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Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen der nach dem Filtrieren in
einem Kesselfilter verbleibenden Restflüssigkeit.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und die dazugehörige
Vorrichtung zum Entfernen der in einem Kesselfilter nach dem Filtrieren verbleibenden
Restflüssigkeit.
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Es sind Kesselfilter bekannt, in denen Filterrahmen senkrecht im Innern
des Kesselfilters angeordnet sind und von Jedem Filterrahmen das Filtrat über ein
unteres zentrales Ableitrohr abge -leitet wird, wobei das Ableitrohr gleichzeitig
als Träger und Stütze für die Filter dient. Ein solcher Filterkessel kann mit Druckgas
oder Druckluft voncben her leergedrückt werden, Jedoch nur soweit, bis der Flussigkeitsspiegel
unter das zentrale Ableitrohr abgesunken ist. Soll auch die dann noch im Kesselinnern
vorhandene flestflüssigkeit verwendet werden, dann muß im Kesselunterteil ein eigenes
Zusatzfilteraggregat vorhanden sein, über das auch der letzte Rest abgezogen werden
kann.
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Um eine solche Zusatzeinrichtung zu vermeiden, ist es außerdem bekannt,
die im Filterkessel befindliche Flüssigkeit vor dem Beginn des Entleerens umzupumpen.
Die Filtratausgangsseite ist dann mit der UnR rateingangsseite über eine Pumpe verbunden.
Das eintretende Filtrat drückt nach und nach das gesamte vorhandene
Unfiltrat
durch die Filterelemente, und zurück bleibt im ganzen Kessel nur noch reines Filtrat.
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Eine entsprechende Arbeitsweise ist auch ftlr Filterkessel bekannt,
die im Innern waagerechte Scheiben aufweisen und auf denen sich die Trubschichten
bzw. der mit Kieselgur vermischte FilterrUckstand auf waagerechten oder beinah waagerechten
Tellerelementen absetzt. Pur solche waagerechten Teller aufweisende Filterkessel
ist es auch bereits bekannt, den untersten Filterteller bei der normalen Filtration
zu sperren. Erst beim Entleeren wird diese unterste Filterplatte zum Filtrieren
des im Filterkessel enthaltenen FlUssigkeitsrestes eingesetzt und die übrigen Filterscheiben
abgespernt. Diese Binrichtung ist sehr kompliziert und durch die Ventileinrichtungen
im Verein mit der Verwendung von Kieselgur störanfällig.
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Diese senkrechte und waagerechte scheibenförmige Filterelemente und
Filterrahmen aufweisenden Filterkessel führen Jeweils das Filtrat nach unten in
die Filtratleitung ab. Die Beseitigung der Filterrückstände sowohl bei den Filterkesseln
mit waagerechten Scheiben wie auch bei denJenigen mit senkrechten Rahmen ist verhältnismäßig
schwierig, entweder ist der Ausbau der Filterplatten, ein Abschleudern der FilterrUckstände
oder ein Rückspülen mit sehr vii Flüssigkeit nötig. Das Abführen der Filterrückstände
nach unten wird zudem durch die im Yesselunterteil angeordnete Halterung, Auflage
und Abstützung der Filterelemente beeinträchtigt, Um diese Nachteile bei der Reinigung
der Filter zu vermeiden und um zudem die AusnUtzung des Kesselinnern zu erhöhen,
sind bereits Kesselfilter bekannt, bei denen im Kesseloberteil ein Zwischenboden
angeordnet ist, an dem nach unten in den Kessel ragende stabförmige Filterelemenge
angeordnet sind, die das Filtrat nach oben in den Haubenraum über
dem
Zwischenboden abführen. Solchen Filterelementen strömt das Unfiltrat von unten her
frei zu, das Filtrat wird von der Kesselhaube aus nach außen abgeführt, und die
Filterrückstände sind zusammen mit den etwa zugesetzten Anschwemm- und Filterhilfsmitteln
als Schichten oder Kuchen durch einfache RtlckspUlung durch eine Öffnung des Kesselbodens
austragbar.
