DE3879639T2

DE3879639T2 - Filterelement und -vorrichtung.

Info

Publication number: DE3879639T2
Application number: DE8888120429T
Authority: DE
Inventors: Kurt Hans Wyss
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1987-12-07
Filing date: 1988-12-07
Publication date: 1993-08-26
Anticipated expiration: 2008-12-08
Also published as: JP2694214B2; EP0319949A3; KR890009448A; DE3879639D1; CA1318608C; KR970001434B1; EP0319949B1; US4861353A; JPH01189317A; EP0319949A2

Description

Die Erfindung befaßt sich mit dem Gebiet des Filterns Von Gasen, welche mitgeführte Partikel enthalten. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Element in einer Filteranordnung der Art von Filteranordnungen, welche bekannt sind als sogenannte "Außenbeutel" Filtereinrichtungen, sie bezieht sich auf Einrichtungen, welche ein solches Element enthalten und auf ein Verfahren zum Filtern von Gasen unter Einsatz einer Anordnung, welches das Element enthält. Die Erfindung vergrößert die Standzeit von Filtern, welche zum Filtern von Gasen eingesetzt werden, welche mitgeführte Partikel enthalten.

Hintergrund der Erfindung

Eine in großem Umfang im Handel eingesetzte Auslegung zum Entfernen von teilchenförmigen Stoffen (Staub) aus Gasströmen nutzt ein Verfahren, welches bezeichnet wird als "Außenbeutel" Staubsammelprinzip. Bei dieser Auslegung strömt Staub enthaltendes Gas in einen großen Raum, welcher eine Mehrzahl von langen, im wesentlichen zylindrischen Filterbeuteln enthält, wobei jeder Beutel mit seinem ringförmigen Oberteil hängend angeordnet ist. Ein zylindrischer Drahtkäfig stützt den Beutel im Innern und verhindert, daß der Filterbeutel sich zusammenfaltet, wenn das Gas in diesen einströmt. Der Staub wird um die Außenseite des Beutels gesammelt, während das gereinigte Gas in und durch den Beutel und aus demselben an der Oberseite des Beutels aufsteigt, und in Reinluft-Auslaßleitungen gelangt. Der auf der Außenseitenfläche des Beutels gesammelte Staub wird periodisch dadurch entfernt, daß man im Bruchteil einer Sekunde einen Gegenstromimpuls von Druckluft in das Oberteil des Beutels einleitet. Die Druckluft bewegt sich entlang der Längserstreckung des Beutels nach unten und bewirkt, daß sich dieser expandiert. Wenn der Impuls der Gegenstromluft gestoppt wird, zieht sich der Beutel gegen den zylindrischen Drahtstützkäfig zusammen. Das Expandieren und Zusammenziehen des Beutels bewirkt, daß die gesammelten Partikel vom Beutel abfallen und gesammelt werden können. Die Impulse der Gegenstromluft können auch bewirken, daß der Beutel "wächst" (eine Vergrößerung der Oberfläche des Textilmaterials) über eine Anzahl von Zyklen hinweg. Das Zusammenziehen gegen den Käfig bewirkt, daß der Beutel verschleißt, und das Verschleißen wird umso schwerwiegender, je stärker der Beutel irreversibel wächst. Der Impuls der Gegenstromluft wird üblicherweise auf eine Reihe von Beuteln gleichzeitig in einer Abfolge gerichtet, so daß der Hauptstrom der Staub enthaltenden Luft in dem Beutelgehäuse und der Reinluftstrom von demselben nicht unterbrochen werden.
Es ist bekannt, Filter für "Außenbeutel"-Filtereinrichtungen aus Poly(m-phenylenisophthalamid) herzustellen - siehe US-A 4,536,439 von Forsten oder aus Poly(tetrafluorethylen), oder Glasfaser oder Mischungen von diesen und anderen Fasern herzustellen - siehe US-A 4,361,619 von Forsten et a.
Verschiedene Einrichtungen sind in der Vergangenheit vorgeschlagen, um die Standzeit der Filter zu erhöhen. Beispielsweise wurde vorgeschlagen, die Filter dicker auszulegen, so daß es länger dauert, bis sie auf Grund des Verschleisses unbrauchbar werden, und es wurde vorgeschlagen, den Luftimpuls, welcher in den Filterbeutel gerichtet wird, um die Teilchen abzuschütteln, durch einen mit vielen Perforationen versehenen, hohlen Metallzylinder zu richten, welcher sich im Innern des Filterbeutels befindet. Dieses letztgenannte System ist im Handel als"Staclean"- Diffusersystem bekannt.

