DE19612780C2

DE19612780C2 - Process for producing a metallic filter body, in particular for hot gas filtration

Info

Publication number: DE19612780C2
Application number: DE1996112780
Authority: DE
Inventors: Volker Gorgas
Original assignee: GOSAG STAHL und ANLAGENBAU GMB
Current assignee: GOSAG STAHL und ANLAGENBAU GMB
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 1999-05-20
Anticipated expiration: 2016-03-30
Also published as: DE19612780A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Filterkörpers, insbesondere für die Heißgasfiltration.The invention relates to a method for producing a metallic filter body, especially for hot gas filtration.

Die Reinigung von Gasen, die mit den verschiedensten Feststoffpartikeln und anderen aggressiven Komponenten verunreinigt sind, durch einen Filtrationsprozess ist bekannt.The cleaning of gases with the most diverse solid particles and others aggressive components are contaminated by a filtration process known.

Die Reinigung von Heißgasen, die bei verschiedensten Arbeitsprozessen, z. B. bei der Zersetzung von zusammengesetzten Stoffen in solche mit kleineren und einfach ge bauten Molekülen (Pyrolyse), bei anderen petrochemischen, chemischen und metallur gischen Prozessen und bei Wärmeerzeugungsprozessen in Kraftwerken anfallen, ist nach wie vor nur in unbefriedigender Weise gelöst.The cleaning of hot gases, which are used in a wide variety of work processes, e.g. B. at the Decomposition of composite substances into those with smaller and simply ge built molecules (pyrolysis), in other petrochemical, chemical and metallur processes and heat generation processes in power plants still solved only in an unsatisfactory manner.

Aus der DE-PS 329 061 ist ein Verfahren zur Herstellung von Metallfiltergeweben bekannt, bei dem das Metallgewebe durch Aufspritzen eines Metalles so bespritzt und verdichtet wird, daß es noch porös bzw. durchlässig bleibt. In einem ersten Verfahrensschritt wird ein Tragkörper aus einem Stahldrahtgewebe mit einer Maschenweite von beispielsweise 0,5 bis 1 mm gebildet. Vor dem abschließenden Bespritzen mit einem Metall kann auf das Stahldrahtgewebe noch ein widerstandsfähiges Metall, z. B. als Haftgrund-Beschichtung, aufgetragen werden. Das abschließende Aufspritzen des Metalls auf den Tragkörper erfolgt durch Erhitzen des Spritzmaterials mittels einer Wasserstoffflamme oder durch elektrischen Strom. Das erhitzte Spritzmaterial wird durch ein verdichtetes Gas oder durch Luftdruck in feinster Form gegen das Filtergewebe des Tragkörpers geschleudert und verbindet sich dabei mit diesem.DE-PS 329 061 describes a method for producing metal filter fabrics known in which the metal mesh is sprayed by spraying on a metal and is compressed so that it remains porous or permeable. In a first Method step is a support body made of a steel wire mesh with a Mesh size of, for example, 0.5 to 1 mm. Before the final Splashing with a metal can still affect the steel wire mesh resistant metal, e.g. B. applied as a primer coating. The the metal is then sprayed onto the supporting body by heating the Spray material by means of a hydrogen flame or by electric current. The heated spray material is finest by a compressed gas or by air pressure Form hurled against the filter fabric of the support body and connects with this.

Als Heißgasfilter sind bereits Filter bekannt, die aus einem zylindrischen Gehäuse bestehen, in dem um einen zentrisch angebrachten Zapfen eine oder mehrere Flach spiralen aus Metallstreifen gewickelt sind (DE 80 07 050 U1) oder der Filter aus einem Metallstreifen geformt ist, der zur Bildung einer Wendel auf einen Dorn aufgewickelt ist, wobei der Metallstreifen runde Höcker aufweist (DE 80 07 093 U1).Derartige Filter, die zum Entfernen von Verunreinigungen aus einem durch einen brennenden Treibstoff erzeugten Gasstrom eingesetzt werden, sind in ihrem konstruktiven Aufbau kompliziert und erfordern einen hohen Herstellungsaufwand.Filters that consist of a cylindrical housing are already known as hot gas filters consist in one or more flat around a centrally attached pin spirals are wound from metal strips (DE 80 07 050 U1) or the filter from one Metal strip is formed, which is wound on a mandrel to form a coil is, the metal strip has round bumps (DE 80 07 093 U1). Such filters that to remove contaminants from a burning fuel generated gas flow are used in their construction complicated and require a high manufacturing cost.

