien entstehender Abluft, aufweisend: Zuführen eines Fremdkörper enthaltenden Rohgasstroms (44) in einen Rohgasraum (15) einer Filtereinheit, die wenigstens eine Filteroberfläche aufweist, Zuführen von Filtrationshilfsstoff zu dem Rohgasstrom (44) und/oder zu der Filteroberfläche; wobei der Filtrationshilfsstoff derart konfiguriert ist, dass er eine Reaktion von Fremdkörpern mit Oxidationsmittel, insbesondere mit Sauerstoff, unterdrückt; wobei der Filtrationshilfsstoff ein anorganisches Material auf Basis von Siliziumdioxid ist.A method for dry filtration of a gas stream (44) that carries foreign bodies, in particular in a filter device for cleaning off exhaust air resulting from additive manufacturing technologies, comprising: supplying a crude gas stream (44) containing foreign bodies into a crude gas space (15) of a filter unit which has at least one filter surface from filtration aid to the raw gas stream (44) and / or to the filter surface; wherein the filtration aid is configured in such a way that it suppresses a reaction of foreign bodies with oxidizing agents, in particular with oxygen; wherein the filtration aid is an inorganic material based on silicon dioxide.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trockenfiltration eines Fremdkörper mitführenden Gasstroms, sowie die Verwendung eines anorganischen Materials auf Basis von Siliziumdioxid als Filtrationshilfsstoff, und eine Filtervorrichtung zur Reinigung von Fremdkörper mitführendem Rohgas.The invention relates to a method for dry filtration of a gas stream carrying foreign bodies, as well as the use of an inorganic material based on silicon dioxide as a filtration aid, and a filter device for cleaning raw gas carrying foreign bodies.
Die
Aufgabe der Erfindung ist es, Rohgasbrände beim Filtern von entzündliche Fremdkörper enthaltenden Rohgasen mittels eines Trockenfilters, insbesondere bei hohen Betriebstemperaturen, zu vermeiden bzw. zu unterdrücken.The object of the invention is to avoid or suppress raw gas fires when filtering raw gases containing inflammable foreign bodies by means of a dry filter, in particular at high operating temperatures.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Trockenfiltration eines Fremdkörper mitführenden Gasstroms, insbesondere in einer Filtervorrichtung zum Abreinigen von bei additiven Fertigungstechnologien entstehender Abluft, wird ein Fremdkörper enthaltender Rohgasstrom in einen Rohgasraum einer Filtereinheit zugeführt, die wenigstens eine Filteroberfläche aufweist. Dem Rohgasstrom und/oder der Filteroberfläche wird Filtrationshilfsstoff zugeführt, wobei der Filtrationshilfsstoff derart ausgebildet ist, dass er eine Reaktion von Fremdkörpern mit Oxidationsmittel, insbesondere mit Sauerstoff, unterdrückt. Der Filtrationshilfsstoff ist ein auf Siliziumdioxid basierendes anorganisches Material.In the method according to the invention for dry filtration of a gas flow carrying foreign bodies, in particular in a filter device for cleaning off exhaust air resulting from additive manufacturing technologies, a raw gas flow containing foreign bodies is fed into a raw gas space of a filter unit which has at least one filter surface. Filtration aid is supplied to the raw gas stream and / or the filter surface, the filtration aid being designed in such a way that it suppresses a reaction of foreign bodies with oxidizing agents, in particular with oxygen. The filtration aid is a silica based inorganic material.
Es hat sich herausgestellt, dass die Zugabe von Kalksteinmehl mittels Precoating einige Nachteile mit sich bringt, wenn bei der Trockenfilterung hohe Temperaturen herrschen oder entstehen, wie etwa bei Filterung von mit leicht entzündlichen Fremdkörpern beladenen Rohgasen. Die Bildung von Agglomeraten aus Kalksteinmehl und Fremdkörpern scheint in solchen Fällen nicht auszureichen, um eine ausreichende Inertisierung der Fremdkörper zu erreichen. Nähere Untersuchungen haben gezeigt, dass Kalksteinmehl bei hohen Temperaturen, insbesondere oberhalb des Kalzinierungspunkts von 650°C, bei dem CaCO3 zu CaO und CO2 zerfällt, dazu neigt, Sauerstoff abzuspalten. Die dabei entstehenden Verbindungen fördern eine Brandentwicklung, anstatt diese zu unterbinden.It has been found that the addition of limestone powder by means of precoating has some disadvantages if high temperatures prevail or arise during dry filtering, such as when filtering raw gases loaded with highly flammable foreign bodies. The formation of agglomerates from limestone powder and foreign bodies does not seem to be sufficient in such cases to achieve sufficient inertization of the foreign bodies. More detailed investigations have shown that limestone powder at high temperatures, in particular above the calcination point of 650 ° C., at which CaCO 3 breaks down to CaO and CO 2 , tends to split off oxygen. The resulting connections promote the development of a fire instead of preventing it.
Der Erfindung schlägt vor, das Precoating-Verfahren dahingehend zu modifizieren, dass als Filtrationshilfsstoff anstelle von Kalksteinmehl ein Stoff zugegeben wird, der im Hinblick darauf ausgewählt ist, eine Reaktion von selbstentzündlichen Fremdkörpern mit Oxidationsmittel, insbesondere mit Sauerstoff, während der Filtration zu unterdrücken. Damit kann erreicht werden, dass Brände nicht entstehen oder dass jedenfalls nach Entzündung wirkungsvoll die weitere Ausbreitung von Flammen behindert wird. Der hier vorgeschlagene Filtrationshilfsstoff ist leicht dosierbar. Insbesondere ist der vorgeschlagene Filtrationshilfsstoff dazu geeignet, fremdkörperhaltige Agglomerate auszubilden. Die Zugabe des Filtrationshilfsstoffs stört die Wirkungsweise des Filters im normalen Betrieb (d.h. ohne Brand) nicht. Dazu gehört insbesondere, dass der Filtrationshilfsstoff nach Kontakt mit dem Fremdkörper enthaltenen Gasstrom einen gut haftenden, aber auch mittels Druckluftimpulsen ebenso leicht ablösbaren Filterkuchen auf Filteroberflächen bildet.The invention proposes to modify the precoating process in such a way that instead of limestone powder, a substance is added as a filtration aid that is selected with a view to suppressing a reaction of spontaneously inflammable foreign bodies with oxidizing agents, in particular with oxygen, during the filtration. This ensures that fires do not arise or that, after ignition, the further spread of flames is effectively hindered. The filtration aid proposed here is easy to dose. In particular, the proposed filtration aid is suitable for forming agglomerates containing foreign bodies. The addition of the filtration aid does not interfere with the functioning of the filter in normal operation (i.e. without fire). This includes, in particular, that the filtration aid, after contact with the gas flow contained in the foreign body, forms a well-adhering filter cake on filter surfaces that is also easily detachable by means of compressed air pulses.
Das Rohgas ist ein ungereinigtes und deswegen Fremdkörper mitführendes Gas, welches noch keine Filtervorrichtung durchlaufen hat. Beispielsweise kann das Rohgas ein Metallpartikel mitführendes Gas (Aerosol) oder Rauch sein. Der Begriff Rauch soll ein Aerosol aus Staubpartikeln und/oder Flüssigkeitströpfchen in feinstverteilter Form, das in einem Luftstrom oder Gasstrom getragen wird, bezeichnen. Der Partikeldurchmesser liegt im Falle eines Rauches meistens bei 800 nm oder kleiner. Im Falle eines brennbare Fremdkörper mitführenden Rohgases kann vorgesehen sein, dass als Trägergas ein inertes Gas vorgesehen ist, d.h. dass der Anteil von Sauerstoff und anderen Komponenten, die als Oxidationsmittel wirken können, im Trägergas unter einer vorbestimmten Schwelle gehalten ist. In einem solchen Fall findet die Filtration des Rohgases ebenfalls unter inerten Bedingungen statt, d.h. auch im Rohgasraum bleibt der Anteil von Sauerstoff und anderen Komponenten, die als Oxidationsmittel wirken können, unter einer vorbestimmten Schwelle. Erst beim Ausschleusen von Material aus dem Rohgasraum gelangen Fremdkörper in Kontakt mit Oxidationsmitteln wie Sauerstoff.