Beschreibung der Erfindung

Es wurde nunmehr gefunden, daß sich die Standzeit eines Filters dadurch erhöhen läßt, daß der Verschleiß zwischen dem Filter und dem Drahtkäfig herabgesetzt wird, welcher den Filter stützt, indem zuerst der Käfig mit einem stark gasdurchlässigen, rohrförmigen Textilmaterial aus fadenförmigem Poly(tetrafluorethylen) (manchmal nachstehend auch bezeichnet mit PTFE) bedeckt wird, und daß dann der rohrförmige Filterbeutel auf die übliche Weise eingesetzt wird.
Das rohrförmige Textilmaterial aus fadenförmigem Poly(tetrafluorethylen) setzt den Verschleiß auf zwei unterschiedliche Weisen herab. Zum einen dient es dazu, einen direkten Kontakt von Metallfilter zu verhindern und zum andern wird das Ausmaß verkleinert, um welches der Filter durch das zu filternde Gas in den Zwischenräumen des Stützkäfigs zusammengedrückt wird. Auf diese Weise wird der Verschleiß vermindert und der Filter neigt weniger zu einer Streckung durch den Druck von dem zu filternden Gas.
Das rohrförmige Poly(tetrafluorethylen)-Textilelement nach der Erfindung behindert im wesentlichen den Gasstrom nicht, d.h. es hat eine Gasdurchlässigkeit von wenigstens 1000 ft³ pro ft² pro Minute, gemessen mit einem Druck von 1/2 inch Wassersäule (wenigstens 300 m³ pro m² pro Minute bei einem Druck von 1 cm Wassersäule) . Vorzugsweise hat das rohrförmige Textilelement ein Grundgewicht von etwa 2 bis etwa 6 oz pro sq yd. (etwa 68 bis etwa 204 g/m²) . Das rohrförmige Element kann aus Poly(tetrafluorethylen)-Monofilamenten oder einem Multifilamentgarn hergestellt sein. Die rohrförmigen Elemente, welche aus Monofilamenten hergestellt sind, enthalten Filamente mit einer linearen Dichte von etwa 100 mg (110 decitex) und größer, während die rohrförmigen Elemente, die aus Multifilamentgarnen hergestellt sind, Fasern mit einem Denier pro Filament von weniger als 100 enthalten, und die Garne eine lineare Dichte von 200 bis 2000 Denier, von 220 bis 2200 Decitex, haben.
Die Filteranordnung, welche die Poly(tetrafluorethylen)-Elemente umfaßt, weist den Stützkäfig, das PTFE-Element und den Filterbeutel auf. Der Stützkäfig kann aus einem eisenhaltigen Metall ausgebildet sein, d.h. von Weichstahlstäben oder Stäben aus rostfreiem Stahl oder einem Stahl ausgebildet sein, welcher mit einem chemisch beständigen Überzug versehen ist - andere abriebbständige Metalle und Metallegierungen können ebenfalls eingesetzt werden. Der Filterbeutel kann auf an sich bekannte Weise ausgelegt sein und es kann sich beispielsweise um PTFE-Beutel, Poly (m-phenylenisophthalamid)-Beutel, Beutel aus Mischungen von PTFE und Glasfasern, Acrylfaserbeutel, Beutel aus Polyphenylensulfidfasern, Beutel aus Glasfaseraufhäufungen, welche abriebbeständige Überzüge haben, gebildet werden, wobei es sich beispielsweise um Polyfluorkohlenstoffüberzüge handeln kann. Siehe hierzu US-A-4,361,619 von Forsten et al. Diese Filterbeutel können mit oder ohne Stützarmierungen hergestellt sein. Der spezielle Filterbeutel, welcher in Verbindung mit dem rohrförmigen Element eingesetzt wird, hängt von den jeweiligen zu filternden Gasen ab, sowie von der Zusammensetzung und Größe der zu entfernenden Teilchen ab und von der Temperatur des Gases sowie weiterer Einflußgrößen.
Die rohrförmigen Textilelemente können mit Hilfe eines Rundwirkverfahrens hergestellt werden, um ein offenes Maschenbild oder eine netzähnliche Struktur zu haben, oder die rohrförmigen Elemente können dadurch hergestellt werden, daß ein offenes Textilflächengebilde zu einer zylindrischen (rohrförmigen) Gestalt zusammengenäht wird.
Der rohrförmige PTFE-Textilelement kann aus Monofilamenten, d.h. Filamenten, die ein Denier von wenigstens 100 (Decitex von wenigstens 110) haben, oder aus Multifilamentgarnen hergestellt sein, bei denen die Garne aus Filamenten zusammengesetzt sind, welche ein Denier von weniger als 100 (Decitex von weniger als 110) haben. Wenn Multifilamentgarne eingesetzt werden, sollten die Garne ein Denier im Bereich von etwa 200 bis 2000 (Decitex von etwa 220 bis 2200) haben.
Das rohrförmige Textilgebilde aus PTFE sollte ein Gewicht in dem Bereich von etwa 2 bis 6 oz pro yd² (etwa 68 bis 204 g/m²) haben.