Bekannt ist auch ein Heißgasfilter, der aus keramischen Fasern besteht, die zu einem Rohrkörper geformt sind (DE 87 15 130 U1). Die Filterrohre besitzen eine Länge bis zu mehreren Metern, wobei die einzelnen Filterrohrendstücken miteinander verklebt sind. Aus der DE 38 08 075 A1 ist eine mechanische Rußfiltereinrichtung bekannt, bei der der Rußfilter aus mindestens einem Wabenkörper aus keramischem Werkstoff mit abwechselnd an den Stirnseiten des Wabenkörpers verschlossenen axialen Gasein- und austrittskanälen besteht, wobei der Rußfilter und eine Heißgasquelle relativ zueinander bewegbar angeordnet sind.Also known is a hot gas filter, which consists of ceramic fibers that form one Tubular bodies are shaped (DE 87 15 130 U1). The filter tubes have a length of up to several meters, the individual filter tube end pieces being glued together. A mechanical soot filter device is known from DE 38 08 075 A1, in which the soot filter with at least one honeycomb body made of ceramic material alternately sealed axial gas inlets on the end faces of the honeycomb body and outlet channels, the soot filter and a hot gas source relative are arranged to be movable relative to one another.

Ein Filtereinsatz mit porösen Filterkörpern ist in der DE 39 14 225 A1 beschrieben. Der kompakte Filterkörper in Quadrat- oder Plattenform besteht aus gepreßter Steinwolle aus porösem Material und ist über Rohre mit Öffnungen gestülpt.A filter insert with porous filter bodies is described in DE 39 14 225 A1. The compact filter body in square or plate form consists of pressed rock wool made of porous material and is placed over pipes with openings.

Bekannt ist auch ein Filter, bei dem der keramische Filterkörper auf seiner der Rohrgasseite zugewandten Seite rippenförmige Vorsprünge besitzt, an denen ein Metallgewebe befestigt ist, wodurch ein Hohlraum gebildet wird, in den Druckluft zugeführt wird.Also known is a filter in which the ceramic filter body on its Pipe gas side facing side has rib-shaped projections on which a Metal mesh is attached, creating a cavity in the compressed air is fed.

In der DE 40 29 800 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Hochtemperaturfilter elementes beschrieben. Unter Verwendung geeigneter Bindemittel wird aus Siliziumoxidfasern ein mattenartiges Gerüst hergestellt, mit einer Porengröße zwischen 10 µm und 200 µm. Das Gerüst wird in flüssige Tonerde eingetaucht, um eine gleichförmige Porengröße zu erhalten und anschließend einer Temperaturbehandlung unterzogen, um die Beschichtung in die Multiphase umzuwandeln.DE 40 29 800 A1 describes a method for producing a high-temperature filter element described. Using suitable binders Silicon oxide fibers made a mat-like framework, with a pore size between 10 µm and 200 µm. The framework is immersed in liquid alumina to make a to obtain uniform pore size and then a temperature treatment subjected to convert the coating into the multi-phase.

Der Nachteil der bekannten Filter besteht vor allem darin, daß diese in ihrer Herstellung sehr aufwendig sind. Außerdem haben die Filter zur Reinigung von Heißgasen mit Temperaturen oberhalb von 500°C nur eine relativ geringe Standzeit und Haltbarkeit.The main disadvantage of the known filters is that they are in their Manufacturing are very expensive. In addition, the filters for cleaning Hot gases with temperatures above 500 ° C only have a relatively short service life and durability.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines metalli schen Filterkörpers, insbesondere für die Heißgasfiltration, zu schaffen, das einfach und mit geringem Kostenaufwand durchführbar ist, mit dem Filterkörper unterschied licher Geometrie mit hohen Standzeiten hergestellt werden können, und das den Einsatz verschiedener metallischer Werkstoffe als Filtermedium ermöglicht. The invention was based on the object of a method for producing a metal filter body, especially for hot gas filtration, to create that simple and can be carried out at low cost, with the filter body geometry with a long service life, and that Allows various metallic materials to be used as filter media.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Verfahrensschritte gelöst. Wertere Ausgestaltungsvarianten sind in den Ansprüchen 2 bis 5 angegeben.According to the invention the object is achieved by those specified in claim 1 Process steps solved. Further design variants are in claims 2 to 5 specified.