Ein anorganisches Material ist insbesondere ein Material welches hauptsächlich aus kohlenstofffreien Verbindungen besteht, insbesondere frei ist von organischen chemischen Verbindungen des Kohlenstoffs. Bestimmte Kohlenstoffverbindungen wie Kohlenstoffmonoxid, Kohlendioxid, Schwefelkohlenstoff, Kohlensäure, Carbonate, Carbide, ionische Cyanide, Cyanate und Thiocyanate sollen ebenfalls als anorganische Materialien angesehen werden. Zu den anorganischen Materialien zählt insbesondere Siliziumdioxid.The raw gas is an uncleaned gas that carries foreign bodies and has not yet passed through a filter device. For example, the raw gas can be a gas (aerosol) or smoke that carries metal particles. The term smoke is intended to denote an aerosol made up of dust particles and / or liquid droplets in finely divided form that is carried in an air or gas flow. In the case of smoke, the particle diameter is usually 800 nm or smaller. In the case of a raw gas carrying combustible foreign bodies, provision can be made for an inert gas to be provided as the carrier gas, ie for the proportion of oxygen and other components that can act as oxidizing agents in the carrier gas to be kept below a predetermined threshold. In such a case, the filtration of the raw gas also takes place under inert conditions, ie the proportion of oxygen and other components that can act as oxidizing agents also remains below a predetermined threshold in the raw gas space. Foreign bodies only come into contact with oxidizing agents such as oxygen when material is discharged from the raw gas space.
An inorganic material is in particular a material which mainly consists of carbon-free compounds, in particular is free of organic chemical compounds of carbon. Certain carbon compounds such as carbon monoxide, carbon dioxide, carbon disulfide, carbonic acid, carbonates, carbides, ionic cyanides, cyanates and thiocyanates are also to be considered as inorganic materials. The inorganic materials include, in particular, silicon dioxide.
Auf Siliziumdioxid (SiO2) basierend oder auf Basis von Siliziumdioxid bedeutet im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, dass der Filtrationshilfsstoff als Hauptbestandteil Siliziumdioxid oder eine Siliziumdioxid-Verbindung aufweist. Der Filtrationshilfsstoff kann ferner weitere Materialien aufweisen, die in geringeren Massenanteilen als Siliziumdioxid vorliegen.Based on silicon dioxide (SiO 2 ) or based on silicon dioxide im means In connection with the present invention, that the filtration aid has silicon dioxide or a silicon dioxide compound as the main component. The filtration aid can also contain other materials which are present in lower mass fractions than silicon dioxide.
Der Rohgasraum ist ein Teil der Filtervorrichtung, in den das Rohgas eingeleitet wird. Fremdkörperhaltige Agglomerate entstehen durch Anlagerung von Fremdkörpern an Filtrationshilfsstoff. Solche Agglomerate können im Rohgasstrom oder Rohgasraum gebildet werden, insbesondere aber dann, wenn Fremdkörper aus dem Rohgasstrom sich bei Durchtritt des Rohgasstroms durch die Filteroberfläche der Filtereinheit in einen Reingasraum an Filteroberflächen anlagern.The raw gas space is part of the filter device into which the raw gas is introduced. Agglomerates containing foreign bodies are formed by the accumulation of foreign bodies on the filtration aid. Such agglomerates can be formed in the raw gas flow or raw gas space, but in particular when foreign bodies from the raw gas flow accumulate on filter surfaces when the raw gas flow passes through the filter surface of the filter unit into a clean gas space.
Zugabe von Filtrationshilfsstoff auf Basis von SiO2 ist insbesondere hilfreich, wenn das zu filternde Rohgas Fremdkörper enthält, die selbstentzündlich oder brennbar sind. Solche Fremdkörper oder Fremdpartikel neigen dazu, sich spontan zu entzünden. Diese Entzündung kann oftmals ohne zusätzlichen Wärmeenergieeintrag von außen erfolgen. Wenn Fremdkörper eine geringe Partikelgröße aufweisen, haben die Fremdkörper eine relativ große Oberfläche bezogen auf ihr Volumen, wodurch sich die Fremdkörper besonders leicht entzünden können. Dabei kann es bereits ausreichen, dass die Fremdkörper durch die Bewegung im Rohgasstrom aneinander reiben. Häufig werden die Fremdkörper bei Reibung aneinander auch elektrostatisch aufgeladen, was zu einer zusätzlichen Zündquelle durch elektrische Entladungen führt. Die erfindungsgemäße Zugabe von Filtrationshilfsstoffen auf Basis von Siliziumdioxid unterdrückt eine solche Selbstentzündung im Rohgas zuverlässig.The addition of filtration aid based on SiO 2 is particularly helpful if the raw gas to be filtered contains foreign bodies that are self-igniting or combustible. Such foreign bodies or foreign particles tend to ignite spontaneously. This ignition can often take place without additional input of heat energy from the outside. If foreign bodies have a small particle size, the foreign bodies have a relatively large surface area in relation to their volume, as a result of which the foreign bodies can ignite particularly easily. It can be sufficient for the foreign bodies to rub against one another as a result of the movement in the raw gas flow. Often the foreign bodies are also charged electrostatically when they rub against each other, which leads to an additional ignition source through electrical discharges. The addition according to the invention of filtration aids based on silicon dioxide reliably suppresses such self-ignition in the raw gas.
Die Fremdkörper können beispielsweise Metalle enthalten oder Metalle sein und eine granulare, insbesondere spanartige, pulverförmige oder rauchförmige, Konfiguration aufweisen. Die Fremdkörper können insbesondere eine nicht vollständig oder sogar gar nicht oxidierte Konfiguration aufweisen. Insbesondere kann es sich bei den Fremdkörpern um Titanpulver oder Titanspäne handeln. Die Fremdkörper können nicht oder nicht vollständig oxidierte metallische Fremdkörper sein. Solche Fremdkörper entstehen z.B. bei der additiven Fertigung von metallischen Werkstücken, durch Verwendung von pulverförmigen metallischen Materialien beim schichtweisen Aufbau von Werkstücken aus einem Pulverbett. Typische Metalle, die bei solchen Verfahren eingesetzt werden und die zu brennbaren Fremdkörpern in der Abluft führen können, sind Titan, Aluminium, Magnesium und deren Legierungen, sowie viele Stähle wie Baustahl, Vergütungsstahl, hochlegierte Edelstähle. Als besonderes geeignet zur Unterdrückung von Rohgasbränden hat sich die hier vorgeschlagene Zugabe eines Filtrationshilfsstoffes auf Basis von SiO2 bei additiven Fertigungsverfahren erwiesen, in denen Titan und/oder Aluminium-Magnesium-Legierungen verwendet werden. Bekannt ist etwa das Laser-Sinter-Verfahren als ein additives Fertigungsverfahren, bei dem Abgase entstehen, die zur Selbstentzündung neigen.The foreign bodies can, for example, contain metals or be metals and have a granular, in particular chip-like, powdery or smoky configuration. The foreign bodies can in particular have a configuration that is not completely or even not at all oxidized. In particular, the foreign bodies can be titanium powder or titanium shavings. The foreign bodies can be metallic foreign bodies that are not or not completely oxidized. Such foreign bodies arise, for example, in the additive manufacturing of metallic workpieces, through the use of powdery metallic materials when building up workpieces in layers from a powder bed. Typical metals that are used in such processes and which can lead to combustible foreign bodies in the exhaust air are titanium, aluminum, magnesium and their alloys, as well as many steels such as structural steel, heat-treated steel, high-alloy stainless steels. The proposed addition of a filtration aid based on SiO 2 in additive manufacturing processes in which titanium and / or aluminum-magnesium alloys are used has proven particularly suitable for suppressing raw gas fires. The laser sintering process is known, for example, as an additive manufacturing process that produces exhaust gases that tend to self-ignite.
