DE4313469C2 - Filter zur Teilchenabscheidung und Verfahren zur Filterreinigung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Filter mit mehreren schicht­ weise angeordneten Rahmen, zwischen denen sich flächenar­ tige Filtermedien befinden und mit mehreren im Rahmen im Abstand voneinander verlaufenden Stütz streben zur Ab­ stützung der jeweiligen Filtermedien, wobei die Rahmen allseitig vollständig plan ausgebildete Dichtflächen auf­ weisen, zwischen denen die Filtermedien durch Flächen­ pressung festklemmbar sind und wobei das Filterrahmenpaket durch Endplatten mittels lösbarer Spannorgane zusammenge­ preßt ist und die Spannorgane außerhalb der Fläche der Filterelemente angeordnet sind sowie ein Verfahren zur Filterabreinigung.

Ein Filter der eingangs genannten Art ist aus der DE 41 28 747 A1 (Refil) bekannt. Dabei werden die untereinander gleich ausgebildeten Rahmen wechselseitig angeordnet, so daß das gasförmige oder flüssige, verunreinigte Durchflußmedium auf der Einströmseite durch Einströmöffnungen jedes Rah­ mens eintritt und auf der Ausströmseite nach Durchdringung des Filtermediums den benachbarten Rahmen verläßt.

Jeder Rahmen enthält zwei zueinander parallel angeordnete Längsrahmenteile und zwei zu diesen rechtwinklig verlau­ fende Querrahmenteile, die zusammen einen rechteckigen oder quadratischen Raum begrenzen. In diesem Raum befindet sich eine Mehrzahl von untereinander parallel und zu den Querrahmenteilen parallel geführten Stützstreben, wobei die Dicke der Querrahmenteile und der Stütz streben vom Längsrahmenteil ausgehend kontinuierlich abnimmt. Durch die wechselseitige Anordnung der Rahmen haben jeweils zwei Rahmen zusammen die gleiche Bauhöhe.

Die Abreinigung derartiger Filter geschieht bei erhöhtem Gegendruck oder durch Saugwirkung in entgegengesetzter Richtung. Dieses hat verfahrenstechnische Nachteile, da der Rohgasstrom zur Abreinigung unterbrochen werden muß, bis der Filter ausreichend gespült ist und der Staub sich im Staubsammler abgesetzt hat.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Fil­ ter der eingangs genannten Art die Abreinigung ohne wesentliche Unter­ brechung des Rohgasstromes kontinuierlich durchführen zu können. Dieses geschieht erfindungsgemäß durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale. Bevorzugte Filter­ varianten sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Der neue Filter arbeitet erfindungsgemäß nach dem Down-flow-Prinzip, so daß der eingetragene Staub nach Abscheidung an den Filteroberflächen und der Rückspülung mittels beispielsweise Druckluft im Rohgasstrom nach unten aus dem Filterpaket und in Richtung Staubsammler befördert wird.

Das Down-flow-Prinzip ist an sich bei anderen Filterarten bekannt, jedoch nicht bei Schwebstoffiltern. So ist aus der WO 89/03720 (MIT) ein Verfahren zur adsorptiven Reini­ gung von Gasen nach dem Cross-flow-Prinzip beschrieben, wobei das Gas durch poröse Schichten gedrückt und dort chemisch gereinigt wird. Wegen der Umsetzung an den chemisch reaktiven Adsorbenzien benötigt das bekannte Verfahren eine längere Verweilzeit an den porösen Wänden des bekannten Filters. So werden beispielsweise chemische Umsetzungen in Form einer Entstickung oder einer Ent­ schwefelung von Kraftwerksabgasen durchgeführt.

Bei abreinigbaren Schwebstoffiltern ist das Cross-flow- Prinzip bzw. das Down-flow-Prinzip bisher nicht angewendet worden, da sich aufgrund der hier üblichen Filterkon­ struktionen nur eine Durchströmung des Filters von unten nach oben in der Praxis verwirklichen ließ. Das Up-flow- Prinzip hat jedoch folgende Nachteile:

Zum Abreinigen muß der Rohgasstrom unterbrochen werden, wozu eine Klappe in der Rohgasleitung geschlossen gestellt wird. Dann kann der beladene Filter mit Druckluft gespült werden, wobei sich der an den Filtermedien anhaftende Staub löst und nach unten in einen Staubsammler fällt. Die Unterbrechung für die Reinigung des Filters dauert min­ destens so lange, daß der Staub aus den Filterelementen herausgedrückt und in den Staubsammler abgerieselt ist.

