DE19826002A1 - Hochleistungs-Kompakt-Cybagfilter - Google Patents

Abstract

Offenbart wird ein Hochleistungs-Kompakt-CYBAGFILTER: In dem Gerät sind Bedienung und Wartung einfach und bequem, und die Staubbelastung des Schlauchfilters ist auf ein Minimum beschränkt. Die Schlauchfilterzwischenreinigungszeiten werden auf das 100fache verlängert, die Schlauchfilterreinigungsoperation wird durch einen Niederdruckluftstrahl ausgeführt, um den Gesamtdruckabfall zu reduzieren. Die Stauberfassungswirksamkeit ist verbessert und die Staubbelastung des Schlauchfilters wird reduziert. Die Formen des Eingangsrohrs und des Innenrohrs sind so konstruiert, daß sich die Lebensdauer des Schlauchfilters um das zwei- bis dreifache im Vergleich zu herkömmlichen Schlauchfiltern verlängert, um eine optimale Form und eine optimale Struktur vorzusehen, und der Einbauplatz ist reduziert durch Kombination des Zyklonprinzips und der Schlauchfiltertechnik. Das Gerät enthält integral einen oben angeordneten Schlauchfilter und einen unten angeordneten Zyklon. Der Schlauchfilter beinhaltet einen Luftdruckkessel, eine Membranarmatur, ein Blasrohr, eine Venturidüse zum Beschleunigen des ausgeblasenen Luftstrahls aus Druckluft und zum Hervorrufen eines Einsaugstroms für Nebenluft, einen Schlauchfilter zum Aufnehmen des Staubs, und einen Reinluftausgang. Der Zyklon weist auf: einen Eingang für staubhaltiges Gas, einen Außenzylinder zum Generieren einer Zentrifugalkraft, ein Innenrohr zum Führen des staubhaltigen Gases von unten nach oben, und einen Staubtrichter zum Speichern der ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochleistungs- Kompakt-CYBAGFILTER. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen integralen Hochleistungs-Kompakt-CYBAGFILTER, mit dem in industriellen, staubabsondernden Prozessen wie z. B. bei Schwerölverbrennungsprozessen, Abfallverbrennungs­ prozessen, Zementherstellungsprozessen und dergl., Stäube abgefangen werden. Zu diesem Zweck werden zunächst die eintretenden Staubpartikel nach dem Zentrifugalkraftprinzip abgefangen und die übrigbleibenden Feinstaubpartikel werden mit Hilfe eines oben vorgesehenen Schlauchfilters abgefangen. Diese zwei Arten des Staubabfangprinzips werden in einem integrierten Gerät zusammengefaßt.

Bei diesem Staubabsorbierungsgerät fängt der Schlauchfilter bekanntlich Feinstaubpartikel von 0,01 µm zu mehr als 95% ab.

Dieses Gerät zeigt zwar eine hohe Leistung, es hat aber auch einige Nachteile. Und zwar wird bei fortgesetzter Staubab­ fangoperation die Staubkruste auf der Schlauchfilterober­ fläche immer dicker und somit wird auch der Druckabfall immer höher, mit dem Ergebnis, daß ein normaler Betrieb unmöglich wird.

Somit müssen periodisch Reinigungsoperationen durchgeführt werden, d. h., die sich auf der Schlauchfilteroberfläche an­ sammelnde Staubkruste muß entfernt werden.

Die Reinigungsoperation wird so durchgeführt, daß eine mecha­ nische Kraft oder eine starke dynamische Energie angewendet wird, um die angehäuften Staubkruste von der Oberfläche des Schlauchfilters zu entfernen. Wenn jedoch die Staubkonzentra­ tion am Eingang sehr hoch ist, oder wenn die Filtrationsge­ schwindigkeit (Luft/Stoff-Verhältnis) hoch ist, oder wenn die Staubkruste auf die Reinigungsoperation nicht anspricht, muß die Reinigungsoperation häufiger durchgeführt werden, um die Schlauchfilterwirksamkeit wiederherzustellen, oder ein starker Luftstrom muß unter Hochdruck von oben auf den Schlauchfilter gerichtet werden.