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Es ist Jedoch bekannt, daß bei diesen Filterapparaten die Entleerung
des Kesselinnern besondere Schwierigkeiten bereitet. Selbst wenn das Kesselinnere
durch Umpumpen nur noch blankfiltrierte Flüssigkeit aurweist, kann das Kesselinnere
nicht durch Druckluft oder durch einfaches Ablassen der Flüssigkeit entleert werden.
Die über den Filterelemten in der Kesselhaube vorhandene FlUssigkeit würde nämlich
beim Entleeren rückwärts durch das Innere der Filterelemente nach unten abströmen
und dadurch die auf den Filterelementen außen vorhandene Filterrückstände ablösen,
was jeder Wiederverwendung des im Keseelinnern befindlichen Flüssigkeitsrestes entgegen
stünde. Außerdem würden die FilterrUckstände im Kesselinnern besonders beim und
nach dem Auftauchen aus der absinkenden Flüssigkeitsoberfläche ihren Zusammenhang
verlieren und in die Flüssigkeit zurückfallen. Auch dieser Vorgang würde die liederverwendung
der Restflüssigkeit unmöglich machen.
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Zwar ist es bekannt, den Filterkessel von unten her mit Druckwasser
nachzufüllen und dadurch die im Kessel vorhandene Restflüssigleit nach oben abzudrängen;
hierbei ist jedoch eine erhebliche Vermischungszone nicht zu vermeiden. Entsprechend
ist der Verlust an Flüssigkeit verhältnismäßig hoch. Das ist besonders unerwünscht
bei wertvollen und empfindlichen bzw. konzentrierten Flüssigkeiten, z. B. BierwUrze.
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Durch diese Nachteile wird die Anwendbarkeit des sonst so zweckmäßigen
Filters mit von einem Zwischenboden aus nach nuten in den Kesselraum hängenden und
das Filtrat nach oben abführenden Filterelementen für
wertvolle
und empfindliche Flüssigkeit in Frage gestellt.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Arbeiteverfahrens und
die zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Einrichtungen an Kesselfiltern
mit Zwischenböden und das Filtrat in den Haubenraun leitenden Filterelementen zur
Entfernung der nach dem Filtrieren in dem Kesselfilter verbliebenen Restflüssigkeit
ohne Vermischung mit Druckwasser und ohne Ablösen der an den Filterelementen vorhandenen
Filterrücketände. Es gehört mit zu der Aufgabe, durch Vermeiden der Vermiachung
mit Druek- und Rückspülwasser und Vermeidung der Ablösung der Filterrücketände die
im Kesselinnern durch Umpumpen in bekannter Weise zunächst blankfiltrierte Flüssigkeit
aus dem Filter verlustlos zu entfernen, um sie dem Filtrat zufügen zu können, Dabei
soll nicht nur die im Kessel vorhandene Restflüßsigkeit, sondern auch die oben in
der Haube befindliche Flüssigkeit zurückgewonnen werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen,
daß unmittelbar unterhalb des Zwischenbodens in den Kesseiraum Druckgas eingeleitet
und zunächst die in der Kesselhaube befindliche Flüssigkeit von dem durch die Filterelemente
aufsteigenden Druckgas aus der Haube nach außen abgeführt und daß anechließend die
im Kesselinnern befindliche Flüssigkeit unter Aufrechterhaltung eines durch die
aufgetauchten Filterelemente und die an ihnen haftenden Filterrückstände von augen
nach innen geleiteten ständigen Gasstromes entfernt wird.
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Zur Durchführung des Verfahrens wird weiter vorgeschlagen, daß im
Kesselinnern unmittelbar unterhalb des Zwischenbodens eine von außen
mit
Druckgas beschickbare Leitung endet, die eine von Hand oder selbsttätig verstellbares
Drosselorgan aufweist. Bei der Entleerung des Kesselfilters wird zunächst unmittelbar
unter dem Zwischenboden vorsichtig eine Druckgasschicht gebildet, die durch die
Filterkuchen und die Filterstäbe nach oben in die Kesselhaube gelangt. Das sich
in ihr ansammelnde Druckgas verdrängt das Filtrat aus der Kesselhaube auf dem üblichen
Wege über die Filtratleitung bzw. Uber eine unmittelbar unter der oberen Fläche
des Zwischenbodens beginnende Hilfsleitung.