Durch die angegebenen Verfahrensschritte a) bis d) können Filterkörper unterschied licher Geometrie und mit für den spezifischen Einsatzzweck am besten geeigneten metallischen Filtermedien hergestellt werden. Als Filtermedium können praktisch alle metallischen Werkstoffe eingesetzt werden, die elektrisch leitend und als Draht herstellbar sind. Die Verfahrensdurchführung erfordert im Vergleich zu anderen bekannten Verfahren nur einen geringen Aufwand. Zur Haftgrund-Beschichtung der Stahldrahtgewebe können herkömmliche Flammspritzeinrichtungen verwendet werden. Auch das anschließende Beschichten des Stahldrahtgewebes kann mit den bekannten Lichtbogenspritzeinrichtungen vorgenommen werden. Entsprechend den zur Verfügung stehenden Normkennlinien der U/I-Charakteristik der betreffenden Metalle für das Lichtbogenspritzen, ist lediglich bei der Einstellung der Spritzparameter darauf zu achten, daß als Spritzspannung ein Wert eingestellt wird, der mindestens 4 V größer ist als der gemäß der U/I-Charakteristik für das betreffende Metall bei einer festgelegten Stromstärke zur Erzielung einer geschlossenen Ober flächenschicht einzustellende Spannungswert.The filter steps can be differentiated by the specified process steps a) to d) geometry and with the most suitable for the specific application metallic filter media. Virtually all of them can be used as filter media metallic materials are used that are electrically conductive and as wire are producible. The process implementation requires compared to others known methods only a little effort. For the primer coating of the Steel wire mesh can be used with conventional flame spraying devices become. The subsequent coating of the steel wire mesh can also be done with the Known arc spray devices are made. According to the available characteristic curves of the U / I characteristics of the relevant Metals for arc spraying is only used when setting the Make sure that a value is set as the spray voltage, which is at least 4 V greater than that according to the U / I characteristic for the particular one Metal at a specified current to achieve a closed top tension value to be set.

Entgegen dem ansonsten beim Lichtbogenspritzen erreichten Ziel, eine geschlossene porenfreie Beschichtung zu erreichen, wird bei der vorgeschlagenen Verfahrensweise überraschenderweise eine Schichtstruktur erreicht, die hervorragend als Filtermedium geeignet ist. Infolge der Möglichkeit einer breiten Auswahl an Metallen als Filtermedium können somit auf den spezifischen Anwendungs fall abgestimmte Filterkörper hergestellt werden. Die Filterkörper zeichnen sich durch einen hohen Abscheidegrad aus und können zusätzlich noch zur chemischen Gasbe handlung eingesetzt werden. Das Filtermedium kann z. B. auch noch katalytisch wirken. Da der Filterkörper elektrisch leitend ist und an diesem eine elektrische Spannung ange legt werden kann, können gleichzeitig die Effekte aus filternder und elektrostatischer Abscheidung als Kombination genutzt werden.Contrary to the otherwise with the arc spraying The goal achieved to achieve a closed non-porous coating is at proposed procedure surprisingly achieved a layer structure, which is ideal as a filter medium. Due to the possibility of a wide Selection of metals as a filter medium can thus depend on the specific application matched filter bodies are manufactured. The filter body is characterized by a high degree of separation and can also be used for chemical gas action can be used. The filter medium can e.g. B. also act catalytically. Since the filter body is electrically conductive and there is an electrical voltage the effects of filtering and electrostatic Separation can be used as a combination.