Wenn eine solche starke Reinigungsoperation durchgeführt wird, vergrößern sich die Poren des Schlauchfilters. Dann dringen Staubpartikel durch die vergrößerten Poren des Schlauchfilters, mit dem Ergebnis, daß sich die Staubabfangs­ wirksamkeit vermindert. Ferner kommt es infolge der kurzen Zeitabstände zwischen den Reinigungsoperationen zur Erosion zwischen dem Schlauchfilter und dem Schlauchfilterkäfig, was dazu führt, daß der Schlauchfilter ausgeleiert und beschädigt wird und sich damit die Lebensdauer des Schlauchfilters verkürzt.

Wenn ferner die Filtrationsgeschwindigkeit konstruktiv schnell ausgelegt ist, obwohl die Größe des Schlauchfilters nur gering ist, kommt es zu einer drastischen Erhöhung des Druckabfalls. Damit wird es unausweichlich, eine nur kleine Filtrationsgeschwindigkeit anzulegen.

Wenn die Staubbelastung der Schlauchfilter hoch ist, kommt es zur drastischen Erhöhung des Druckabfalls. Damit wird zwecks Verminderung der Staubbelastung in Strömungsrichtung vor dem Schlauchfilter ein Zyklon installiert, so daß die Grobstaub- partikel zuerst ausgeschieden werden können, und damit reduziert sich die Staubbelastung für die Schlauchfilter.

Der vorgeschaltete Zyklon hat jedoch nur eine geringe Staub­ erfassungswirksamkeit, und bei nachlässiger Bedienung und Wartung wird der Zyklon in Wirklichkeit nicht ordentlich genutzt.

Somit müssen notwendigerweise zwecks wirksamen Abfangens der in industriellen Prozessen abgeschiedenen Stäube ein Vor­ staubabscheider und ein Endstaubabscheider (Schlauchfilter usw.) installiert werden.

Aus diesen Gründen sind in der Haushaltsgerätsindustrie die Installationskosten hoch infolge der Installation der zwei Einheiten des Staubabfanggeräts. Ferner besteht ein hoher Raumbedarf zum Installieren, und zusätzliche Arbeitskräfte sind erforderlich, um die zwei Einheiten des Staubabfang­ geräts zu bedienen. Das war die bisherige Realität.

Fig. 5 illustriert die herkömmlichen gewerblichen Staubab­ fanggeräte. Bei diesen Geräten werden ein Zyklon und ein Schlauchfilter gesondert installiert.

Der Konstruktionsstandard der Zyklonabscheider folgt dem Standardmodell, das ist das von Lapple, Swift oder Stairmand vorgeschlagene Modell. Bei dieser Konstruktion sind Höhe und Breite des Eingangs sowie Durchmesser und Höhe des Ausgangs und Bauhöhe vom Hauptkörper der Zyklonabscheider bestimmt.

Bei herkömmlichen Zyklonabscheidern wird der staubhaltige Gasstrom von oben in tangentialer Richtung gebildet. Somit entsteht ein Wirbel, der die Wand entlang nach unten verläuft (erster Wirbel). Dann kehrt sich der Wirbel an der unteren Spitze eines konischen Gefäßes um und steigt wieder nach oben (zweiter Wirbel).

Bezugszeichen A bezeichnet einen Eingang für staubhaltiges Gas, B bezeichnet einen Zyklonabscheider, C bezeichnet einen Drehschieber, D bezeichnet einen Schlauchfilter, E bezeichnet einen Druckmesser, F bezeichnet ein Membranventil, G bezeich­ net einen Zeitgeber, H bezeichnet einen Druckluftkessel, und I bezeichnet einen Ausgang für saubere Luft.