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Durch diese ist de41etzte Filtrattropfen aus der Kesselhaube ab und
dem Filtrattank zuführbar. Dadurch, daß das unter dem Zwischenboden angesammelte
Druckgas durch die kuchenartigen Filterrückstände hindurchtreten muß, herrscht unterhalb
des Zwischenbodens-verursacht durch das eingeleitete Druckgas - ein höherer Druck
als über dem Zwischenboden. Die Filterrückstände werden deshalb gegen die Filterstäbe
gedrUckt, so daß ein Zurückfallen der Rückstände in die Flüssigkeit nicht eintritt.
Sobald alles Filtrat aus dem Raum über dem Zwischenboden entfernt ist, wird der
normale Filtratauegang gesperrt, und am unteren Ende des Kessels wird eine zum Filtrattank
führende Leitung geöffnet, Währenddessen strömt ununterbrochen in den Raum unterhalb
des Zwischenbodens weiteres Druckgas ein, das durch die größer werdenden Oberflächen
der aus der Flüssigkeit auftauchenden Blterelemente und durch die an ihnen haftenden
Filterrüokstände in die Kesselhaube gelangt. Diese ist mit der Außenatmosphäre verbunden,
so daß in ihr kein wesentlicher Gegendruck entsteht. Durch die größer werdenden,
dem Luftdurchtritt zugänglichen Teile der bei absinkendem Flilssigkeitsspiegel auftauchenden
Filterelemente strömt entsprechend mehr Druckgas ab. Um den gleichen Gasdruck im
Raum unterhalb des Zwischenbodens aufrecht zu erhalten, muß also die Menge des zugeführten
Druckgases entsprechend dem absinkenden Fltlssigkeitsspiegel im Innern des Druokbehalters
vergrößert werden.
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Gemäß der Erfindung wi?d weiter vorgeschlagen, daß das Ende der Druckgasleitung
als DUsenkranz unmittelbar unter dem Zwischenboden angeordnet ist. Dadurch, daß
die Einleitung des Druckgases unmittelbar unterhalb des Zwischenbodens durch einen
DUsenkranz mit zahlreichen Öffnungen erfolgt, kann durch den Austritt des Druckgases
in unmittelbarer Nähe der Filterelemente keine so große Strömung und Wirbelung entstehen,
daß hierdurch Filterrückstände von den Filterelementen abgelöst werden. Auch ein
störender Blaseffekt kann sich bei der Vielzahl der düsenartigen Öffnungen nicht
einstellen. Anstelle eines Kranzes mit zahlreichen einzelnen DUsen oder Schlitzen
kann auch ein Ringkanal vorgesehen sein, der auf seiner dem Zwischenboden zugekehrten
Seite einen Ringspalt oder dgl. Öffnungen aufweist.
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Gemäß der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, daß zwischen dem Innern
der Kesselhaube und dem Kessel innern ein Differenzdruckmeßgerät angeordnet ist.
Durch das angeschlossene Differenzdruckmeßgerät kann Jederzeit genau der auf dem
aufgetauchten Filterkuchen lastende Uberdruck ermittelt und gegebenenfalls von Hand
das Drosselorgan in der Druckgasleitung in seiner Stellung nachgestellt werden.
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Gemäß der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, daß das Differenzdruckmeßgerät
als Teil eines Regelgerätes für den Gasdurchsatz in der Gasdruckleitung ausgebildet
und das Drosselorgan in der Gasdruckleitung als vom Regelgerät fernbetätjgtes Stellorgan
vorgesehen ist.
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Der Druckgasdurchsatz wird dadurch selbsttätig geregelt. Gleichzeitig
können natürlich auch andere Vorgänge, z. B. das Umschalten von Ventilen und dgl,
fern- und nach einem Programm zentralsteuerbar ausgebildet sein.