Während dieser gesamten Abreinigungszeit steht die Filter­ kammer für den Filtrierprozeß nicht zu Verfügung. Deshalb muß für kontinuierlichen Betrieb jede Filteranlage mit mindestens zwei Filterkammern ausgerüstet sein, damit diese im Wechsel gereinigt werden können.

Bei einer Erweiterung von herkömmlichen Schwebstoffilter­ anlagen können diese nur in horizontaler Richtung ausge­ baut werden. Dieses beruht darauf, daß die Richtung der Spülgase stets entgegengesetzt zur Strömungsrichtung der Rohgase ist. Zur Spülung mittels Druckluft muß das gesamte Filtergehäuse geschlossen werden, damit eine ausreichende Reinigungswirkung erzielt wird. Diese bedeutet ferner, daß alle Schwebstoffilter bisher in einem sogenannten "Kammer­ system" installiert wurden.

Durch die neue Anordnung der Filtermedien zwischen kreuz­ weise übereinanderliegenden Rahmen kann erreicht werden, daß der Filtereinsatz nach dem Down-flow-Prinzip arbeitet. Die abgeschiedenen Stäube liegen in vertikal angeordneten Kanälen, die oben und unten offen sind und dadurch während des Betriebes regenerier- und abreinigbar sind.

Die vom Filtermedium gelösten Stäube werden im Rohgasstrom in Richtung Staubaustrag befördert, der sich am unteren Ende der Filterkammer befindet. Es ist möglich, mehrere Filterpakete in vertikaler Richtung übereinander anzuord­ nen.

Das Abreinigen der Filter erfolgt dadurch, daß von der Reingasseite her Spülluft aufgegeben wird und der Staub nach unten und oben aus dem Filterrahmenpaket abgezogen wird, wobei die Spülluft durch den Reingasrahmen ent­ weicht. Es ist besonders vorteilhaft, daß der Staub nach unten aus dem Filter geblasen wird, da er dann unter Ein­ wirkung der Schwerkraft beschleunigt in den Staubsammler fällt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können zum Abreinigen dem normalen Rohgasdruck noch besondere Druckschwankungen überlagert werden, so daß durch den Pulsationseffekt eventuell noch anhaftende Staub aus den Filtermedien gelöst wird. Diese besonders effizient arbei­ tende Filterreinigung ermöglicht es, das Filtersystem nicht nur in horizontaler Richtung, sondern auch in verti­ kaler Richtung zu erweitern, da die Druckunterschiede auch in größerer Entfernung noch ausreichend sind, um den Staub aus den vertikalen Kanälen nach unten in den Staubsammler abrieseln zu lassen.

Vorteilhafterweise ist die Strömungsrichtung des Rohgases zunächst vertikal, wobei sie im Filterelement in eine horizontale Komponente umgelenkt und auf der Reingasseite in einen durchgehenden Schacht zusammengeführt wird. Der Filterboden ist vorzugsweise vertikal an einer Seite des Filterelements angeordnet und kann bei der Verwendung von mehreren Filterelementen als durchgehende vertikale und horizontal erweiterbare Flanschplatte ausgebildet sein.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrere Ausfüh­ rungsbeispiele näher erläutert:

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Filterzelle im Quer­ schnitt dargestellt, wobei der Rohgasstrom in vertikaler Richtung von oben und unten in die Filterzelle eintritt und der Reingasstrom die Filterzelle in horizontaler Rich­ tung flanschseitig verläßt.

Jede Filterzelle besteht aus einer Vielzahl kreuzweise übereinandergelegter Rahmen, die in den Fig. 2 und 3 von ihrem Aufbau her erläutert werden. So ist in Fig. 2 ein erfindungsgemäß gestalteter Rohgasrahmen dargestellt und zwar in Fig. 2.1 in Draufsicht, in Fig. 2.2 in der Seitenansicht und in Fig. 2.3 von der Stirnseite her. Durch die Anordnung der Pfeile ist die Strömungsrichtung von der Rohgasseite her erkennbar, wobei die zu filtrie­ rende Luft durch zwei gegenüberliegende Einströmöffnungen 10a-i und 11a-i in das innere des Rahmens gelangen. Stützstreben 12a-i verhindern den seitlichen Austausch und bilden gleichzeitig Auflageflächen für ein Filtermedium 13, 14, das jeweils beidseitig über jeden Rahmen gelegt wird und durch den umlaufenden Rahmenrand 15a-d dich­ tend gehalten wird.

