DE2540003C3 - Verfahren zur Ablösung eines Filterkuchens, insbesondere für Heißgasfiltration, und Filterapparat zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Ablösung eines Filterkuchens, insbesondere für Heißgasfiltration, und Filterapparat zur Durchführung des Verfahrens

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur diskontinuierlichen Ablösung eines an die Trübseite eines Filtermittels angelagerten Filterkuchens, insbesondere für die Heißgasfiltration, bei dem auf das Filtermittel ein unter Druck stehendes Medium von der Reinseite her einwirkt, wobei sich die Druckbeaufschlagung auf den Filterkuchen fortpflanzt.
Weiterhin betrifft die Erfindung einen Filterapparat zur Durchführung des Verfahrens.
Bei Gas- oder Flüssigkeits-Filterapparaten setzen sich die aus dem zu reinigenden Medium auszufilternden Bestandteile hauptsächlich an der unreinen Seite des Filtermittels ab. Nach einer gewissen Betriebszeit ist die Filtration durch den angelagerten Filterkuchen weitgehend behindert. Es ist bekannt, diesen Filterkuchen beispielsweise durch Abspritzen oder Abblasen von dem Filtermittel abzulösen (DT-AS 14 36 302, DT-OS 03 908). Bei Gasfiltern läßt sich der Filterkuchen dadurch vom Filtermittel beseitigen, daß Druckluft entgegen der Filtrationsnchtung durch das Filtermittel geblasen wird (DT-OS 20 03 908).
Soll dieses Verfahren zur Heißgasfiltration verwendet werden, dann ist es notwendig, das gesamte durch das Filtermittel zu blasende Druckluftvolumen aufzuheizen, da sonst im Filtermittel ein schädlicher Temperaturschock auftritt.
Bei dem Filterannarat nach der DT-AS !4 36 302 wird
in einem reinseitigen Druckkessel Filtrat gesammelt und ■inschließend durch die Filterelemente zurückgedrückt. Eine Vergrößerung des Volumens des Filtrats tritt dabei nicht auf. Die Reinigungswirkung beruht hierbei auf der Rückspülung. Ein derartiger Filterapparat erfordert einen gerätetechnisch großen Aufwand.
Weiterhin sind Rußbläser bekannt (vgl. »Der wirtschaftliche Dampfkesselbetrieb«, VEB Wilhelm-Knapp-Verlag, Halle (Saale), 1954, S. 401, 402), die mit Heißdampf eier Preßluft arbeiten. Solche Rußbläser werden unmittelbar an die zu reinigende Fläche geführt. Die Reinigung erfolgt durch Erosion.
Aufgabe der Erfindung ist es. ein Verfahren genannter Art vorzuschlagen, das eine wirkungsvolle Ablösung des Filterkuchens gewährleistet, ohne daß große Luftvolumina gefördert und erhitzt werden müssen, und das keine aufwendige Vorrichtung voraussetzt.
Erfindungsgemäß wird die genannte Auigabe dadurch gelöst, daß auf der Reinseite des Filtermittels wenigstens eine schlagartig durch Änderung ihres Aggregatszustandes in ihrem Volumen vei ?:rößerbare Ladung bereitgestellt wird, daß die Ladung zur Änderung des Aggregatszustandes im an die Reinseite des Filtermittels angrenzenden Raum freigegeben wird und daß durch die Fr igabe der Ladung ein auf der Änderung des Aggregatszustandes beruhender C ruckstoß auf das gefilterte Medium einwirkt.
Der Druckstoß hat zur Folge, daß der Filterkuchen vom Filtermittel abfällt. Es können hierfür verschiedene physikalische Vorgänge verantwortlich gemacht werden, die alle im gleichen Sinne wirken. Zum einen wird durch den Druckstoß die Strömungsrichtung des Mediums kurzfristig umgekehrt. Weiterhin wird eine Druckwelle erzeugt, die — gegebenenfalls unterstützt durch Reflektionen der Druckwelle an dem Filtermittel — zu einer Erschütterung des Filtermittels führt. Außerdem wirkt die Druckwelle nach Durchwandern des Filtermittels direkt auf den Filterkuchen ein.
Die explosionsartige Wirkungsweise der Ladung läßt sich insbesondere bei niedriger Temperatur des zu filternden Gases, beispielsweise mit Schießpulver oder Treibstoff erreichen.
Bei einem Verfahren zur Filtrierung von Heißgasen wird vorzugsweise als Ladung eine Flüssigkeitsmenge eingesetzt, die vor der Änderung des Aggregatszustandes ein im Vergleich zum Volumen des an die Reinseite angrenzenden Raumes kleines Volumen aufweist. In Ausgestaltung der Erfindung kann die Ladung vor der Freigabe auf ihre Verdampfungstemperatur erwärmt und unter Druck gesetzt werden. Die Freigabe der Ladung erfolgt hierbei dadurch, daß die Flüssigkeit in den an die Reinseite angrenzenden Raum eingedüst wird. Da im Filter normalerweise kein Überdruck vorliegt, dehnt sich die eingedüste Ladung schlagartig auf das Vielfache ihres Volumens aus.
