DE202009011735U1

DE202009011735U1 - Filtersystem für Feuerungsanlagen

Info

Publication number: DE202009011735U1
Application number: DE202009011735U
Authority: DE
Original assignee: Mueller Bernd Dipl-Ing (fh)
Current assignee: Mueller Bernd Dipl-Ing (fh)
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2009-12-17
Anticipated expiration: 2019-09-01

Abstract

Filtersystem (1) zur Kopplung an Feuerungsanlagen, insbesondere für Feinstaub emittierende Biomasse- oder Feststoff feuerungsanlagen, umfassend:
eine mit der Feuerungsanlage koppelbare, von dem Abgas durchströmbare Filtereinheit mit einem Prallblech zur Abscheidung von groben und evtl. glimmenden Partikeln und einen Auslass zum Ausströmen des gereinigten Abgases, wobei die Filtereinheit (1) als Feinstaub filternder Partikelfilter mit Filterpatronen (4) ausgebildet ist, der Sensoren und eine Steuereinheit zur Überwachung der Filterwiderstandes sowie eine Pressluftabreinigung zur Filterreinigung zur langfristigen Funktionserhaltung aufweist, wobei die Ventile ausserhalb des Filtergehäuses installiert sind.

Description

Das Filtersystem, insbesondere für Feinstaub emittierende Feuerungsanlagen wie Biomasse- oder Feststoff Feuerungsanlagen, zur Agasreinigung von Abgasen der Feuerungsanlagen ist dadurch gekennzeichnet dass diese umfasst:
Eine über mit der Feuerungsanlage (Kessel) nachgeschaltet koppelbare, von dem Abgas durchströmbare Filtereinheit mit einem Einlass zum Einströmen des ungereinigten Abgases in die Filtereinheit und einem Auslass des gereinigten Abgases, wobei die Filtereinheit als Feinstaub filternder Partikelfilter ausgebildet ist, der Sensoren zur Überwachung der Filterverschmutzung sowie Elemente zur Filterreinigung aufweist, und einem Saugzugventilator, der nach der Filtereinheit die gereinigten Abgase zum Kamin fördert.
Das Filtersystem ist bevorzugt zur Anbindung oder Kopplung an Feinstaub emittierende Feuerungsanlagen wie Biomasse- oder Feststoff-Verbrennungsanlagen ausgebildet. Dabei weist das Filtersystem mindestens zwei von den Abgasen zu durchströmende Filterelemente auf. Die Filterelemente sind patronenförmig ausgebildet, wobei das zu reinigende Abgas die Filterpatrone (4) von aussen anströmt und die Feinstäube an der Aussenseite der Filterpatronen zurückgehalten werden. Um das Abgas zu reinigen, ist die Filterpatrone als Feinstaub filternder Partikelfilter ausgebildet.
Das gereinigte Abgas wird durch die Patronenöffnung zum Reingasraum (9), und von dort zum Auslass geleitet.
Die verwendeten Filterpatronen sind dabei so ausgebildet, dass die Filtergewebe eine möglichst grosse filternde Fläche bilden. Bevorzugt sind diese Filtergewebe mit einer Beschichtung versehen, welche die Oberflächenfiltration begünstigt. Dabei weist die Filtereinheit Sensoren zur Überwachung der Filterverschmutzung sowie Elemente zur Filterreinigung auf. Dies bietet den Vorteil, dass der Verschmutzungsgrad der Filterelemente schnell erkannt wird und frühzeitig durch die Aktivierung der Filterreinigung gegengesteuert werden kann. Zudem ist ein derartiger Filter durch Verwendung von mindestens 2 Filterpatronen auch während dem Betrieb zu reinigen, weil der Druckluftstoss der einen Filterpatrone durch die nächste abgeführt werden kann.
Durch Verwendung geeigneter Filterpatronen und frühe Detektion des Differenzdrucks/Verschmutzungsgrads und frühzeitige Aktivierung der Filterreinigung auch während des Betriebs sind auch Reststaubgehalte im Reingas von 5–10 mg/m³ bei geringen Filterwiderständen sicher beherrschbar.
Vorzugsweise ist das Mittel zur langfristigen Funktionserhaltung als geeignetes Filterelement eine Filterpatrone, die unter Verwendung von plissiertem Filtermaterial eine möglichst hohe Filterfläche und deshalb einen geringen Filterwiderstand ermöglicht.
Bei dieser Ausführungsform können bei Standard Patronen 324 × 660 mm Filterflächen von über 8 m² realisiert werden, was zu einem geringen Filterwiderstand und gutem Abreinigungsverhalten führt. Im Dauerbetrieb können so Filterwiderstände von < 800 Pa realisiert werden. In einem Anwendungsfall konnten Widerstände von < 400 Pa dauerhaft gemessen werden, bei Verwendung von Filterpatronen mit > 14 m² Filterfläche.