Beispiel

Ein Filterkäfig mit einer Länge von 95 inches (241 cm) und einem Durchmesser von 4,75 inches (12,1 cm), hergestellt aus 10 Drähten (4 mm Durchmesser) , die in regelmäßigen Abständen (1,5 inch = 3,8 cm Abstand) angeordnet waren, die in Längsrichtung des Käfigs verlaufen, sowie aus regelmäßig beabstandeten Ringen (4 inches = 10 cm Abstand), wurde passend mit einem rohrförmigen gewirkten Textilgebilde aus Poly(tetrafluorethylen) versehen, hergestellt aus einem Garn mit einer linearen Dichte von 1800 Denier (1980 Decitex) . Das Textilgebilde hatte ein Gewicht von etwa 150 g/m² Das textile Gebilde hatte eine Luftdurchlässigkeit von etwa 100 ft³ pro ft² pro Minute bei einem Druck von 1/2 inch Wassersäule (etwa 300 m³ pro m² pro Minute und einem Druck von 1 cm Wassersäule) Das rohrförmige Textilgebilde war etwa 20% größer im Durchmesser als der Käfig. Der Käfig wurde in das rohrförmige Textilgebilde eingesetzt. Das Textilgebilde wurde an dem Käfig mit Hilfe einex Fixierrings an der Oberseite des Käfigs angebracht, und das untere Ende des rohrförmigen Textilgebildes erstreckte sich über den Käfig hinaus und war zu einem Knoten gebunden. Das rohrförmige Textilgebilde wurde dann auf 300ºC 1 Stunde lang erwärmt. Hierdurch wurde bewirkt, daß der Schlauch geschrumpft wurde und die Abmessungen des Käfigs annimmt. Ein Standardfilterbeutel wurde dann über das schlauchförmige Textilgebilde gelegt und die Anordnung wurde bei Gasfiltertests untersucht, wobei periodische interne Gasimpulse zum Entfernen der teilchenförmigen Stoffe von der Außenfläche des Beutels gegen die Steueranordnung gerichtet wurden, welche nicht das schlauchförmige Poly(tetrafluorethylen)-Textilgebilde enthielten. Die Anordnung, welche das schlauchförmige Poly(tetrafluorethylen)-Textilgebilde enthält, war den Steueranordnungen überlegen. Auch war es wenigstens so gut wie jede speziell ausgelegte Anordnung, die getestet wurde, wobei solche Anordnungen mitumfaßt sind, welche Innenluftdiffusereinrichtungen haben und Anordnungen, welche spezielle Käfige haben, die eine große Anzahl von Längsdrähten und eine größere Anzahl von regelmäßig in Abständen angeordneten Längen haben.

Claims

1. Rohrförmiges Textilmaterial aus fadenförmigem Poly(tetrafluorethylen), welches zum Aufschrumpfen über einem Filterstützkäfig einer Außen-Beutelfiltervorrichtung geeignet ist und welches zwischen dem Filterstützkäfig und einem flexiblen Filterbeutel einer solchen Vorrichtung anordenbar ist, wobei das rohrförmige Textilmaterial eine Luftdurchlässigkeit von größer als 300 m³ pro m² pro Minute bei einem Druck von 1 cm Wassersäule hat.

2. Rohrförmiges Textilmaterial nach Anspruch 1, welches ein Gewicht im Bereich von 68 bis 204 g/m² hat.

3. Rohrförmiges Textilmaterial nach Anspruch 1, bei dem das Poly(tetrafluorethylen) des Textilmaterials in Form von Monofilamenten vorliegt, welche ein Decitex von wenigstens 110 haben.

4. Rohrförmiges Textilmaterial nach Anspruch 1, bei dem das Poly(tetrafluorethylen) des Textilmaterials als ein Multifilamentgarn vorliegt, und die Filamente des Garns ein Decitex von weniger 110 haben.

5. Außen-Beutelfiltervorrichtung zum Filtern von heißen Gasen, welche teilchenförmige Stoffe enthalten, welche einen Filterstützkäfig, einen flexiblen Filterbeutel und ein rohrförmiges Textilmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4 aufweist, wobei das rohrförmige Textilmaterial die Abmessungen des Käfigs bedeckt und dieselben annimmt, und wobei der flexible Filterbeutel auf dem rohrförmigen Textilmaterial angeordnet ist.

6. Verfahren zum Filtern von heißen Gasen, welche teilchenförmige Stoffe enthalten, unter Einsatz einer Außen-Beutelfiltervorrichtung nach Anspruch 5, bei dem der Filterbeutel gebogen wird und die teilchenförmigen Stoffe von der Außenfläche des Filterbeutels dadurch entfernt werden, daß pulsierende Gasstrahlen im Inneren des Filterstützkäfigs freigesetzt werden.