Die erfindungsgemäß hergestellten Filterkörper zeichnen sich durch eine erhöhte Filter standzeit aus und können problemlos in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden. Die Filterabreinigung kann im Naß- und Trockenverfahren erfolgen und die Filter sind recycelfähig. Da sich aus den Metallgeweben Filterkörper verschiedenster geome trischer Formen auf einfache Art und Weise bilden lassen, ist ein gute Anpassung der Filter an die jeweilige Anlage gewährleistet. Die Filter können z. B. als gewickelte rohr förmige Körper, als Filterkerzen oder als Mehrschichtkörper ausgebildet sein. So können auch mehrere Filterkerzen ineinandergeschachtelt werden, wobei sie untereinander durch eine geeignete Kopplung miteinander verbunden sind und dadurch ein System von Strömungskanälen gebildet wird. In die als Hohlkörper ausgebildeten Filter können noch Kupferrohrschlangen integriert werden, die während des praktischen Einsatzes des Filters von einem Kühlmedium durchstörmt werden und dadurch das zu reinigende Gas kühlen und entstauben. Im anderen Fall können über diesen Weg Filterkörper auch zur Gasaufheizung benutzt werden. Dies kann neben der Aufheizung über Rohrschlangen auch durch Nutzung des Filterkörpers als elektrischer Flächenwiderstand erfolgen.The filter bodies produced according to the invention are characterized by an increased filter downtime and can be used in potentially explosive areas without any problems become. The filter can be cleaned in the wet and dry process and the filters are recyclable. Because filter bodies of various geome are made from the metal mesh letting trical forms be formed in a simple way is a good adaptation of the Filters guaranteed to the respective system. The filters can e.g. B. as a coiled tube shaped body, as filter candles or as a multilayer body. So can also several filter candles are nested inside each other, with each other are connected to each other by a suitable coupling and thereby a system is formed by flow channels. Can in the filter designed as a hollow body copper coils are still integrated, which during the practical use of the Filters are blown by a cooling medium and thereby the gas to be cleaned cool and dust off. In the other case, filter bodies can also be used in this way Gas heating can be used. In addition to heating via coils, this can be done also by using the filter body as electrical sheet resistance.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Beispiel erläutert werden.The invention will be explained below using an example.

Aus einem geflochtenen Stahldrahtgewebe mit einem Drahtdurchmesser von 0,5 mm und einer Maschenweite von 1 mm werden auf einer Umformvorrichtung zylindrische Hohl körper mit einer Länge von 1000 mm und einem Durchmesser von 150 mm hergestellt. Die zylindrischen Hohlkörper sind an einer Seite offen.From a braided steel wire mesh with a wire diameter of 0.5 mm and a mesh size of 1 mm are cylindrical cavities on a forming device body with a length of 1000 mm and a diameter of 150 mm. The cylindrical hollow bodies are open on one side.

Die Oberfläche der Hohlkörper wird mittels eines geeigneten Lösungsmittels entfettet, gereinigt, gespült und getrocknet.The surface of the hollow body is degreased using a suitable solvent, cleaned, rinsed and dried.

Anschließend wird mit einer Flammspritzeinrichtung eine Molybdän-Haftgrund-Beschich tung auf die Oberfläche des Drahtgewebes der Hohlkörper aufgetragen, wobei folgende Parameter eingestellt wurden:
A molybdenum primer coating is then applied to the surface of the wire mesh of the hollow body using a flame spray device, the following parameters having been set:

- Feed speed: 0.3 m / min
- Acetylene pressure: 1.5 bar
- Oxygen pressure: 2.0 bar
- Air pressure: 6.0 bar.

Die aufgetragene Schichtdicke beträgt 50 µm.The applied layer thickness is 50 µm.