Der Filtrationshilfsstoff kann bei Zugabe eine granulare, insbesondere pulverförmige Konfiguration aufweisen. Dies erlaubt eine präzise Dosierung des Filtrationshilfsstoffs in den Rohgasstrom und/oder in die Filtervorrichtung, insbesondere zur Belegung von Filteroberflächen (Precoating). Außerdem ermöglicht ein entsprechender Filtrationshilfsstoff eine Verwendung eines einfachen Zuführmechanismus, wie einer Klappe oder einer Druckluftzufuhr. Je feinkörniger der Filtrationshilfsstoff bei Zugabe ist, desto effizienter ist die Bildung von zündhemmenden Agglomeraten.When added, the filtration aid can have a granular, in particular powdery, configuration. This allows precise dosing of the filtration aid into the raw gas stream and / or into the filter device, in particular for covering filter surfaces (precoating). In addition, a corresponding filtration aid enables the use of a simple feed mechanism, such as a flap or a compressed air supply. The finer-grained the filtration aid is when added, the more efficient the formation of ignition-retarding agglomerates.
Der Filtrationshilfsstoff kann derart konfiguriert sein, dass er metallhaltige Fremdkörper mit granulärer Konfiguration in Agglomeraten bindet, insbesondere bei Temperaturen von 600 °C oder mehr, insbesondere bei Temperaturen von 650 °C oder mehr, insbesondere bei Temperaturen von 700°C oder mehr, insbesondere bei Temperaturen von 750°C oder mehr, insbesondere bei Temperaturen von 800°C oder mehr. Je nach Filtrationshilfsstoff können Temperaturen bis zu 1000°C, insbesondere bis zu 1250°C, insbesondere bis zu 1500°C, erreicht werden, ohne Bildung von Agglomeraten zu stark zu hemmen und/oder Zersetzung bzw. Zerfall von Agglomeraten in unerwünscht großem Umfang herbeizuführen. Die gebildeten Agglomerate sind in den genannten Temperaturbereichen nicht oder nur schwer entzündlich, so dass hierdurch eine höhere Betriebssicherheit gegenüber herkömmlichen Filtervorrichtungen möglich ist. Zahlreiche SiO2-Gläser beginnen bei Temperaturen ab 600°C zu erweichen und können dann Agglomerate mit Fremdkörpern bilden. Je nach Konfiguration des SiO2-Materials, z.B. durch Zugabe von Additiven oder Ausbildung als Glasschaum, kann die Temperatur, ab der eine Erweichung einsetzt, in geeigneter Weise variiert werden.The filtration aid can be configured in such a way that it binds metal-containing foreign bodies with a granular configuration in agglomerates, in particular at temperatures of 600 ° C. or more, in particular at temperatures of 650 ° C. or more, in particular at temperatures of 700 ° C. or more, in particular at Temperatures of 750 ° C or more, especially at temperatures of 800 ° C or more. Depending on the filtration aid, temperatures of up to 1000 ° C., in particular up to 1250 ° C., in particular up to 1500 ° C., can be reached without excessively inhibiting the formation of agglomerates and / or causing the decomposition or disintegration of agglomerates to an undesirably large extent . The agglomerates formed are not or only with difficulty inflammable in the temperature ranges mentioned, so that greater operational reliability compared to conventional filter devices is possible as a result. Numerous SiO 2 glasses begin to soften at temperatures above 600 ° C and can then form agglomerates with foreign bodies. Depending on the configuration of the SiO 2 material, for example by adding additives or forming it as a glass foam, the temperature at which softening begins can be varied in a suitable manner.
Die Agglomerate können bei starker Erwärmung in eine fließfähige Konfiguration übergehen, die einer Glasschmelze ähnelt, und nach Abkühlen unter den Glasübergangspunkt in eine glasartige Konfiguration übergehen. Die Filtrationshilfsstoffe schmelzen und schließen dabei die Fremdkörper in der Schmelze ein, so dass bereits in diesem Zustand eine Inertisierung erfolgt. Nach erfolgter Erstarrung der Schmelze bildet sich eine glasartige Konfiguration aus. Zur Ausbildung einer fließfähigen Konfiguration kann es insbesondere nach Erwärmung auf Temperaturen von 600°C oder mehr, insbesondere von 650°C oder mehr, insbesondere von 700°C oder mehr, insbesondere von 750°C oder mehr, insbesondere von 800°C oder mehr kommen. Dabei können die Agglomerate nach Abkühlen unter die Glasübergangstemperatur eine glasartige Konfiguration aufweisen. Dadurch kann ein Kontakt von Oxidationsmittel mit dem metallhaltigen Fremdkörper vermieden werden.When heated strongly, the agglomerates can change into a flowable configuration that resembles a glass melt and, after cooling below the glass transition point, change into a glass-like configuration. The filtration aids melt and thereby enclose the foreign bodies in the melt, so that an inertization already takes place in this state. After the melt has solidified, a glass-like configuration is formed. To form a flowable configuration, it can be used in particular after heating to temperatures of 600 ° C. or more, in particular of 650 ° C. or more, in particular of 700 ° C. or more more, in particular from 750 ° C. or more, in particular from 800 ° C. or more. The agglomerates can have a glass-like configuration after cooling below the glass transition temperature. In this way, contact of the oxidizing agent with the metal-containing foreign body can be avoided.
Der Filtrationshilfsstoff kann insbesondere ein Material sein, welches eine glasartige Konfiguration aufweist oder sich unter Einwirkung von Wärme in eine glasartige Konfiguration überführen lässt.The filtration aid can in particular be a material which has a glass-like configuration or which can be converted into a glass-like configuration under the action of heat.
Materialien auf Basis von Siliziumdioxid mit glasartiger Konfiguration sind hergestellt aus einem Feststoff und haben eine amorphe oder wenigstens teilweise kristalline Struktur. Solche Gläser weisen als Hauptbestandteil Siliziumdioxid auf und ihr Netzwerk ist hauptsächlich aus Siliziumdioxid gebildet. Dazu gehören insbesondere sogenannte Silikat-Gläser. Das silikatische Grundglas kann in Reinform vorhanden sein, zum Beispiel als Kieselglas. Auch Quarzglas ist denkbar, wenn höhere Erweichungstemperaturen erwünscht sind. Neben dem silikatischen Grundglas können noch zusätzliche Bestandteile vorhanden sein, beispielsweise Phosphat, Borat, u.ä.Materials based on silicon dioxide with a vitreous configuration are made from a solid and have an amorphous or at least partially crystalline structure. Such glasses have silicon dioxide as their main component and their network is mainly formed from silicon dioxide. This includes so-called silicate glasses in particular. The silicate base glass can be present in its pure form, for example as silica glass. Quartz glass is also conceivable if higher softening temperatures are desired. In addition to the silicate base glass, additional components can also be present, for example phosphate, borate, and the like.