Es besteht also ein Bedarf an Staubbeseitigungsgeräten vom Kombinationstyp, bei denen eine Einheit des Staubbeseiti­ gungsgeräts die Staubsammelfunktionen der beiden Einheiten des Staubbeseitigungsgeräts übernimmt, bei dem der erforderliche Einbauraum klein ist und die Einbaukosten gering sind.

Nachstehend wird der weltweite Trend zur Entwicklung des Staubbeseitigungsgeräts beschrieben.

Es gibt nämlich eine Grenze für die herkömmlichen Doppel- Einheit-Staubbeseitigungsgeräte, und aus diesem Grund ist ein kompakter Hybridschlauchfilter in Entwicklung, bei dem die herkömmlichen zwei Einheiten miteinander vereinigt sind.

Beispiele für Geräte, in denen das Zyklonprinzip und das Schlauchfilterprinzip miteinander vereinigt sind, sind der dänische Vetyon Jet Air Filter von Simartek, der deutsche Turbofilter von Multizyklon und der deutsche AS-Filter von Krantz-Tkt.

Im Simartek Vetyon Jet Air Filter aus Dänemark wird ein von oben aus den Drehungen entstehender staubhaltiger Gasstrom nach unten geführt, so daß grobe Staubpartikel erfaßt werden, und feine Staubpartikel zu einem oben angeordneten Schlauch­ filter geführt werden um dort gesammelt zu werden. Dieses Gerät hat eine Dual-Struktur und die Einbaukosten sind zu hoch.

Im Turbofilter von Multikzyklon, Deutschland, ist ein Schlauchfilter mit einem Multiklon kombiniert. Die im staubhaltigen Gas mitgeführten Staubpartikel werden zunächst vom Multiklon erfaßt und die vom Multiklon nicht erfaßten Staubpartikel werden dann später vom Schlauchfilter erfaßt. Auch bei diesem Gerät ist die Struktur kompliziert und ein effizienter Betrieb ist nicht möglich. Ferner sind die Einbaukosten zu hoch und der Filterungsprozeß und der Reinigungsprozeß müssen gesondert ausgeführt werden.

Im AS-Filter von Krantz-Tkt, Deutschland, werden grobe Staub­ partikel von einem unten angeordneten Zyklon ausgeschieden, und feine Staubpartikel werden von einem oben angeordneten Schlauchfilter ausgefiltert. Bei diesem Gerät ist die Form des Schlauchfilters rechteckig und eine Reinigungsvorrichtung ist direkt darüber angeordnet. Damit wird das Auswechseln der Schlauchfilter schwierig. Ferner ist eine Frischluftansaug­ vorrichtung (ein Bläser) darüber installiert, und somit wird der Bau eines Großgeräts unmöglich.

Die vorliegende Erfindung soll die oben beschriebenen Nach­ teile der herkömmlichen Techniken überwinden.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuen, Hochleistungs-CYBAGFILTER vorzusehen, in dem der Betrieb und die Wartung einfach und bequem sind, die Staub­ belastung im Schlauchfilter auf einem Minimum gehalten wird, Reinigungszwischenzeiten auf das hundertfache verlängert werden, die hochwirksame Staubentfernungsoperation zur Reduktion des Gesamtdruckverlusts durch einen Niederdruck­ luftstrahl ausgeführt wird, die Stauberfassungswirksamkeit verbessert wird, die Staubbelastung des Schlauchfilters reduziert wird, die Form des Eingangs und des Innenrohrs so konstruiert ist, daß sich die Schlauchfilterlebenszeit im Vergleich zu den herkömmlichen Filtern durch eine optimale Form und optimale Struktur auf das zwei- bis dreifache verlängert, und der Einbauraum durch Kombinieren des Zyklon­ prinzips und der Schlauchfiltertechnik verkleinert ist.