Danach wird im Lichtbogenspritzverfahren Aluminium durch sogenanntes Defektspritzen auf die Stahldrahtgewebeoberfläche aufgetragen. Dabei werden zwei in ein Düsensystem kontinuierlich eingeschobene gegenpolig aufgeladene Drahtelektroden mit einem Draht durchmesser von 2,0 mm an ihren aufeinanderstoßenden Spitzen im Lichtbogen zum Schmelzen gebracht, wobei das schmelzflüssige Material mit Hilfe eines Druckluftstrahls zerstäubt und auf die zu beschichtende Oberfläche aufgetragen wird. Als Zerstäubergas können je nach Spritzwerkstoff und zu erzeugender Schichteigenschaften auch Aktiv- oder Inertgase eingesetzt werden.Then aluminum is sprayed using the so-called defect spraying method applied to the steel wire mesh surface. Two are in one nozzle system Continuously inserted reverse-charged wire electrodes with one wire diameter of 2.0 mm at their colliding tips in the arc for Melt brought, the molten material using a compressed air jet atomized and applied to the surface to be coated. As an atomizing gas Depending on the spray material and the layer properties to be generated, or inert gases can be used.

Normalerweise wird durch das an sich bekannte Lichtbogenspritzverfahren eine ge schlossene Oberflächenschicht gebildet.Normally, a ge is known by the arc spraying method closed surface layer formed.

Durch gezielte Veränderung der Spritzspannung im Vergleich zu den ansonsten beim normalen Lichtbogenspritzen einzustellenden Werten für Spannung und Stromstärke, bezogen auf das als Spritzmaterial eingesetzte Metall, wird durch dieses sogenannte Defektspritzen eine heterogene Oberflächenstruktur der zu bildenden Schicht erreicht. Diese ist als Haufwerk von miteinander stoff- und formschlüssig verbundenen Metallpartikeln, zwischen denen sich Hohlräume und durchgehende Poren (Kapillaren) befinden, ausgebildet. Die Kapillaren haben einen Durchmesser von 2 bis 10 µm. Auf die aus dem Stahldrahtgewebe gebildeten vorbehandelten zylindrischen Körper wird im Lichtbogenspritzverfahren eine Schicht aus Aluminium aufgetragen. Die Spritzpara meter sind folgende.
Through a targeted change in the spray voltage compared to the values for voltage and current that are otherwise to be set in normal arc spraying, based on the metal used as spray material, this so-called defect spraying achieves a heterogeneous surface structure of the layer to be formed. This is formed as a pile of metal particles which are connected to one another in a materially and form-fitting manner, between which there are cavities and continuous pores (capillaries). The capillaries have a diameter of 2 to 10 µm. A layer of aluminum is applied to the pretreated cylindrical bodies formed from the steel wire mesh in an arc spraying process. The spray parameters are as follows.

Stromstärke: 300 A
Spannung: 30 V
Luftdruck: 6,0 bar.Current: 300 A.
Voltage: 30 V.
Air pressure: 6.0 bar.

Die aufgetragene Schichtdicke beträgt 1 mm. Die hergestellte Filterkerze kann dann zur Reinigung von Heißgasen in der Abfallpyrolysetechnik eingesetzt werden.The applied layer thickness is 1 mm. The filter candle produced can then Purification of hot gases can be used in waste pyrolysis technology.

Claims

1. Method for producing a metallic filter body, in particular for hot gas filtration, by the following method steps:

a) production of a supporting body from steel wire mesh with a mesh size of 0.5 mm to 1 mm as a flat element or as a closed or open hollow body on one side,
b) cleaning and degreasing of the steel wire mesh,
c) applying an adhesive primer coating based on molybdenum to the steel wire mesh,
d) by arc spraying a metal or several metals (so-called pseudo-alloy) with a spray voltage which is at least 4 V greater than that to be set according to the U / I characteristic for the metal in question at a respectively defined current intensity in order to achieve a closed surface layer Tension (defect spraying), a porous layer with a thickness of 0.5 mm to 1 mm is applied around the steel wire mesh, whereby during the formation of this layer between the cohesively connected particles of the metal applied by arc spraying, cavities and capillaries with a diameter from 2 µm to 10 µm.

2. The method according to claim 1, characterized in that the spray voltage according to method step d) 6 V above that to achieve a closed en surface layer is normal tension.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in the support body made of steel wire mesh, copper pipe coils integrated and included be layered.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that at the formation of the support body as a hollow body several of the coated Hollow bodies are connected to each other to form a filter system.

5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that at Training of the support body as a sheet-like element from the coated flat element filter body of different geometric shape be formed.