Der Filtrationshilfsstoff kann als Hauptbestandteil wenigstens eines der folgenden Materialien aufweisen: Blähglaskugeln, Glasmehl, Siliziumdioxid-Partikel (SiO2-Partikel), Quarzpulver oder eine Mischung wenigstens zweier dieser Materialien. The main component of the filtration aid can be at least one of the following materials: expanded glass spheres, glass powder, silicon dioxide particles (SiO 2 particles), quartz powder or a mixture of at least two of these materials.
Insbesondere sind gut geeignete Glasmaterialien solche, die aus recycletem Altglas (Recyclingglas) hergestellt sind, etwa Blähglas oder Schaumglas. Blähglas wird durch Vermahlen von Altglasscherben und Versetzen derselben mit Binde- und/oder Blähmitten hergestellt. Auf diese Weise entstehen in etwa runde Körner mit kleinen, gasgefüllten Poren. Blähglas kann in Körnungen von 0,04 - 16 mm produziert werden. Das Granulat besitzt eine geschlossene Porenstruktur. Schaumglas, insbesondere Schaumglas-Schotter, wird auf ähnliche Weise hergestellt. Blähglas oder Schaumglas lässt sich derart herstellen, dass die Untergrenze für die Temperatur, bei der der Erweichungsbereich beginnt, und/oder die Glasübergangstemperatur einen Wert zwischen 600°C und 750°C annimmt.In particular, well-suited glass materials are those made from recycled waste glass (recycled glass), such as expanded glass or foam glass. Expanded glass is produced by grinding old glass shards and adding binding and / or expanding agents to them. This results in roughly round grains with small, gas-filled pores. Expanded glass can be produced in grain sizes from 0.04 to 16 mm. The granulate has a closed pore structure. Foam glass, especially foam glass crushed stone, is made in a similar manner. Expanded glass or foam glass can be produced in such a way that the lower limit for the temperature at which the softening range begins and / or the glass transition temperature assumes a value between 600 ° C and 750 ° C.
Im Brandfall erweichen bzw. schmelzen die zunächst gebildeten immer noch pulverartigen oder granulären Agglomerate aus Filtrationshilfsstoff und Metallpulver unter Einwirkung von Wärme. Die fließfähige Glasschmelze umgibt die metallhaltigen Fremdkörper und inertisiert diese. Nach Erstarren der Schmelze bildet sich eine glasartige Struktur aus, wobei metallhaltige Fremdkörper dauerhaft in dem Filtrationshilfsstoff eingeschlossen sind bzw. von dem Filtrationshilfsstoff umschlossen sind. Bereits mit Entstehen der fließfähigen Konfiguration werden die einzelnen selbstentzündlichen Partikel des Metalls durch den Filtrationshilfsstoff gebunden (verglast). Eine Reaktion mit Oxidationsmittel, insbesondere mit Sauerstoff (02), ist im verglasten Zustand nur schwer möglich oder gar nicht mehr möglich. Ein Verglasungsprozess der beschriebenen Art tritt insbesondere an solchen Stellen auf, an denen sich Filtrationshilfsstoff-Agglomerate ansammeln. Insbesondere kann ein Filterkuchen, der sich auf der Rohgasseite an einer Filteroberfläche ausgebildet hat und der ebenfalls ganz oder jedenfalls weitgehend aus Filtrationshilfsstoff-Agglomeraten besteht, bei Wärmeentwicklung (etwa im Falle eines Brandes), einen solchen Phasenübergang von einer pulverartigen oder granularen Konfiguration zu einer fließfähigen und schließlich glasartigen Konfiguration zeigen. Auch an Schüttkegeloberflächen, die sich in einem Agglomerat-Auffangbereich während des Betriebs gebildet haben, kann ein solcher Verglasungsprozess stattfinden und zu einer effizienten Inertisierung des in dem Agglomerat-Auffangbereich gelagerten Materials führen. Diesen Verglasungsprozess kann man dadurch unterstützen, dass man von Zeit zu Zeit die Oberfläche des sich in dem Agglomerat-Auffangbereich bildenden Schüttgutkegels mit einer Schicht aus Filtrationshilfsstoff belegt.In the event of a fire, the initially formed still powdery or granular agglomerates of filtration aid and metal powder soften or melt under the action of heat. The flowable glass melt surrounds the metal-containing foreign bodies and makes them inert. After the melt has solidified, a glass-like structure is formed, with metal-containing foreign bodies being permanently enclosed in the filtration aid or being enclosed by the filtration aid. As soon as the flowable configuration is created, the individual self-igniting particles of the metal are bound (vitrified) by the filtration aid. A reaction with oxidizing agents, in particular with oxygen (02), is difficult or impossible in the vitrified state. A vitrification process of the type described occurs in particular at those points where agglomerates of filtration aid accumulate. In particular, a filter cake that has formed on the raw gas side on a filter surface and which also consists entirely or at least largely of agglomerates of filtration aids can, when heat develops (e.g. in the event of a fire), such a phase transition from a powdery or granular configuration to a flowable one and finally show vitreous configuration. Such a vitrification process can also take place on the surfaces of the cone of material which have formed in an agglomerate collecting area during operation and lead to an efficient inertization of the material stored in the agglomerate collecting area. This vitrification process can be supported by covering the surface of the bulk material cone forming in the agglomerate collecting area with a layer of filtration aid from time to time.
Die gebildeten Agglomerate können im Brandfall, also unter Anwesenheit eines Oxidationsmittels (normalerweise Sauerstoff), bei Temperaturen von bis zu 650°C chemisch stabil bleiben, insbesondere bei Temperaturen von bis zu 750°C, insbesondere bei Temperaturen von bis zu 850°C, insbesondere bei Temperaturen von bis zu 1000°C, insbesondere bei Temperaturen von bis zu 1250 C, insbesondere bei Temperaturen von bis zu 1500°C.In the event of fire, i.e. in the presence of an oxidizing agent (normally oxygen), the agglomerates formed can remain chemically stable at temperatures of up to 650 ° C., in particular at temperatures of up to 750 ° C., in particular at temperatures of up to 850 ° C., in particular at temperatures of up to 1000.degree. C., in particular at temperatures of up to 1250.degree. C., in particular at temperatures of up to 1500.degree.