Eine Ausführungsform zur Förderung einer Oberflächenfiltration ist eine Oberflächenbeschichtung des Filtermaterials durch eine auflaminierte Membran aus expandiertem Polytetraflourethylen bestehend aus einer Vielzahl von Feinstfasern und Kreuzungspunkten, welche besonders vorteilhaft und geeignet ist, langfristig niedrige Differenzdrücke und einen verbesserten Staubabwurf zu gewährleisten.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist die Verwendung von plissierten Materialien für die Filterpatronen aus Kevlar oder Aramid oder Nomex oder Polyimid oder Teflon oder Glasfasern oder ähnlichen hitzebeständigen Filtermaterialien die zur Verbesserung der Oberflächenfiltration und Abreinigungsfähigkeit auch mit ePTFE-Membranen beschichtet sein können wobei Temperaturen bis 250°C sehr gut beherrscht werden. Dabei können bei Standard Patronengrössen 660 × 424 mm bis zu 20 m² Filterfläche realisiert werden. Die denkbare Verwendung von Metallfiltergewebepatronen wurde verworfen, weil die erzielbaren Filterflächen zu gering sind und Membranbeschichtungen nicht erhältlich sind.
Eine Aus führungsform zur Förderung der Vorabscheidung von groben Staubpartikeln und eventuell noch glimmenden Staubpartikeln ist die Luftumlenkung bei Lufteintritt nach unten in Richtung Staubsammelbehälter durch ein Prallblech oder eine andere Umlenkvorrichtung. Dadurch wird eine sehr gleichmässige Filterbeaufschlagung erreicht. Dies führt zu einem stark verbesserten Abreinigungsergebnis, geringerem Filterwiderstand und längerer Filterstandzeit. Durch die Entspannung des Rohgases bei Eintritt in das Filtergehäuse kann an dieser Stelle auch eine gewünschte Kondensation festgestellt werden, mit der Folge, dass die unverbrannten Kohlenwasserstoffe deutlich weniger an der Filteroberfläche auftreten.
Eine Ausführungsform zur Verminderung der Kondensatbildung ist der Einbau einer elektrischen Heizung, welche bei Unterschreitung des Taupunktes aktiviert wird.
Eine Ausführungsform zur Bindung von eventuell anfallendem Kondensat ist die Installation einer Dosiereinheit für die Zugabe von Bindemitteln wie Kalk, Steinmehl oder Ähnlichem. Dabei werden Kondensate gebunden und gemeinsam mit dem Bindemittel an der Oberfläche der Filterpatronen abgeschieden.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Filtergehäuses zur Minimierung von Kondensatbildung ist eine wärmeisolierte Gehäusewandung.
Eine bevorzugte Ausführungsform zur Detektion des Verschmutzungsgrads der Filterelemente ist die Verwendung eines Sensors zur Überwachung des Differenzdrucks zwischen Rohgas- und Reingasbereich. Der Differenzdrucksensor ist elektrisch mit der Filtersteuereinheit verbunden.
Bei Überschreitung eines voreingestellten Differenzdruck-Wertes wird die pneumatische Filterreinigung aktiviert.
Die pneumatische Filterreinigung besteht aus einem Presslufttank der ausserhalb der Filtereinheit installiert ist und mit je Filterelement einem Pressluftventil pneumatisch verbunden ist. Die Pressluftventile sind elektrisch mit der Filtersteuerung verbunden.
Bei Detektion eines zu hohen Differenzdrucks werden die Pressluftventile kurzzeitig einzeln geöffnet und Pressluft aus dem Presslufttank in die Filterelemente reingasseitig geblasen. Der anhaftende Staub wird dadurch gelöst und fällt, der Schwerkraft folgend in den Staubsammelbehälter. Beim nächsten Abreinigungsvorgang wird das nächste Element gereinigt. Durch einzelne Reinigung der Filterelemente und Verwendung von mindestens 2 Filterelementen ist gewährleistet, dass im Falle der Abreinigung keine Rohgasumkehr stattfindet.
Eine Ausführungsform ist die Positionierung der Pressluftventile ausserhalb des Filtergehäuses und Verbindung des Ventilausgangs mit der Reingasöffnung des Filterelementes durch ein Rohr. Dadurch können Ventile verwendet werden, die nicht heissgasbeständig sein müssen.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe auch mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Erfindung sieht hierbei ein eine Feuerungsanlage (2) zur Erzeugung von Energie durch Verbrennung eines Energieträgers wie Biomasse oder andere Feststoffe vor, umfassend eine Feinstaub emittierende Biomasse- oder Festbrennstoff Feuerungsanlagen zum Verbrennen des Energieträgers, wobei Feinstaub enthaltende Abgase entstehen, und ein mit der Feuerungsanlagen gekoppeltes erfindungsgemässes Filtersystem.
Die Feuerungsanlage ist wie folgt aufgebaut: Ein Kessel, bevorzugt ein Biomasse- oder Feststoffbrennkessel verbrennt einen Brennstoff und erzeugt eine staubhaltige Verbrennungsabluft. Die Verbrennungsabluft wird dem Filtersystem zugeführt. Das Filtersystem weist eine Filtereinheit und eine entsprechende Sensorik mit Sensoren und Regelkreis auf. Das Abgas wird durch die Filtereinheit , deren Funktionsweise vorstehend beschrieben ist und verlässt gereinigt die Filtereinheit über den Ausgang und dessen Verbindung zum Ventilator und danach zum Kamin.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt.
1 Einen schematischen Aufbau einer Feuerungsanlage mit einem Filtersystem

