DE3644986A1

DE3644986A1 - Verfahren zur verminderung der staubbelastung von filtersystemen

Info

Publication number: DE3644986A1
Application number: DE19863644986
Authority: DE
Inventors: Rudolf Martin Dipl Ing Schmid
Original assignee: Schmid rudolf Martin dipl-Ing
Current assignee: SCHMID, RUDOLF MARTIN, DIPL.-ING. (FH), 7201 DUERB
Priority date: 1986-10-15
Filing date: 1986-10-15
Publication date: 1988-06-30

Description

1. Stand der Technik

Selbstreinigende Filtersysteme gibt es seit mehreren Jahren, auch in der Anwendung beispielsweise für den Lufteintritt bei Gasturbinen.

Sie werden überwiegend durch pulse-jet-cleaning, also durch Erzeugung von Überschallwellen gereinigt, neuerdings auch durch Düsenstrahlen mit Absaugung in liegender Anordnung. Es hat sich gezeigt, daß die Effektivität der Reinigung durch Anwendung von Überschallwellen, als auch bei Fehlen einer Absaugung der abgelösten Staubteilchen, zu wünschen übrig läßt, weil durch die Rezirkulation von abgereinigtem und fallendem Staub ein Teil der Partikel ab einer bestimm ten Fallhöhe wieder angesaugt wird und das Filter erneut be aufschlagt. Dadurch wird sowohl die Standzeit des Filters verkürzt und die notwendigen Reinigungszyklen vergrößert. Beides vermindert die Wirtschaftlichkeit der auf dieser Basis arbeitenden Filtersysteme.

Insgesamt ergeben sich folgende Nachteile:

1.1 die benötigte sehr große Filterfläche, insbesondere durch die Rezirkulation des Staubes und hervorgerufen durch tote Winkel bei der Faltung des Filtermediums - sternförmig bei Filterpatronen - führt zu erheblichem Platzbedarf für die zu filternden gasförmigen Medien, d. h. auch zu hohen Anlagekosten.
1.2 Die notwendige Stahl-Stützkonstruktion wird sehr aufwen dig. Das gesamte Filtersystem - Filterhaus - wird sehr teuer.
1.3 Die Ausreinigung der sich, im Falle der Anwendung von Filterpanels in sehr spitzen Winkel gegenüberstehenden Filterflächen, erfolgt schon wegen der ungünstigen Geo metrie sehr schlecht. Der bleibende Druckverlust erhöht sich im Laufe der Betriebsdauer.
1.4 In Wüstengegenden, eines der Gebiete, in denen eine Selbstreinigung unabdingbar ist, steht kaum geschultes Personal zur Verfügung. Deswegen ist das Reinigungssy stem mit Magnetventilen, elektronischer Steuerung usw., deren Teile sich auch noch im Freien befinden, sehr an fällig und wird kaum gewartet. Die Ausfallwahrscheinlichkeit ist deswegen sehr groß. Die Folge davon ist ein Zusetzen der Filter in kürzester Zeit (bei Sandstrum innerhalb von 30 min.) und der Ausfall des gesamten Kraftwerkes durch automatisches Abschalten.
1.5 Die unter Ziffer 1.1 geschilderten Vorgänge führen zu einem bleibenden Druckverlust-Anstieg, da die Reinigungs zyklen eine restlose Entfernung der Staubpartikel nicht mehr gewährleisten können. Dies wirkt sich in einer Minderung der Gasturbinenleistung aus.
1.6 Im wesentlichen sind die Filtermodule in waagrechter Wei se, sogar in mehreren Etagen übereinander angeordnet. Da mit befindet sich der abgereinigte Staub je nach Partikel größe im Schwebezustand und wird durch die aufsteigende Ansaugströmung wieder hochgetragen und geht so zwangsläufig - eben wegen dieser Anordnung, die deshalb nachteilig ist - den Weg wieder zurück in das Filtersystem.

2. Vorschläge zur Verbesserung

Es ist bekannt, daß Staubpartikel sich je nach Größe über die Höhe verteilen, wobei sich die Kleinsten in größeren Höhen befinden.

Weiter wurde ermittelt, daß Sand- und Staubstürme eine Konzentrationsverteilung der Sand- bzw. der Staubparti kel erzeugen, die mit der Höhe ab 6 m stark abnimmt, et wa auf ¹/₃ des Wertes am Boden.

Siehe Fig. 1 - Funktion k = f(H).

Erfindungsgemäß wird,

2.1 die Zuluftführung durch einen - je nach Anordnung ring förmigen, geraden oder rechteckigen - Umlenkkragen (2), der einen Luftwirbel (4) auf der Luv-Seite erzeugt, so gesteuert, daß dadurch, wie im Strömungsbild (4), Luft wirbel (4), Stromfaden (3) und höchster Stromfaden (5) - Fig. 1 - gezeigt, eine Überhöhung der Zuströ mung stattfindet.
Der Umlenkkragen (2) hat einen Abstand a vom Lufteintritts filter (1) und eine Höhe h. Die Höhe h ist im maximalen Fall ¹/₃ bis ²/₅ der Gesamthöhe des Filters (1), der Ab stand a bestimmt sich etwa nach a = 0,4 h.
Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß Staubpartikel mit der Konzentration der größeren Höhe - und zwar h + x - in den Filter gelangen.
Das erfindungsgemäße Ergebnis zeigt die Graphik nebenan - Fig. 1 -. Verglichen mit dem Filter ohne Umlaufkragen, entsprechend den Konzentrationen an den Stellen (8) und (9), ergibt die neue Anordnung eine Konzentration ent sprechend den Stellen (6) und (7).
Die Gesamtkonzentration, die auf die Filter einwirkt, hat dementsprechend im Mittel auf die Hälfte abgenommen, d. h. die Standzeit zwischen zwei Reinigungszyklen vergrößert sich auf das Doppelte oder, bei gleicher Standzeit bzw. bei gleicher Staub-Endbelastung kann die Filterfläche stark reduziert werden.
2.2 Das Filtersystem (1) wird als Vieleck, Zylinder oder als Filterwand mit senkrechten Filtermodulen ausgeführt und steht als Ganzes senkrecht, s daß sich der größte Teil des Filtersystems (1) in der Zone niedriger Staubkonzen tration befindet - Fig. 1 -.
Insgesamt ergibt die Kombination ein Verfahren für die Luftfilterung, mit dem mit einfachsten Mitteln eine Mindesreduktion der Filterfläche auf ²/₃ gegenüber den bisher bekannten Systemen erzielt wird.

Claims

1. Verfahren zur Verminderung der Staubbelastung von Filtersy stemen, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu einer Höhe von etwa 40% des Lufteintrittes ein Umlenkkragen angeordnet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen so ausgebildet ist, daß ein stehender Luftwirbel erzeugt wird, der eine Zuströmüberhöhung des Lufteintritts in das Filtersystem er zeugt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend der durch die Zuströmüberhöhung verursachten rapiden Abnahme der Staubkonzentration mit der Höhe eine Abnahme der Staubbelastung der Filter erfolgt und dementsprechend die Filterfläche bei gleicher Standzeit verkleinert wird.