Zur Lösung der obigen Aufgabe enthält das Hochleistungs- Kompakt-Staubbeseitigungsgerät gemäß vorliegender Erfindung integral einen oben angeordneten Schlauchfilter und einen unten angeordneten Zyklon. Der Schlauchfilter beinhaltet einen Luftdruckkessel; eine Membranarmatur; ein Blasrohr; eine Venturidüse zum Beschleunigen des ausgeblasenen Luft­ strahls aus Druckluft und zum Hervorrufen eines Einsaugstroms für Nebenluft; einen Schlauchfilter zum Aufnehmen der Stäube; und einen Reinluftausgang. Der Zyklon weist auf: einen Schmutzlufteingang; einen Außenzylinder zum Generieren einer Zentrifugalkraft; ein Innenrohr zum Führen des staubhaltigen Gases von unten nach oben; und einen Staubtrichter zum Speichern der durch die Zentrifugalkräfte anfallenden Staub­ partikel und der durch die Reinigung entfernten abgelösten Staubkrusten.

Die obige Lösung und noch weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden verdeutlicht durch genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen, in denen

Fig. 1 eine Schemazeichnung für den Hochleistungs-Kompakt- CYBAGFILTER gemäß der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 2 ist eine Interpretation des Strömungsfeldes des Hochleistungs-Kompakt-CYBAGFILTERS gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 illustriert das Innenrohr gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 zeigt schematisch die Form des Zuführungsrohrs gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 5 ist eine schematische Ansicht der herkömmlichen Staub­ beseitigungsgeräte.

Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beschrieben unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, und vergleichshalber unter Bezugnahme auf Fig. 5.

Wie in Fig. 1 gezeigt wird, enthält das Hochleistungs- Kompakt-Staubbeseitigungsgerät gemäß vorliegender Erfindung integral einen oben angeordneten Schlauchfilter und einen unten angeordneten Zyklon.

Der Schlauchfilter beinhaltet einen Luftdruckkessel 1; eine Membranarmatur 2; ein Blasrohr 3; eine Venturidüse 10 zum Beschleunigen des ausgeblasenen Luftstrahls aus Druckluft und zum Hervorrufen eines Einsaugstroms für Nebenluft; einen Schlauchfilter 4 zum Aufnehmen der Stäube; und einen Rein­ luftausgang 9.

Der Zyklon weist auf einen Eingang 8 für staubhaltige Luft; einen Außenzylinder 6 zum Generieren einer Zentrifugalkraft; ein Innenrohr 5 zum Führen des staubhaltigen Gases von unten nach oben; und einen Staubtrichter 7 zum Speichern der durch die Zentrifugalkräfte anfallenden Staubpartikel und der durch die Reinigung entfernten abgelösten Staubkrusten.

Der Außenzylinder 6 hat die gleiche Größe wie der oben ange­ ordnete Schlauchfilter, so daß der oben angeordnete Schlauch­ filter leicht an den unten angeordneten Zyklon angekoppelt werden kann, anders als bei den herkömmlichen Dualgeräten. Ferner ist das Innenrohr 6 einheitsformend angekoppelt, so daß die Größe des Geräts minimiert werden kann und die Aus- . bildung des Wirbels des staubhaltigen Gases heftig gemacht werden kann.

Daher kann in der vorliegenden Erfindung der Einbauplatz weitgehend reduziert werden. Ferner lassen sich infolge der Kompaktheit des Einbauorts die Einbaukosten um über 30% senken.

Ferner ist in der vorliegenden Erfindung der Schlauchfilter integral verbunden, und somit wird eine besondere Struktur verwendet, die anders ist als auf herkömmliche Weise. Das heißt, es wird ein integraler Kompakt-CYBAGFILTER konstru­ iert, in dem ein optimaler Nichtstandardzyklon verwendet wird auf der Grundlage wiederholter Pilotversuche und nach der Interpretation des Strömungsfelds.