Man kann den Agglomerat-Auffangbereich gezielt mit einem Oxidationsmittel beaufschlagen bzw. Oxidationsmittel in den Agglomerat-Auffangbereich einleiten. Die Einleitung von Oxidationsmittel kann automatisch, insbesondere nach Maßgabe einer Steuerung oder einer Software, erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine manuelle Einleitung von Oxidationsmittel vorgesehen sein. Als Oxidationsmittel kommen insbesondere Gase oder Gasgemische mit einem ausreichend hohen Anteil an Sauerstoff in Frage. Im einfachsten Fall kann das eingeleitete Oxidationsmittel Luft sein. Das Einleiten von Oxidationsmittel in den Agglomerat-Auffangbereich bewirkt, dass in dem Agglomerat-Auffangbereich gelagertes Material mit dem Oxidationsmittel reagieren kann. Hierdurch wird gezielt die Reaktion eingeleitet, die es eigentlich zu unterdrücken oder jedenfalls zu kontrollieren gilt. Die bei der Oxidation entstehende Reaktionswärme wird vom Filtrationsshilfsstoff aufgenommen und führt zu einer Temperaturerhöhung. Wenn die Temperatur die Verglasungstemperatur des Filtrationsshilfsstoffs erreicht oder sogar überschreitet, geht der Filtrationshilfsstoff in eine fließfähige glasartige Phase über und schließt dabei die bereits oxidierten und eventuell noch vorhandenen nicht oxidierten Agglomerate ein. Der so herbeigeführte Phasenwechsel von Filtrationshilfsstoff bewirkt somit eine Verglasung des Materials im Agglomerat-Auffangbereich und macht so dieses Material unempfindlich gegenüber weiteren Oxidationsprozessen und damit unschädlich. Nach erfolgter Verglasung kann somit die Gefahr einer unkontrollierten Entzündung von im Agglomerat-Auffangbereich gelagertem Material bei Abnahme des Agglomerat-Auffangbereichs von der Filtervorrichtung vermieden werden. Diese Maßnahme gestattet es, das im Agglomerat-Auffangbereich vorgehaltene Material gezielt und kontrollierbar aus einer reaktiven Konfiguration in eine reaktionsträge Konfiguration zu überführen. Man kann durch die Menge jeweils zugegebener Filtrationsshilfsstoffe und/oder jeweils zugegebenen Oxidationsmittels kontrollieren bzw. steuern, wie viel im Agglomerat-Auffangbereich gelagertes Material mit dem Oxidationsmittel reagieren darf. Dies erhöht die Sicherheit von Personal bei der Handhabung des Agglomerat-Auffangbereichs, insbesondere beim Wechsel von Behältern zu Aufnahme von abgereinigtem Material.An oxidizing agent can be applied to the agglomerate collecting area in a targeted manner or oxidizing agent can be introduced into the agglomerate collecting area. The introduction of oxidizing agent can take place automatically, in particular in accordance with a control system or software. Alternatively or additionally, manual introduction of oxidizing agent can also be provided. Particularly suitable oxidizing agents are gases or gas mixtures with a sufficiently high proportion of oxygen. In the simplest case, the oxidizing agent introduced can be air. The introduction of oxidizing agent into the agglomerate collecting area has the effect that material stored in the agglomerate collecting area can react with the oxidizing agent. This specifically initiates the reaction that actually needs to be suppressed or at least controlled. The heat of reaction generated during the oxidation is absorbed by the filtration aid and leads to an increase in temperature. If the temperature is the If the vitrification temperature of the filtration aid is reached or even exceeds it, the filtration aid changes into a flowable glass-like phase and includes the already oxidized and possibly still non-oxidized agglomerates. The phase change of the filtration aid that is brought about in this way causes the material to be vitrified in the agglomerate collecting area and thus makes this material insensitive to further oxidation processes and thus harmless. After vitrification has taken place, the risk of uncontrolled ignition of material stored in the agglomerate collecting area when the agglomerate collecting area is removed from the filter device can thus be avoided. This measure allows the material held in the agglomerate collecting area to be transferred in a targeted and controllable manner from a reactive configuration to an inert configuration. The amount of filtration aids and / or oxidizing agent added in each case can be used to control or control how much material stored in the agglomerate collecting area is allowed to react with the oxidizing agent. This increases the safety of personnel when handling the agglomerate collecting area, in particular when changing from containers to receiving cleaned material.
Beaufschlagung des Agglomerat-Auffangbereichs mit Oxidationsmittel kann in zeitlichem Zusammenhang mit Beaufschlagung des Agglomerat-Auffangbereichs mit Filtrationshilfsstoff erfolgen. Insbesondere kann der Agglomerat-Auffangbereich mit dem Oxidationsmittel beaufschlagt werden, nachdem Filtrationshilfsstoff auf den Schüttkegel bzw. auf das im Agglomerat-Auffangbereich gelagerte Material aufgebracht wurde. Insbesondere kann der Agglomerat-Auffangbereich mit dem Oxidationsmittel beaufschlagt werden, bevor ein dem Agglomerat-Auffangbereich zugeordneter Agglomerat-Sammelbehälter von seiner Halterung gelöst und abgenommen wird. Wenn dann nach Abnehmen des Agglomerat-Sammelbehälters das Material im Agglomerat-Sammelbehälter in Kontakt mit Luftsauerstoff gelangt, sind die brennbaren Stoffe bzw. Gemische durch Verglasung bzw. Überführung in eine reaktionsträge oxidierte Konfiguration unschädlich gemacht, so dass die Gefahr einer unkontrollierten Oxidation bzw. eines Brandes nicht mehr besteht.The agglomerate collecting area can be acted upon with oxidizing agent in temporal connection with the agglomerate collecting area being acted upon with filtration aid. In particular, the agglomerate collecting area can be acted upon with the oxidizing agent after the filtration aid has been applied to the pouring cone or to the material stored in the agglomerate collecting area. In particular, the agglomerate collecting area can be exposed to the oxidizing agent before an agglomerate collecting container assigned to the agglomerate collecting area is detached from its holder and removed. If, after removing the agglomerate collecting container, the material in the agglomerate collecting container comes into contact with atmospheric oxygen, the combustible substances or mixtures are rendered harmless by vitrification or conversion into an inertly oxidized configuration, so that there is a risk of uncontrolled oxidation or a The fire no longer exists.
Die aus Filtrationshilfsstoff und Fremdkörper gebildeten Agglomerate weisen nach Wärmeeinwirkung eine Fremdkörper umschließende Hülle mit glasartiger Konfiguration auf, so dass kein Kontakt von Fremdkörper bzw. Fremdkörpern mit Oxidationsmittel entsteht. Hierdurch wird zuverlässig ein Brand im Rohgasraum, in einer Rohgaszuführleitung stromaufwärts des Rohgasraums der Filtervorrichtung und/ oder in einem Bereich stromabwärts der Filtervorrichtung, insbesondere in einem Agglomerat-Auffangbereich oder einer zu einem Agglomerat-Auffangbereich führenden Leitung, vermieden.After the action of heat, the agglomerates formed from the filtration aid and foreign bodies have a shell enclosing foreign bodies with a vitreous configuration, so that no foreign bodies or foreign bodies come into contact with the oxidizing agent. This reliably prevents a fire in the raw gas space, in a raw gas supply line upstream of the raw gas space of the filter device and / or in an area downstream of the filter device, in particular in an agglomerate collecting area or a line leading to an agglomerate collecting area.
Dabei kann sich aus dem Filtrationshilfsstoff eine chemisch resistente Substanz bilden, die die selbstentzündlichen Fremdkörper hermetisch einschließen kann, bevor sie sich entzünden können. Die aus dem Filtrationshilfsstoff gebildete chemisch resistente Substanz kann sogar unter Wärmeeinwirkung fließfähig werden und so Flammen ersticken, nachdem Fremdkörper sich entzündet haben. insbesondere Siliziumdioxidgläser bleiben bis zu hohen Temperaturen hin als Schmelze chemisch stabil und zersetzen sich nicht unter Einwirkung von Sauerstoff oder anderen Oxidationsmitteln. Insbesondere spalten Siliziumdioxidgläser auch bei hohen Temperaturen keine sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen ab.A chemically resistant substance can form from the filtration aid, which can hermetically seal the self-igniting foreign bodies before they can ignite. The chemically resistant substance formed from the filtration aid can even become flowable under the action of heat and thus suffocate flames after foreign bodies have ignited. Silicon dioxide glasses in particular remain chemically stable as a melt up to high temperatures and do not decompose under the action of oxygen or other oxidizing agents. In particular, silicon dioxide glasses do not split off any oxygen-containing functional groups, even at high temperatures.
Der Filtrationshilfsstoff kann derart ausgebildet sein, dass er bei Erwärmung auf Temperaturen von 600°C oder mehr, insbesondere bei Temperaturen von 650°C oder mehr, insbesondere bei Temperaturen von 700°C oder mehr, insbesondere auf Temperaturen von 750°C oder mehr, insbesondere auf Temperaturen von 800°C oder mehr, keine Elemente oder Verbindungen abspaltet, die als Oxidationsmittel wirken können. Insbesondere kann der Filtrationshilfsstoff so ausgebildet sein, dass er bis zu Temperaturen von 1000°C, insbesondere bis zu Temperaturen von 1250°C, insbesondere bis zu Temperaturen von 1500°C, chemisch stabil bleibt, insbesondere keine Elemente oder Verbindungen abspaltet, die als Oxidationsmittel wirken können.The filtration aid can be designed such that when heated to temperatures of 600 ° C or more, in particular at temperatures of 650 ° C or more, in particular at temperatures of 700 ° C or more, in particular to temperatures of 750 ° C or more, in particular at temperatures of 800 ° C. or more, no elements or compounds which can act as oxidizing agents are split off. In particular, the filtration aid can be designed in such a way that it remains chemically stable up to temperatures of 1000 ° C., in particular up to temperatures of 1250 ° C., in particular up to temperatures of 1500 ° C., and in particular does not split off any elements or compounds that act as oxidizing agents can work.