Zur Filtrierung von Heißgas mit einer Temperatur von mehreren 1000C wird vorzugsweise als Ladung Wasser eingesetzt, dessen Temperatur bei oder unter der Heißgastemperatur liegt und dessen Druck über dem Druck des Heißgases im Filterapparat liegt. Beispielsweise beträgt die Heißgastemperatur 9000C und der Wasserdruck 5 atü (etwa 5,89 bar).
Der sich durch die Erfindung ergebende Fortschritt besteht darin, daß durch die Ladung eine Druckwelle erzeugt wird und die Ladung im Filterapparat selbst untergebracht ist und somit einerseits eine Vereinfachung hinsichtlich des Bauaufwands und der Bedienbarkeit gegeben ist und andererseits eine sichere Ablösung des Filterkuchens durch eine gleichmäßige Ausbreitung der Druckwelle gewährleistet ist.
Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel erläutert. Es wird angenommen, daß eine Filteranlage Rauchgas mit einer Temperatur von 5000C filtriert und Wasser mit einem Druck von 5 atü (etwa 5,89 bar) zur Verfügung steht. Als Filtermittel ist ein keramischer Werkstoff vorgesehen. Im reinseitigen Raum des Filters ist ein Siederohr angeordnet, in dem sich das Wasser befindet. Nach ausreichend langer Zeit nimmt das Wasser die Temperatur des filtrierten Rauchgases an.
Im folgenden ist angenommen, daß das Wasser nur seine Sättigungstemperatur bei 5 atü, also 158° C, erreicht. Unter diesen Bedingungen hat Wasser ein spezifisches Volumen von 0,01 mVkg und Dampf 0,32 mVkg.
Es wird nun eine kleine Wassermenge in den reinseitigen Filterraum eingedüst, in dem ein Druck von etwa 0 atü (0,98 bar) besteht.
Hierdurch verdampft das Wasser schlagartig. Es erfolgt eine Volumenvergrößerung des Wassers auf 1,92 mVkg (bei 0 atü und 158° C). Dies bedeutet eine Volumenvergrößerung um den Faktor 1920. Die nötige Verdampfungswärme wird dem Gas und den umgebenden Wänden entnommen.
Die durch eine Aufheizung des Dampfes verursachte weitere Volumenvergrößerung ist in dem obengenannten Faktor nicht berücksichtigt. Sie unterstützt die gewünschte Wirkung.
Durch die schlagartige Volumenvergrößerung der eingedüsten Wassermenge entsteht in dem reinseitigen Raum eine Druckwelle, die sich auf das Filtermittel fortpflanzt und zu einer Absprengung des Filterkuchens führt. Die für die Erzeugung einer ausreichend starken Druckwelle erforderliche Wassermenge hängt von den jeweiligen Temperaturverhältnissen und dem Wärmeinhalt der den reinseitigen Raum umgebenden Wandung und des Gases ab. Darüber hinaus muß das Volumen des reinseitigen Raumes des Filtergeräts und dessen Bauweise berücksichtigt werden.
In der nachfolgenden Beschreibung ist ein in der Zeichnung schematisch dargestellter Filterapparat zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.
Durch eine Zuleitung 1 strömt zu filterndes Gas in eine trübseitige Filterkammer 2. Das Gas durchströmt rohrförmige, einseitig geschlossene Filterelemente 3, an deren Oberfläche sich Festpartikel des zu filternden Gases absetzen. Das Gas gelangt gereinigt in eine reinseitige Filterkammer 4 und verläßt diese durch eine Auslaßleitung S.
Außerhalb der Filterkammern 2 und 4 ist ein Druckkessel 6 angeordnet, der über ein Absperrventil 7 und eine Düse 8 mit der reinseitigen Filterkammer 4 verbunden ist. Vor der Düse 8 ist in der reinseitigen Filterkammer 4 eine Prallplatte 9 angeordnet
In den Druckkessel 6 ist eine im Vergleich zum Volumen der reinseitigen Filterkammer 4 kleine Wassermenge eingefüllt. Sollen die Filterelemente 3 gereinigt werden, dann wird das Absperrventil 7 geöffnet und die Wassermenge mittels Druckluft durch die Düse 8 in die reinseitige Filterkammer 4 eingedüst. Die Wassermenge verdampft schlagartig in der heißen Filterkammer 4. An der heißen Prallplatte verdampfen möglicherweise auftreffende Wassertropfen.
Um zu vermeiden, daß das Wasser vorzeitig in der Düse verdaniDft. wss zu einem Gegendruck £?e£reri die
das Wasser verdüsende Druckluft führen würde, ist die Düse dem Filterapparat gegenüber thermisch isoliert und so angeordnet, daß sie nur wenig in den heißen Filterraum 4 hineinragt. Zusätzlich kann die Düse auch gekühlt werden.
Durch die schlagartige Volumenvergrößerung beim Eindüsen des Wassers lösen sich in der beschriebenen Weise die Festpartikel von den Filterelementen 3 und fallen zu einem Auslaß 10. durch den sie abgezogen werden können.