Fig. 2 zeigt eine Interpretation der Strömungsfelder des Hochleistungs-Kompakt-CYBAGFILTERS gemäß vorliegender Erfindung. Die hereinkommenden Stäube bilden einen Wirbel wie in den herkömmlichen Geräten, und die Stäube sammeln sich an der Wand des Außenzylinders 6, und die restlichen Stäube steigen hoch. Das ist genau so wie das Prinzip der herkömmlichen Geräte.

Aber, im Unterschied zu den herkömmlichen Geräten bilden in der vorliegenden Erfindung die eingehenden Staubpartikel einen ersten Wirbel entlang der Wand des Außenzylinders 6, und gleichzeitig steigen die eingehenden Staubpartikel ent­ lang den Wänden des Innenrohrs 5 hoch, um einen zweiten Wirbel zu bilden.

Ferner kehrt das staubhaltige Gas, das hochgestiegen ist, seine Strömungsrichtung um nach unten, um einen dritten Wirbel zu bilden.

Ferner hat sich in Versuchen bestätigt, daß die aufsteigenden Staubpartikel nicht mit den sinkenden Staubpartikeln und mit der durch Reinigen vom Schlauchfilter abgelösten Staubkrusten zusammenstoßen.

Das staubhaltige Gas, das vom Zyklon nach oben strömt, bildet einen Stromfluß, der zum unteren Teil des Schlauchfilters verteilt wird, infolge der Tatsache, daß der obere Teil des Innenrohrs 5 konisch ist.

Dieses technische Prinzip gründet sich auf die Struktur, in der der Schlauchfilter die gleiche Größe hat, wie der äußere Zylinder 6.

Fig. 3 illustriert die Innenrohrlänge, den Innenrohrdurch­ messer und den Innenrohrwinkel. Diese Abmessungen haben einen Einfluß auf die Stauberfassungswirksamkeit und den Druck­ abfall. Die Größenabmessungen der vorliegenden Erfindung wurden entschieden auf der Grundlage der Ergebnisse der Interpretation des Strömungsfelds, das den Fluß der Staub­ partikel innerhalb des Versuchsgeräts repräsentiert. Das Versuchsgerät hat einen Hauptkörperdurchmesser von 873 mm, eine Innenrohrlänge von 150 mm, einen Innenrohrdurchmesser von 500-560 mm, und einen Innenrohrwinkel von 46°-52°.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, beeinflußt das Zufuhrrohr 8 für das staubhaltige Gas grundlegend die Strömungsgeschwindigkeit des eingehenden staubhaltigen Gases. Deshalb hat das Zufuhr­ rohr 8 einen rechtwinkligen Querschnitt, so daß der Druck­ abfall des staubhaltigen Gases im höchsten Grade reduziert werden kann, weil die Berührung der Staubpartikel an den Wänden des Außenzylinders 6 glatt sein kann zwecks Ver­ besserung der Stauberfassungswirksamkeit und die Bildung des Stroms innerhalb des Geräts stabil gemacht werden kann.

In der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu den herkömm­ lichen Geräten ist die Staubansammlung im Schlauchfilter extrem klein. Deshalb ist der Druckabfall um etwa 30% geringer, und die Lebensdauer der Schlauchfilter kann auf das zwei- bis dreifache verlängert werden, während die Ausgangs­ staubkonzentration auf unter 10 mg/cm³ gehalten wird. Alle obigen Daten wurden durch Feldversuche bestätigt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist, wie oben beschrieben, ein integraler Kompakt-CYBAGFILTER vorgesehen, in dem ein Schlauchfilter und ein Zyklon in einer speziellen Struktur miteinander kombiniert werden. Der Betrieb und die Wartung sind einfach und die Abmessung des Geräts ist klein, so daß das Gerät in einem platzbeschränkten Bereich eingebaut werden kann. Je nach Einbauraum sind Modifikationen der Struktur möglich, und die Stauberfassungswirkung ist ausgezeichnet, im Vergleich zu den herkömmlichen Geräten. Der Druckabfall ist markiert klein und die auf den Schlauchfilter ausgeübte Staubladung ist gering, während die Lebensdauer des Schlauch­ filters verlängert ist.