Fig. 3 zeigt einen Reingasrahmen in Draufsicht, wobei die Pfeilrichtung die Strömungsrichtung innerhalb des Rein­ gasrahmens erkennen läßt. Der Reingasstrom verläßt den Reingasrahmen über Ausströmöffnungen 16a-d, wobei die Anzahl der den Reingasrahmen unterteilenden Stützstreben 17a-d innerhalb weiter Grenzen gewählt werden kann.

Nachdem nun anhand der Einzeldarstellungen in Fig. 2 und 3 der Aufbau von Rohgas- und Reingasrahmen verdeutlicht wurde, kann auf die Gesamtdarstellung in Fig. 1 des erfin­ dungsgemäßen Filters zurückgegriffen werden. Dort ist ein Flanschteil 18 auf der Reingasseite an einem Filterboden 19 befestigt. Der Rohgasrahmen 15 weist vertikal ausge­ richtete Stützstreben 12a-g auf mit jeweils auf gegen­ überliegender Seite angeordneten Einströmöffnungen 10, 11.

Der Reingasrahmen 16 hat horizontal ausgerichtete Stütz­ streben 17, die flanschseitig Ausströmöffnungen 16 bilden. Im mittleren Bereich zeigen die Stützrahmen Kreuzungs­ punkte, zwischen denen die Filtermedien eingespannt sind. An den freien Stellen ist der Strömungsverlauf durch Pfeile angedeutet. Man erkennt, daß das einströmende Roh­ gas nach Durchtritt durch ein Filtermedium rechtwinklig abgelenkt wird und dann zur Reingasseite hin ausströmt.

In Fig. 4 sind mehrere Filterzellen 22, 23 übereinander angeordnet, wobei das Rohgas 20 über einen Einlaßschacht 24 in das Filtergehäuse 25 eintritt und über den Auslaß 21 die Filterkammer als Reingas verläßt. Die Flansche 18a, b sind am Filterboden 19 dichtend befestigt.

Beim Abreinigen des Filtersystems wird der eingehende Rohgasstrom 20 mit einem pulsierenden Druck überlagert und dadurch die auf den Filteroberflächen 26a, b angesammel­ ten Staubpartikel gelöst. Sie werden im Rohgasstrom in Richtung Staubaustrag 28 beschleunigt befördert und rieseln aufgrund der Schwerkraft weiter nach unten in den Staubsammler 27.

Das herkömmliche Verfahren zur Filterreinigung ist wesent­ lich komplizierter und wird anhand von Fig. 5 näher erläu­ tert. Das Rohgas tritt am Einlaß 30 in das Filtersystem 31 ein und wird in der Filterzelle 32 gereinigt. Nach Durch­ tritt durch die Filterzelle 32 verläßt der Reingasstrom 33 am oberen Ende des Filtersystems die Filterkammer 34.

Bei einer Druckluftabreinigung muß zunächst der Einlaß 30 gesperrt werden, damit der Rohgasstrom unterbrochen wird. Dann wird Druckluft über einen Reinigungsbalken 35 auf die Filterzelle geblasen und dadurch der angesammelte Staub. abgedrückt. Es fällt entgegengesetzt zur normalen Strö­ mungsrichtung des Gases nach unten in den Staubsammler 36.

Aus dieser Darstellung wird deutlich, daß für jeden Schwebstoffilterzelle herkömmlicher Bauart eine einzelne Kammer 34 erforderlich ist, da sonst ein kontinuierlicher Betrieb nicht aufrechterhalten werden kann. Der Filterbe­ trieb muß so lange unterbrochen werden, bis der Staub aus der Filterzelle unter Druck herausgeblasen ist und sich im Staubsammler 36 abgesetzt hat. Eine Erweiterung dieses Filterprinzips ist nur in horizontaler Richtung möglich. Andernfalls würde der Staub auf das jeweils vorhergehende Filterelement abrieseln.