1: Filtersystem
2: Kessel
3: Verbindung
4: Filterpatrone
5: Presslufttank
6: Pressluftventil
7: Steuereinheit
8: Staubsammelbehälter
9: Reingasraum
10: Rohgasraum
11: Saugzugventilator
12: Kamin
13: Prallblech

1 zeigt schematisch einen Aufbau einer erfindungsgemässen Feuerungsanlage. Die Feuerungsanlage umfasst einen Kessel zum Verbrennen von Biomasse oder Feststoffen, wobei ein Abgas oder Verbrennungsgas entsteht, welches Feinstaub beinhaltet. Das Abgas aus dem Kessel strömt in eine mit dem Kessel gekoppeltes Filtersystem, in welchem die Abgase von Verunreinigungen wie Staub oder Schmutz gereinigt werden. Das Filtersystem umfasst ein Filtergehäuse mit einem Staubsammelbehälter. Das Filtergehäuse wird von dem Abgas durchströmt. Bei Eintritt in das Filtergehäuse wird der Abgasstrom nach unten umgelenkt. Im Anschluss strömt das Abgas durch die Filterelemente, welche als Filterpatronen ausgebildet sind, und an deren Oberfläche die Feinstäube zurückgehalten werden. Die Filterpatronen sind aus plissiertem Filtergewebe aus Materialien wie Kevlar, Teflon, Polyimid oder Glasfaser ausgebildet.
Weiter umfasst die Filtereinheit eine Steuerungseinheit mit einem Sensor zur Erfassung des Differenzdrucks zwischen Rohgas- und Reingasraum.
Wenn durch den Sensor ein zu hoher Differenzdruck detektiert wird, können die den zusätzlichen Filterwiderstand verursachenden Stäube an der Filteroberfläche abgereinigt werden. Hierzu weist die Filtereinheit eine pneumatische Pressluftfilterreinigung auf. Bei Aktivierung der Filterreinigung werden die Filterelemente einzeln und nacheinander durch Druckluftimpulse von den anhaftenden Stäuben befreit. Diese fallen dann in den Sammelbehälter.
Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschliesslich konstruktiver Verfahrensschritten, können sowohl für sich, als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.

Claims

Filtersystem (1) zur Kopplung an Feuerungsanlagen, insbesondere für Feinstaub emittierende Biomasse- oder Feststoff feuerungsanlagen, umfassend: eine mit der Feuerungsanlage koppelbare, von dem Abgas durchströmbare Filtereinheit mit einem Prallblech zur Abscheidung von groben und evtl. glimmenden Partikeln und einen Auslass zum Ausströmen des gereinigten Abgases, wobei die Filtereinheit (1) als Feinstaub filternder Partikelfilter mit Filterpatronen (4) ausgebildet ist, der Sensoren und eine Steuereinheit zur Überwachung der Filterwiderstandes sowie eine Pressluftabreinigung zur Filterreinigung zur langfristigen Funktionserhaltung aufweist, wobei die Ventile ausserhalb des Filtergehäuses installiert sind.
Filtersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur langfristigen Funktionserhaltung als geeignetes Filtermaterial, welches in einem Filtergehäuse angeordnet ist, ausgebildet ist.
Filtersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das plissierte Filtermaterial der Filterpatronen aus Kevlar, Nomex, Aramid, Polyimid oder Glasfasern besteht.
Filtersystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Filtermaterial der Filterpatronen eine Membran aus expandiertem Polytetraflourethylen (ePTFE) auflaminiert ist.
Filtersystem nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtermedien aus mindestens 2 Filterpatronen mit jeweils 1 Pressluftventil bestehen.
Filtersystem nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im oder ausserhalb des Rohgasraums eine elektrische Heizvorrichtung eingebaut ist, welche bei Unterschreitung des Taupunktes aktiviert wird und so Kondensation entgegenwirkt.
Filtersystem nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bindung von Kondensat, vor der Abgasreinigungsanlage eine Dosieranlage für Zusatzstoffe wie Kalk oder Steinmehl zur kontrollierten Zugabe dieser Stoffe in den Rohgasstrom installiert ist.
Feuerungsanlage zur Erzeugung von Energie durch Verbrennung eines Energieträges wie Biomasse oder anderer Feststoffe mit einem Feinstaub emittierenden Feststoffkessel wie eine Biomasse- oder Feststoffverbrennungsanlage zum Verbrennen des Energieträgers, wobei Feinstaub enthaltende Abgase entstehen, und einem mit der Feuerungsanlage verbundenen Filtersystem nach einem der vorherigen Ansprüche.