Ferner hat beim integralen Kompakt-CYBAGFILTER der vor­ liegenden Erfindung das hochsteigende, staubhaltige Gas keine nachteilige Auswirkung auf die Staubpartikel vom Schlauch­ filter.

Claims (5)

1. Ein Hochleistungs-Kompakt-CYBAGFILTER, der integral beinhaltet: einen oben angeordneten Schlauchfilter und einen unten angeordneten Zyklon,
wobei der Schlauchfilter beinhaltet: einen Luftdruckkessel; eine Membranarmatur, ein Blasrohr; eine Venturidüse zum Beschleunigen des ausblasenden Luftstrahls aus Druckluft und zum Hervorrufen eines Einsaugstroms für Nebenluft; einen Schlauchfilter zum Aufnehmen des Staubs; und einen Reinluft­ ausgang,
und der Zyklon aufweist: einen Eingang für staubhaltige Luft; einen Außenzylinder zum Generieren einer Zentrifugalkraft; ein Innenrohr zum Führen des staubhaltigen Gases von unten nach oben; und einen Staubtrichter zum Speichern der durch die Zentrifugalkräte anfallenden Staubpartikel und der durch die Reinigung entfernten abgelösten Staubkrusten.

2. Der Hochleistungs-Kompakt-CYBAGFILTER gemäß Anspruch 1, in dem der Eingang des staubhaltigen Gases einen grund­ legenden Einfluß auf die Strömungsgeschwindigkeit des eingehenden staubhaltigen Gases ausübt, und daher hat der Eingang einen rechteckigen Querschnitt, so daß ein Druck­ abfall des staubhaltigen Gases maximal reduziert werden kann, daß die Berührung der Staubpartikel an einer Wand des Außen­ zylinders glatt sein kann, um die Stauberfassungswirksamkeit zu verbessern, und eine Strömungsausbildung innerhalb des Geräts stabilisiert werden kann.

3. Der Hochleistungs-Kompakt-CYBAGFILTER gemäß Anspruch 1, in dem der Außenzylinder die gleiche Größe aufweist wie der oben angeordnete Schlauchfilter, so daß der (oben angeord­ nete) Schlauchfilter mit Leichtigkeit an den unten ange­ ordneten Zyklon angekoppelt werden kann; und das Innenrohr einheitbildend angekoppelt ist, so daß die Größe des Geräts minimiert wird, und um eine Ausbildung eines starken Wirbels des staubhaltigen Gases zu erzeugen.

4. Der Hochleistungs-Kompakt-CYBAGFILTER gemäß Anspruch 1, in dem das Innenrohr keinen nachteiligen Einfluß auf das Beibehalten eines niederen Druckabfalls und eine Verbesserung der Stauberfassungswirksamkeit ausübt, und keine Nicht­ unterbrechung des hochsteigenden Stroms auf das Absinken der abgelösten Staubkrusten beeinflußt; und das Innenrohr die folgenden Abmessungen aufweist: Hauptkörperdurchmesser 875 mm, Innenrohrlänge 150 mm, Innenrohrdurchmesser 500-560 mm und Innenrohrwinkel 46°-52°, so daß sich der hochsteigende Strom gleichmäßig auf einen unteren Teil des Schlauchfilters verteilt.

5. Der Hochleistungs-Kompakt-CYBAGFILTER gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 und 4, in dem das Innenrohr einen konischen Oberteil aufweist, um das staubhaltige Gas (das zu einem oberen Teil des Zyklons ansteigt) in Richtung zum Schlauchfilter gleichmäßig zu verteilen.