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Gemäß der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, daß unmittelbar von
der Oberfläche der Oberseite des Zwischenbodens aus eine Parallelleitung
zur
Filtratableitung der Kesselhaube nach außen geführt und mit Ventilen mit dieser
oder mit der Außenatmosphäre verbindbar ist. Dadurch kann der letzte Rest des Filtrats
aus der Haube entfernt und dem Filtratbehälter zugeleitet und anschließend das Innere
der Haube nach außen entlüftet werden.
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Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung kann sowohl der Inhalt der Kesselhaube
als auch der Inhalt des Druckkessels selbst ohne Jedes Lösen oder Abfallen von Filterrückständen
entleert werden. Das wird erreicht durch ständigen Gasdurchtritt durch die Filterrückstände
und Aufrechterhaltung eines die Filterrückstände an die Filteroberfläche anpressenden
Differenzdruckes.
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Anhand der Zeichnung ist das erfindungsgemäße Verfahren erläutert
und die erfJndungsgemäße Einrichtung beispielsweise und schematisch dargestellt.
Der Filterkessel ist mit 1, die Kesselhaube mit 2 und die Filtratableltung mit 3
bezeichnet.
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Zu der Filtratableitung 3 ist eine Parallel-Leitung 4 vorgesehen,
die unmittelbar in dem Zwischenboden 5 mit dem Flüssigkeitseintritt @ beginnt. Im
Zwischenboden 5 sind die stabförmigen Filterelemente @ vorzugsweise als Spaltfilterelemente
aufgehngt. Das Unfiltrat tritt durch die Leitung 8 in den kegeligen Teil 9 des Piltericessels
ein uld strömt von unten aufsteigend zu den Filterelementen, @ri @ @@@ch de@er @j]-terflächen
ins in@@ @ Fil e@eleme@te ein, gelangt durch die Bohrungen 10 im Zwischenboden 5
in die Kesselhaube 2 des Filterkessels.
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Von dort aus gelangt das Filtrat durch die Filtratableitung 3 über
das Schauglas 11 und die Filtratableitung 3' zum nicht gezeichneten Filtratbehälter.
Auf der Außenseite der Filterelemente 7 setzt sich die Trubschicht, die mit zugegebener
Kieselgur oder ähnlichen Filterhilfsmitteln durchsetzt ist, als kuchenartiger FilterrUckstand
ab. Verlangsm@
sich die Filtration durch Dickerwerden der Trubschicht
auf den Filterelementen 7 in bestimmtem Ausmaß, müssen die Filterflächen gereinigt
werden. In der Kesselhaube 2 befindet sich Jedoch fertiges Filtrat, der Filterkessel
1 ist mit noch zu filtrierender Flüssigkeit voll angefüllt.
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Das Ablassen der im Filterkessel 1 befindlichen Flüssigkeit, z. B.
durch die Leitung 8 würde erstens das Nachströmen des Filtrates aus der Kesselhaube
durch die Bohrungen 10 und das Abschwemmen der Filterrückstände von den Filterstäben
7 bewirken. Darüberhinaus würde auch das Absinken des Flüssigkeitsspiegels selbst
eine Verminderung des Zusammenhaltens des Filterrüclcstandes auf den Filterelementen
7 verursachen. Aus beiden Gründen würde der Filterrückstand in den Kessel zurückfallen.