Bei dem beschriebenen Filterapparat ist weiterhin günstig, daß das Absperrventil 7 außerhalb der Filterkammern angeordnet ist. Es ist dabei einfach zu bedienen und keinen hohen Temperaturen ausgesetzt.
Um die Ausbildung der Druckwelle zu unterstützen, kann der reinseitige Raum verkleinert und/oder der trübseitige Raum vergrößert werden. Durch die Verkleinerung des reinseitigen Raumes bzw. die Vergrößerung des trübseitigen Raumes kann sich die Druckwelle schnell ausbilden und nicht in falscher Richtung verpuffen. Im trübseitigen Raum bildet sich kein Gegendruck aus, der der das Filtermittel beaufschlagenden Druckwelle entscheidend entgegenwirkt. Um dies zu erreichen, kann auch ein Vakuum im trübseitigen Raum erzeugt werden.
Die Ausbildung der Druckwelle läßt sich dadurch begünstigen, daß vor der Freigabe der Ladung ein der reinseitigen Raum abschließendes Absperrorgan geschlossen wird und/oder ein Auslaßorgan des trübseitigen Raumes geöffnet wird. Bei dem in der Figut dargestellten Filterapparat kann hierfür der Auslaß IC geöffnet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich nicht nui bei der Heißgasfiitration, sondern auch bei der Filtratiot von Gasen niedriger Temperatur einsetzen. Es wire dann Schießpulver oder eine ähnliche Ladung verwen det. Darüber hinaus eignet sich das erfindungsgemäßc Verfahren auch für die Flüssigkeitsfiltration.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (21)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur diskontinuierlichen Ablösung eines an die Trübseite eines Filtermittels angelagerten Filterkuchens, insbesondere für die Heißgasfil-(ration, bei dem auf das Filtermittel ein unter Druck stehendes Medium von der Reinseite her einwirkt, wobei sich die Druckbeaufschlagung auf den Filterkuchen fortpflanzt, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Reinseite des Filtermittels <o wenigstens eine schlagartig durch Änderung ihres Aggregatzustandes in ihrem Volumen vergrößerbare Ladung bereitgestellt wird, daß die Ladung zur Änderung ihres Aggregatszustandes im an die Reinseite des Filtermittels angrenzenden Raum freigegeben wird und daß durch die Freigabe der Ladung ein auf der Änderung des Aggregatszustandes beruhender Druckstoß auf das gefilterte Medium einwirkt
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ladung eine Flüssigkeitsmenge eingesetzt wird, die vor der Änderung des Aggregatszustandes ein im Vergleich zum Volumen des an die Reinseite angrenzenden Raumes kleines Volumen aufweist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung vor der Freigabe auf ihre Verdampfungstemperatur erwärmt und/oder unter Druck gesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Freigabe der Ladung durch Eindüsen der Flüssigkeit in den an die Reinseite angrenzenden Raum erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2—4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung von Wasser gebildet ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Filtrierung von Heißgas mit einer Temperatur von mehreren 100° C, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Flüssigkeit bei oder unter der Heißgastemperatur liegt, und daß der Druck der Flüssigkeit über dem Druck des Heißgases liegt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung von einem Lösungsmittel gebildet ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung von einem Treibstoff gebildet ist.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung aus Schießpulver besteht.
10. Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Freigabe der Ladung durch Selbstentzündung erfolgt.
11. Verfahren nach Anspruch 7,8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Freigabe der Ladung durch ein Zündmittel erfolgt.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterdruck vor der Freigabe der Ladung in dem an die Trübseite angrenzenden Raum gegenüber dem in dem an die Reinseite angrenzenden Raum herrschenden Druck verkleinert wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden f>5 Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der an die Trübseite angrenzende Raum gegenüber dem an die Reinseile angrenzenden Raum vergrößert wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Freigabe der Ladung ein Absperrorgan des an die Reinseite angrenzenden Raums geschlossen wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Freigabe der Ladung ein Auslaßorgan des an die Trübseite angrenzenden Raumes geöffnet wird.
16. Filterapparat zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8 und 10 bis 15 mit einer reinseitigen und einer trübseitigen, durch Filterelemente getrennten Filterkammer und einem an die reinseitige Filterkammer über ein Absperrventil angeschlossenen Druckkessel, dadurch gekennzeichnet, daß eine Düse (8) in den reinseitigen Raum (4) mündet, die das aus dem Druckkessel (6) in den reinseitigen Raum (4) in dem Aggregatszustand mit kleinerem Volumen eintretende Medium zersiäubt.
17. Filterapparat nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkessel (6) außerhalb der Filterkammern (2,4) angeordnet ist.
18. Filtei apparat nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (7) außerhalb der Filterkammern (2,4) angeordnet ist.
19. Filterapparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16—18, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Düse in der reinseitigen Filterkammer (4) eine Prallplatte (9) angeordnet ist.
20. Filterapparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16—19, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (8) dem Filterapparat gegenüber thermisch isoliert ist.
21. Filterapparat nach einem der vorhergehenden 16—20, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (8) gekühlt ist.
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