Der Filtrationshilfsstoff kann eine mittlere Partikelgröße von 10 bis 30 µm, vorzugsweise zwischen 15 und 25 µm, aufweisen. Als mittlere Partikelgröße versteht sich, dass ein Großteil der Partikel des Filtrationshilfsstoff einen Durchmesser aufweisen, der zwischen 10 und 30 µm liegt. Alle Angaben beziehen auf den X50-Wert, d.h. dass 50 % der Partikel Durchmesser in dem jeweils genannten Bereich haben.The filtration aid can have an average particle size of 10 to 30 μm, preferably between 15 and 25 μm. The mean particle size is understood to mean that the majority of the particles of the filtration aid have a diameter that is between 10 and 30 μm. All information relates to the X50 value, i.e. 50% of the particles have diameters in the specified range.
Der Filtrationshilfsstoff kann je nach zu filterndem Rohgas einen Erweichungspunkt bzw. eine Glasübergangstemperatur von 600°C oder mehr, insbesondere von 650°C oder mehr, insbesondere von 700°C oder mehr, insbesondere von 750°C oder mehr, insbesondere von 800°C oder mehr, und bis zu 1000°C, insbesondere bis zu 1250°C, insbesondere bis zu 1500°C, aufweisen. Dies erlaubt im Brandfall einen Phasenwechsel des Filtrationshilfsstoffs, d.h. Übergang des Filtrationshilfsstoffs in einen fließfähigen Zustand, und dadurch eine Verglasung der Fremdkörper. Damit kann ein Brand zuverlässig vermieden beziehungsweise gestoppt werden.Depending on the raw gas to be filtered, the filtration aid can have a softening point or a glass transition temperature of 600 ° C or more, in particular 650 ° C or more, in particular 700 ° C or more, in particular 750 ° C or more, in particular 800 ° C or more, and up to 1000 ° C, in particular up to 1250 ° C, in particular up to 1500 ° C. In the event of a fire, this allows a phase change of the filtration aid, i.e. transition of the filtration aid into a flowable state, and thus a vitrification of the foreign bodies. A fire can thus be reliably avoided or stopped.
Das Verfahren kann weiterhin Verteilen bzw. Zerstäuben des Filtrationshilfsstoffs in dem Rohgasraum aufweisen, insbesondere ein gleichmäßiges Verteilen auf in dem Rohgasraum angeordneten Komponenten, wie Filterelementen und Rohgasraumwänden der Filtervorrichtung.The method can further distribute or atomize the filtration aid in the Have raw gas space, in particular a uniform distribution on components arranged in the raw gas space, such as filter elements and raw gas space walls of the filter device.
Bei dem Verfahren können an der Filteroberfläche angelagerte fremdkörperhaltige Agglomerate abgereinigt werden und in einem Agglomerat-Auffangbereich aufgefangen und vorgehalten werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Agglomerat-Auffangbereich mit Filtrationshilfsstoff beaufschlagt wird.In the process, agglomerates containing foreign bodies deposited on the filter surface can be cleaned off and collected and stored in an agglomerate collecting area. It can be provided that the agglomerate collecting area is acted upon with filtration aid.
Das Beaufschlagen des Agglomerat-Auffangbereichs kann dann erfolgen, wenn der Agglomerat-Auffangbereich eine vorbestimmte Menge an Agglomeraten vorhält. Hierdurch wird vermieden, dass die Menge an aneinander anliegenden Agglomeraten eine bestimmte Menge übersteigt, um somit das Risiko des Entzündens der Agglomerate zu verringern.The agglomerate collecting area can be acted upon when the agglomerate collecting area holds a predetermined amount of agglomerates. This prevents the amount of agglomerates lying against one another from exceeding a certain amount in order to reduce the risk of the agglomerates igniting.
Vor dem Entfernen eines dem Agglomerat-Auffangbereich zugeordneten Agglomerat-Sammelbehälters kann der Agglomerat-Auffangbereich mit Filtrationshilfsstoff beaufschlagt werden, derart, dass die im Agglomerat-Auffangbereich bzw. im Agglomerat-Sammelbehälter gesammelten fremdkörperhaltigen Agglomerate mit einer Schicht aus Filtrationshilfsstoff bedeckt sind. Nach Beaufschlagung des Agglomerat-Auffangbereichs mit Filtrationshilfsstoff kann der Agglomerat-Auffangbereich zusätzlich mit einem Oxidationsmittel beaufschlagt werden, insbesondere nachdem Filtrationshilfsstoff auf im Agglomerat-Auffangbereich gelagertes Material aufgebracht wurde und bevor der Agglomerat-Sammelbehälter entfernt wird.Before removing an agglomerate collection container assigned to the agglomerate collection area, filtration aid can be applied to the agglomerate collection area in such a way that the agglomerates containing foreign bodies collected in the agglomerate collection area or in the agglomerate collection container are covered with a layer of filtration aid. After the agglomerate collecting area has been charged with filtration aid, the agglomerate collecting area can also be charged with an oxidizing agent, in particular after filtration aid has been applied to material stored in the agglomerate collecting area and before the agglomerate collecting container is removed.
Der Agglomerat-Sammelbehälter kann insbesondere ein zum nur einmaligen Gebrauch bestimmter Einweg-Behälter sein. Nach erfolgter Beaufschlagung des Agglomerat-Auffangbereichs mit Filtrationshilfsstoff und Oxidationsmittel kann der Agglomerat-Sammelbehälter abgenommen und entsorgt werden. Da nach Zugabe von Oxidationsmittel bereits eine Verglasung des abgereinigten Materials in dem Agglomerat-Sammelbehälter erfolgt ist, bevor dieser von seiner Halterung abgenommen wurde, ist sichergestellt, dass alles Material in dem Agglomerat-Sammelbehälter gebunden ist und dieser gefahrlos einer üblichen Entsorgung zugeführt werden kann.The agglomerate collecting container can in particular be a disposable container intended for single use only. After the agglomerate collecting area has been charged with filtration aid and oxidizing agent, the agglomerate collecting container can be removed and disposed of. Since, after the addition of oxidizing agent, the cleaned material has already been vitrified in the agglomerate collection container before it was removed from its holder, it is ensured that all material is bound in the agglomerate collection container and that it can be safely disposed of in the usual way.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, ein anorganisches Material auf Basis von Siliziumdioxid als Filtrationshilfsstoff bei der Trockenfilterung eines Fremdkörper mitführenden Rohgasstroms zu verwenden, um Reaktionen von Fremdkörpern mit Oxidationsmittel, insbesondere mit Sauerstoff, zu unterdrücken oder jedenfalls zu kontrollieren, insbesondere bei der Abreinigung von Fremdkörpern aus einem Gasstrom in einer Filtervorrichtung, insbesondere in einer Vorrichtung eines der folgenden Typen:
- - Vorrichtung zur Absaugung von Abgasen, die bei additiver Fertigung von Werkstücken aus pulverförmigen metallischen Ausgangswerkstoffen entstehen;
- - Vorrichtung zur Beseitigung von Rauchgasen, die beim Herstellen von Werkstücken mittels Laser-Sinter-Verfahren erzeugt werden;
- - Vorrichtung zur Beseitigung von Luftverunreinigungen in einer Laserstrahlschweißanlage oder einer sonstigen Schweißrauchabsaugungsanlage,
- - Vorrichtung zur Beseitigung von Verunreinigungen in Rauchgasen, insbesondere in Rauchgasen, die bei additiver Fertigung oder in thermischen Prozessen anfallen.