Weder die bereits filtrierte Flüssigleit in der Kesselhaube noch die im Kessel selbst
befindliche Flüssigkeit kann also auf diese Weise einer kliederverwendung zugeführt
werden; denn in der RestRlüssightt würde sich schließlich die Rückstände des gesamten
Filtrationsvorganges befinden. Eine bekannte Möglichkeit, die wenigstens eine teilweise
Gewinnung der im Filter vorhandenen Restflüssigkeit erlaubt, besteht darin, daß
zunächst in bekannter Weise der Filterinhalt für sich im Sinne einer Filtrierung
umgepumpt wird, so daß letzten Endes in der Kesselhaube 2 und im Filterkessel 1
klar filtrierte Flüssigkeit vorliegt. Durch die Leitung 8 wird dann voralcttig unter
einem gewissen Druck stehendes Wasser zugeführt und dadurch die über dem Wasser
befindliche filtrierte Flüssigkeit nach oben befördert. Am Schauglas 11 oder durch
andere Hilfsmittel kann festgestellt werden, wann das Wasser durchzuströmen beginnt,
um sofort danach die Leitung zu schließen. Trotzdem entsteht in Jedem Fall eine
erhebliche Vermischung und in vielen Fällen kann nur ein ganz geringer Teil des
Kesselinhaltes verwertet werden. Für besonders wertvolle Flüssigkeiten>
z.
B. BierwUrze, wird durch diese Nachteile die Verwendbarkeit des Filtersystems in
Frage gestellte obschon die anschließende Reinigung durch Rückspülen und Ablassen
des abgeschwemmten Filterrückstandes durch die Austragöffnung 12 sehr bequem ist
und rasch und ohne Störungen durch im Kesselunterteil befindliche Ableitorgane oder
dgl. erfolgt.
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Das erfindungsgemäße Entfernen der Restflüssigkeit im Filterkessel
1 und in der Haube 2 beginnt damit, daß nach Beendigung des Filtriervorganges, wobei
die Hähne oder Ventile 14, 15, 17 und 12 geschlossen sind, zusätzlich der Hahn 16
geschlossen wird, durch welchen beim Filtern das Unfiltrat zufließt, und der Hahn
15 geöffnet wird, so daß durch die Leistung 18 unmittelbar unter den Zwischenboden
5 Druckgas geführt wird.
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Dieses gelangt durch d@e allerobersten Teile der Filterelemente 7
und die dort anhaftenden Filterrückstände und danach durch die Bohrungen 10 im Zwischenboden
5 in die Kesselhaube und sammelt sich oben an, wobei dieses Druckgas gleichzeitig
das in der Kesselhaube 2 befindliche Filtrat durch die Filtratleitung 3 nach außen
drückt. Sobald der FlUssigkeitsspiegel innerhalb der Kesselhaube 2 unter das Niveau
der Eintr@ttsöffnung der Filtratleitung 3 abgesunken ist, wird das Ventil 13 geschlossen
und das Ventil 14 geöffnet. Der unter der Kesselhaube 2 befindliche Rest des Filtrates
strömt dann durch die Eintrittsöffnung 6 und die Leitung 4 über das Schauglas 11
und die Leitung 3' zum Filtratvorratsbehälter> wodurch die Kesselhaube völlig
entleerbar ist.
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Alsdann wird der Hahn 14 wieder geschlossen und der Hahn 14 a geöffnet,
außerdem: wird Hahn 17 geöffnet. Die im Filterkessel befindliche Flüssigkeit ist
zuvor in bekannter Weis umgepumpt worden, so daß im Filterkossol 1 blankfiltriertes
Filtrat vorliegt. Die Pumpe ist nicht gezeichnet. Das Umpumpen erfolgt nach Schließen
der Ventile 13a, 16, 14, 14a und des Drosselorgans 15 bei geschlossener Klappe 12
und bei offenen Ventilen 13 und 17. Nach dem Umpumpen wird durch die Leitung 18
weiter
Druckgas in den Filterkessel 1 unterhalb des Zwischenbodens 5 eingeleitet, welches
das Absinken der Flüssigkeit im Filterkessel 1 beschleunigt, Beim Absinken dieses
Flüssigkeitsspiegels taucht eine immer größer werdende Oberfläche der Filterelemente
mit den daran haftenden Rückständen auf und diese aufgetauchten Filterrückstände
kann das Druckgas durchdrinven und strömt wie vorden durch die Bohrungen 10 zur
Kesselhaube 2, von woaus es über die Öffnung 6 der Leitung 4 ins Freie abströmt.