Die Vorteile betreffend Müllvermeidung und Wiederverwend­ barkeit der Filterteile bleiben erhalten, wie in der DE 41 28 747 A1 beschrieben.

Bezugszeichenliste

10 Einströmöffnung
11 Einströmöffnung
12 Stützstreben
13 Filtermedium
14 Filtermedium
15 Rahmenrand/Rohgasrahmen
16 Ausströmöffnung/Reingasrahmen
17 Stützstreben
18 Flanschteil
19 Filterboden
20 Rohgas/Rohgasstrom
21 Auslaß/Reingasstrom
22 Filterzelle bzw. Filterrahmenpaket oben
23 Filterzelle bzw. Filterrahmenpaket unten
24 Einlaßschacht
25 Filtergehäuse
26 Filteroberfläche
27 Staubsammler
28 Staubaustrag
30 Einlaß
31 Filtersystem
32 Filterzelle
33 Reingasstrom
34 Filterkammer
35 Reinigungsbalken
36 Staubsammler

Claims (9)

1. Filter zur Teilchenabscheidung mit mehreren schicht­ weise angeordneten Rahmen, zwischen denen sich flä­ chenartige Filtermedien befinden und mit mehreren im Rahmen im Abstand voneinander verlaufenden Stützstre­ ben zur Abstützung der jeweiligen Filtermedien, wobei die Rahmen allseitig vollständig plan ausgebildete Dichtflächen aufweisen, zwischen denen die Filter­ medien durch Flächenpressung festklemmbar sind und wobei das Filterrahmenpaket durch Endplatten mittels lösbare Spannorgane zusammengepreßt ist und die Spann­ organe außerhalb der Fläche der Filterelemente ange­ ordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei unterschiedliche Rahmentypen verwendet wer­ den, bestehend aus einem Rohgasrahmen mit gegenüber­ liegenden Einströmöffnungen und einem Reingasrahmen mit an einer Seite angeordneten Ausströmöffnungen, wobei der Rohgasrahmen und der Reingasrahmen abwech­ selnd übereinander mit dazwischenliegenden Dichtmedien zu dem Filterrahmenpaket verbunden sind und die Aus­ strömöffnungen des Reingasrahmens rechtwinklig in bezug auf die Einströmöffnungen des Rohgasrahmens angeordnet sind.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnungen des Reingasrahmens auf der selben Seite des Filterrahmenpakets übereinander ange­ ordnet sind.

3. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohgasrahmen gegenüberliegende Ein- und Aus­ trittsöffnungen aufweist.

4. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im Abstand zueinander verlaufenden Stützstre­ ben der Rohgasrahmen und der Reingasrahmen jeweils kreuzweise übereinanderliegen.

5. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände zwischen den Stützstreben im gesamten Filterrahmenpaket gleich ausgebildet sind.

6. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das Filterrahmenpaket in einem Filtergehäuse ange­ ordnet ist, das im oberen und unteren Bereich einen Rohgaseintritt aufweist,
daß mindestens ein Filterrahmenpaket mit vertikal angeordneten Eintrittsöffnungen und zur Reingasseite hin orientierten Ausströmöffnungen beidseits zugäng­ lich im Rohgasstrom angeordnet ist.

7. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterrahmenpaket in einem Filtergehäuse ange­ ordnet ist, das im oberen Bereich einen Rohgaseintritt und im unteren Bereich einen Staubaustrag aufweist, wobei seitlich ein Abzug für das Reingas vorgesehen ist.

8. Verfahren zum Abreinigen von Filtern, die mit mehreren schichtweise angeordneten Rahmen ausgerüstet sind, zwischen denen sich flächenartige Filtermedien befin­ den und mit mehreren im Rahmen im Abstand voneinander verlaufenden Stützstreben zur Abstützung der jewei­ ligen Filtermedien nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von der Reingasseite her abschnittsweise Spülluft aufgegeben wird und der Staub nach unten und oben aus dem Filterrahmen­ paket abgezogen wird, wobei die Spülluft durch den Reingasrahmen entweicht.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß von der Rohgasseite her Spülluft aufgegeben wird und der Staub nach unten aus dem Filterrahmenpaket ausgetragen wird.