- - Device for the suction of exhaust gases that arise during additive manufacturing of workpieces from powdered metallic starting materials;
- - Device for removing smoke gases that are generated during the manufacture of workpieces by means of laser-sintering processes;
- - Device for removing air pollution in a laser beam welding system or other welding fume extraction system,
- - Device for removing impurities in flue gases, especially in flue gases that occur in additive manufacturing or in thermal processes.
Der Filtrationshilfsstoff und/oder die Trockenfilterung kann wenigstens eines der oben in Bezug mit Filtrationshilfsstoff und/oder Trockenfilterung offenbarten Merkmale aufweisen.The filtration aid and / or the dry filtering can have at least one of the features disclosed above in relation to the filtration aid and / or dry filtering.
Eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung zur Reinigung von Fremdkörper mitführendem Rohgas umfasst wenigstens ein Filterelement mit wenigstens einer Filteroberfläche in einem Rohgasraum, dem ein Fremdkörper enthaltender Rohgas-strom zuführbar ist, und eine Filtrationshilfsstoffeintraganordnung mit einer in den Rohgasraum und/oder in den Rohgasstrom stromaufwärts und/oder stromabwärts des Rohgasraums mündenden Filtrationshilfsstoffzuführleitung zum Zuführen von Filtrationshilfsstoff. Der Filtrationshilfsstoff ist derart konfiguriert, dass er eine Reaktion von Fremdkörpern mit Oxidationsmittel, insbesondere mit Sauerstoff, unterdrückt. Der Filtrationshilfsstoff ist ein anorganisches Material auf Basis von Siliziumdioxid.A filter device according to the invention for cleaning crude gas carrying foreign bodies comprises at least one filter element with at least one filter surface in a crude gas space, to which a crude gas stream containing foreign matter can be fed, and a filtration aid feed arrangement with an upstream and / or downstream into the crude gas space and / or into the crude gas stream Filtration aid feed line opening into the raw gas space for supplying filtration aid. The filtration aid is configured in such a way that it suppresses a reaction of foreign bodies with oxidizing agents, in particular with oxygen. The filtration aid is an inorganic material based on silicon dioxide.
Der Filtrationshilfsstoff kann dem Rohgasstrom stromaufwärts des Rohgasraums, dem Rohgasraum, der Filteroberfläche und/oder einem Auffangbereich für von der Filteroberfläche abgereinigtes Material (im Folgenden auch Agglomerat-Auffangbereich genannt) zugeführt werden.The filtration aid can be fed to the raw gas stream upstream of the raw gas space, the raw gas space, the filter surface and / or a collecting area for material cleaned from the filter surface (hereinafter also called agglomerate collecting area).
Die Filtrationshilfsstoffeintraganordnung kann derart ausgebildet sein, dass der Filtrationshilfsstoff auf dem Rohgasraum zugewandten Filteroberflächen und/oder an Rohgasraumwänden unter Wärmeeinwirkung eine glasartige Schutzschicht bildet und/oder in dem Rohgasstrom derart verteilbar ist, dass sich im Rohgasstrom stromaufwärts und/oder stromabwärts von der Filteroberfläche oder an der Filteroberfläche unter Wärmeeinwirkung glasartige Agglomerate aus Filtrationshilfsstoff und Fremdkörpern bilden.The filtration aid inlet arrangement can be designed in such a way that the filtration aid forms a glass-like protective layer on the filter surfaces facing the crude gas space and / or on the crude gas space walls under the influence of heat and / or can be distributed in the crude gas stream in such a way that it is in the crude gas stream upstream and / or downstream from the filter surface or on Form glass-like agglomerates of filtration aid and foreign bodies on the filter surface under the action of heat.
Die Filtervorrichtung kann weiterhin einen dem Agglomerat-Auffangbehälter zugeordneten Agglomerat-Sammelbehälter aufweisen, der an einer Unterseite der Filtervorrichtung angeordnet ist, wobei der Agglomerat-Sammelbehälter eine Filtrationshilfsstoffzugangsöffnung aufweist, durch die der Filtrationshilfsstoff in den Agglomerat-Sammelbehälter zuführbar ist. Der Agglomerat-Sammelbehälter kann dabei den Agglomerat-Auffangbereich ausbilden.The filter device can furthermore have an agglomerate collection container assigned to the agglomerate collection container, which is arranged on an underside of the filter device, the agglomerate collection container having a filtration aid access opening through which the filtration aid can be fed into the agglomerate collection container. The agglomerate collecting container can form the agglomerate collecting area.
Die Filtervorrichtung kann eine erste Leitung aufweisen, durch welche Filtrationshilfsstoff aus einem Filtrationshilfsstoffvorratsspeicher in den Rohgasraum und/ oder in eine in den Rohgasraum mündende Rohgasleitung lieferbar ist, sowie insbesondere eine zweite Leitung, durch welche Filtrationshilfsstoff aus dem Filtrationshilfsstoffvorratsspeicher in den Agglomerat-Sammelbehälter lieferbar ist. Die zweite Leitung kann gegebenenfalls auch dafür vorgesehen sein, ein Oxidationsmittel, insbesondere Luft oder ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch, in den Agglomerat-Sammelbehälter zu leiten, um im Agglomerat-Sammelbehälter befindliches Material mit Oxidationsmittel zu beaufschlagen. Falls gewünscht kann die Einleitung von Oxidationsmittel auch über eine von der zweiten Leitung verschiedene dritte Leitung erfolgen.The filter device can have a first line through which filtration aid can be delivered from a filtration aid storage reservoir into the raw gas space and / or into a raw gas line opening into the raw gas space, and in particular a second line through which filtration aid can be delivered from the filtration aid storage reservoir into the agglomerate collecting container. The second line can optionally also be provided to conduct an oxidizing agent, in particular air or an oxygen-containing gas mixture, into the agglomerate collecting container in order to apply oxidizing agent to material located in the agglomerate collecting container. If desired, the introduction of oxidizing agent can also take place via a third line different from the second line.
Die Filtervorrichtung kann eine Materialweiche aufweisen, die die zweite Leitung mit der ersten Leitung verbindet. Dies ermöglicht ein selektives Einbringen des Filtrationshilfsstoffs sowohl in den Rohgasraum als auch in den Agglomerat-Sammelbehälter. Hierdurch erhöht sich die Sicherheit für Bedienpersonal beim Betreiben von erfindungsgemäßen Filtervorrichtungen.The filter device can have a material switch that connects the second line to the first line. This enables the filtration aid to be introduced selectively both into the raw gas space and into the agglomerate collecting container. This increases the safety for operating personnel when operating filter devices according to the invention.
Die Materialweiche kann derart ansteuerbar sein, dass ein Filtrationshilfsstoffstrom selektiv durch die erste Leitung und/oder durch die zweite Leitung führbar ist. Hierzu kann vorzugsweise eine automatische Steuereinrichtung verwendet werden. Alternativ kann die Materialweiche auch durch Bedienpersonal betätigt werden, welches manuell die Materialweiche manipuliert und somit den Filtrationshilfsstoffstrom in die erste Leitung und/oder die zweite Leitung einleitet.The material switch can be controlled in such a way that a flow of filtration aid can be guided selectively through the first line and / or through the second line. An automatic control device can preferably be used for this purpose. Alternatively, the material switch can also be operated by operating personnel who manually manipulate the material switch and thus introduce the flow of auxiliary filtration into the first line and / or the second line.