Beim Durchdringen des auf den Filterelementen angeschwemmten Filterrückstandes muß
das Druckgas einen Strömungswiderstand überwinden, der einen Druckabfall in der
Kesselhaube 2 bewirkt. Dieser Druckabfall wird benötigt, um während des Absinkens
des FlUssigkeitsspiegels im Kesselinnern 1 die aufgetauchten Teile der Filterrückstände
an die Filteroberflächen 7 fest anzudrUcken, damit nicht durch den absinkenden Flüssigkeitsspiegel
Teile des Filterrückstandes abgeschwemmt werden. Je tiefer der Flüssigkeitsspiegel
bereits abgesunken ist, desto mehr durchlässige Oberfläche steht dem Druckgas zur
Verfügung, um in das Innere der Filterelemente 7 zu kommen. Infolgedessen würde
bei gleichbleibender Luftzufuhr der Differenzdruck zwischen dem immer größer werdenden
Gasraum des Kesselinnern und dem Gasdruck in der Kesselhaube 2 abnehmen und der
Anpreßdruck auf die Filterrückstände nachlassen und schließlich verschwinden, Um
dies zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung die eingeführte Druckgasmenge nach und
nach entsprechend vergrößert, so daß Jeweils stets ein ausreichender Differenzdruck
den Zusammenhalt der Filterrückstände gewährleistet. Als Differenzdruck genUgen
meist 0.1 bis 0,5 atü. Das allmähliche Vergrößern des Gasdurchsatzes kann von Hand
durch Verstellen des Drosselorganes 15 erfolgen.
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Gemäß der Erfindung ist zwischen dem Filterkessel 1 und der Kesselhaube
2 ein Differenzdruckme#gerät 19 vorgesehen, das die Einstellung von Hand erleichtert.
Es ist gemäß der Erfindung aber auch möglich, zusätzlioh oder zusammen mit dem Meßgerät
auch eine, Regelgerät 20 anzuordnen,
das selbsttätig das Drosselorgan
15 so verstellt, daß stets der gewünschte ifferenzdruck zwischen Kesselhaube 2 und
Filterkessel 1 herrscht. Auf diese Weise kann gemäß der Erfindung der Inhalt des
Filterkessels 1 ebenso wie der Inhalt der Kesselhaube 2 ohne Jedes Ablösen von Filterrtlckständen
von den Filterelementen 7 und ohne jeden Verlust von Flüssigkeit entleert werden,
wobei die entleerte Flüssigkeit als vollwertiges Filtrat verwendet werden kann.
Die Flüssigkeit aus dem Filterkessel 1 strömt dabei bei geöffnetem Ventil 17 durch
die Leitungen 8, 8' zur Leitung 3' und von dort zum Filtratsammelbehälter oder zu
anderer Verwendung. Nach restloser Entleerung des Kessel innern können die Filterrückstände
bei getSffneter Klappe 12 durch Rückspülung mit wenig Wasser oder Luft von den Filterelementen
abgetrennt und verhältnismäßig trocken ausgetragen werden. Der Aufwand an Flüssigkeit
zum Reinigen der Filterelemente ist außerordentlich gering, da auch gemäß der Erfindung
der eigentliche Kesselinhalt als Filtrat Verwendung finden kann. Der Spülwasserverbrauch
ist also gering und die FilterrUckstände fallen verhältnismäßig trocken an und brauchten
nicht mit dem Abwasser fortgeleitet zu werden, was wegen des Gehaltes an Kieselgur
vielfach nicht nur unerwünscht, sondern auch durch öffentliche Vorschriften nicht
gestattet ist.
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Um beim Austritt des Druckgases unterhalb des Zwischenbodens 5 durch
die Strömungsenergie des Druckgases keine Filterrückstände abzulösen, ist ein DUsenkranz
mit zahlreichen Austrittsöffnungen für das Druckgas unterhalb des Zwischenbodens
5 angeordnet (nicht gezeichnet).Anstelle von vielen Bohrungen oder Schlitzen kann
auch ein Ringkanal vorgesehen sein, der einen durchgehenden oder unterbrochenen
Schlitz aufweist, durch den die Druckluft unter den Zwischenboden treten kann.