Der Agglomerat-Sammelbehälter kann eine Oxidationsmittelzugangsöffnung aufweisen, durch die Oxidationsmittel, insbesondere Luft oder ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch, in den Agglomerat-Sammelbehälter eingeleitet werden kann. Durch Zugabe von Oxidationsmittel kann in dem Agglomerat-Sammelbehälter gelagertes oxidierbares Material gezielt aktiviert werden, um das oxidierbare Material unschädlich zu machen durch Verglasung mit Filtrationshilfsstoff und/oder Umwandlung des oxidierbaren Materials in reaktionsträges oxidiertes Material. Hierdurch wird die Sicherheit von Servicepersonal beim Austausch des Agglomerat-Sammelbehälters erhöht.The agglomerate collecting container can have an oxidizing agent access opening through which oxidizing agent, in particular air or an oxygen-containing gas mixture, can be introduced into the agglomerate collecting container. By adding oxidizing agent, oxidizable material stored in the agglomerate collecting container can be activated in a targeted manner in order to render the oxidizable material harmless by glazing with a filtration aid and / or converting the oxidizable material into inert oxidized material. This increases the safety of service personnel when replacing the agglomerate collecting container.
Die Filtervorrichtung kann ferner eine Oxidationsmittelleitung aufweisen, die in die Oxidationsmittelzugangsöffnung des Agglomerat-Sammelbehälters mündet. Durch die Oxidationsmittelleitung kann Oxidationsmittel gezielt automatisch oder manuell zu dem Agglomerat-Sammelbehälter geliefert werden. Als automatisch ist zu verstehen, dass eine Steuerung das Zuführen von Oxidationsmittel übernimmt. Bei einer manuellen Zuführung erledigt dies das Servicepersonal, in dem es einen Schalter oder Hebel betätigt, um das Oxidationsmittel in den Agglomerat-Sammelbehälter einzuleiten. In bestimmten Ausführungsformen kann die zweite Leitung kann dabei zugleich als Oxidationsmittelleitung dienen. Beispielsweise kann die Einleitung von Filtrationshilfsstoff in den Agglomerat-Sammelbehälter zeitgleich mit der Beaufschlagung des im Agglomerat-Sammelbehälter befindlichen Materials mit Oxidationsmittel erfolgen. Es ist auch möglich, die Einleitung von Filtrationshilfsstoff in den Agglomerat-Sammelbehälter und die Beaufschlagung des im Agglomerat-Sammelbehälter befindlichen Materials mit Oxidationsmittel zeitlich nacheinander durchzuführen, beispielsweise mittels zusätzlicher Ventile in der zweiten Leitung.The filter device can furthermore have an oxidizing agent line which opens into the oxidizing agent access opening of the agglomerate collecting container. The oxidizing agent line can be used to deliver the oxidizing agent automatically or manually to the agglomerate collecting container in a targeted manner. Automatic is understood to mean that a controller takes over the supply of oxidizing agent. In the case of manual feeding, this is done by the service staff by operating a switch or lever to introduce the oxidizing agent into the agglomerate collecting container. In certain embodiments, the second line can serve as an oxidizing agent line at the same time. For example, the introduction of filtration aid into the agglomerate collecting container can take place at the same time as the material in the agglomerate collecting container is charged with oxidizing agent. It is also possible to introduce the filtration aid into the agglomerate collecting container and to apply oxidizing agent to the material located in the agglomerate collecting container one after the other, for example by means of additional valves in the second line.
Die Filtervorrichtung kann weiterhin eine zur Einstellung einer vorgegebenen Menge an Filtrationshilfsstoffen ausgebildete Dosiervorrichtung aufweisen. Dies erlaubt eine genaue Abgabe von Filtrationshilfsstoffen in die Filtervorrichtung und somit eine Erhöhung der Betriebssicherheit der Filtervorrichtung.The filter device can also have a metering device designed to set a predetermined amount of filtration aids. This allows a precise delivery of filtration aids into the filter device and thus an increase in the operational reliability of the filter device.
Die vorgenannten Ausführungsformen und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahren gelten ebenfalls für die erfindungsgemäße Verwendung und die erfindungsgemäße Filtervorrichtung.The aforementioned embodiments and advantages of the method according to the invention also apply to the use according to the invention and the filter device according to the invention.
Die Erfindung und besondere Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
-
1 zeigt in einer Seitenansicht eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung. -
2 zeigt die Filtervorrichtung aus1 in einer gegenüber der Ansicht aus1 um 90 Grad gedrehten Seitenansicht. -
3 zeigt eine detaillierte Darstellung einer Dosiereinheit für die Filtervorrichtung aus den1 und2 . -
4 zeigt eine detaillierte Darstellung eines Endes der Filtervorrichtung aus1 . -
5 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 shows a filter device according to the invention in a side view. -
2 shows the filter device1 in an opposite the view from1 90 degree rotated side view. -
3 shows a detailed representation of a metering unit for the filter device from FIG1 and2 . -
4th FIG. 4 shows a detailed illustration of one end of the filter device from FIG1 . -
5 shows a schematic flow diagram of a method according to the invention.
In dem in
Da das Rohgas brennbare Fremdkörper mitführt, kann vorgesehen sein, dass als Trägergas für das Rohgas ein inertes Gas vorgesehen ist, d.h. dass der Anteil von Sauerstoff und anderen Stoffen, die als Oxidationsmittel wirken können, im Trägergas unter einer vorbestimmten Schwelle bleibt. Daher bleibt auch im Rohgasraum
Der Entsorgungstrichter
Der schematisch mit dem Pfeil
Alternativ oder zusätzlich kann eine Filtrationshilfsstoffzuführöffnung
In einem unteren Bereich des trichterförmigen Gehäusebereichs
Der Filtereinheit
Der Filtrationshilfsstoff kann insbesondere ein Material sein, welches eine glasartige Konfiguration aufweist oder sich unter Einwirkung von Wärme in eine glasartige Konfiguration überführen lässt. Materialien auf Basis von Siliziumdioxid mit glasartiger Konfiguration sind hergestellt aus einem Feststoff und haben eine amorphe oder wenigstens teilweise kristalline Struktur. Solche Gläser weisen als Hauptbestandteil Siliziumdioxid auf und ihr Netzwerk ist hauptsächlich aus Siliziumdioxid gebildet. Dazu gehören insbesondere sogenannte Silikat-Gläser. Das silikatische Grundglas kann in Reinform vorhanden sein, zum Beispiel als Quarzglas oder Kieselglas. Neben dem silikatischen Grundglas können noch zusätzliche Bestandteile vorhanden sein, beispielsweise Phosphat, Borat, u.ä.The filtration aid can in particular be a material which has a glass-like configuration or which can be converted into a glass-like configuration under the action of heat. Materials based on silicon dioxide with a vitreous configuration are made from a solid and have an amorphous or at least partially crystalline structure. Such glasses have silicon dioxide as their main component and their network is mainly formed from silicon dioxide. This includes so-called silicate glasses in particular. The silicate base glass can be present in pure form, for example as quartz glass or silica glass. In addition to the silicate base glass, additional components can also be present, for example phosphate, borate, and the like.
An dem Auslass
Die Ventile
Ferner mündet eine Oxidationsmittelleitung
Insbesondere kann vorgesehen sein, den Agglomerat-Sammelbehälter
Alternativ oder zusätzlich ist es ebenfalls möglich, Oxidationsmittel
Mit der Zufuhr von Oxidationsmittel
Bei einer Abreinigung der Filterelemente
Die Steuerung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- WO 2012/032003 A1 [0002]WO 2012/032003 A1 [0002]
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