DE4331447C1 - Filternder Abscheider - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen filternden Abscheider, des­ sen Gehäuse durch eine mit Durchbrechungen versehene Trennwand in einen die Filterelemente aufnehmenden Rohgasraum, dem ein Verteilkanal vorgeschaltet ist, sowie einen Reingasraum mit min­ destens zwei voneinander getrennten Kammern unterteilt ist, wo­ bei jeder Kammer eine Vorrichtung zur Entfernung der Partikel­ schicht zugeordnet ist, die sich während der Filtrierphase auf der Anströmseite der zu einer Kammer gehörenden Filterelemente angelagert hat, wobei jede Kammer an einen Reingas-Sammelkanal mittels jeweils eines Sperrorganes absperrbar angeschlossen ist und für jedes Sperrorgan ein Stellantrieb vorgesehen ist, und wobei die Stellantriebe von einer Steuereinrichtung so gesteuert werden, daß das betreffende Sperrorgan zur Einleitung der Fil­ trierphase geöffnet und vor Beginn der Partikelschichtentfernung geschlossen wird.

Bei in Kammern unterteilten filternden Abscheidern, wie z. B. dem in der deutschen Patentschrift DE 33 41 065 C2 beschriebe­ nen, ist der Restpartikelgehalt im Reingas im allgemeinen rela­ tiv niedrig. Dabei sind jedoch periodisch auftretende, über dem zeitlich gemittelten Durchschnittswert liegende höhere Rest­ partikelgehalte vorhanden. Besonders hoch ist der Restpartikel­ gehalt im Reingas hinter einer Kammer eines filternden Abschei­ ders dieser Art unmittelbar nach der Wiedereinleitung der Fil­ trierphase.

Die Ursache für diese bei filternden Abscheidern mit kammerweiser Partikelschichtentfernung im allgemeinen vorhandene Schwäche besteht darin, daß die vom Gas mitgeführten Partikel auf der Anströmseite der Filterelemente im Verlauf der Filtrier­ phase einer Kammer eine ständig anwachsende Partikelschicht bil­ den und das zu reinigende Gas nach dem Aufbau einer Partikel­ schicht nicht nur das Filtermaterial, sondern auch die wie ein Vorfilter wirkende Partikelschicht durchströmt, wodurch sich der Restpartikelgehalt im Reingas hinter der betreffenden Kammer mit zunehmender Schichtdicke verringert. Zeitlich parallel mit der Zunahme der Partikelschicht verringert sich nach der Partikel­ schichtentfernung die anfangs etwa dreifach über dem zeitlichen Durchschnittswert liegende Anströmgeschwindigkeit zu den der betreffenden Kammer zugeordneten Filterelemente bis zu einem Wert, der die Entfernung der Partikelschicht erforderlich werden läßt. Die Partikelschichtentfernung erfolgt nach Unterbrechung der Gaszuströmung zu der betreffenden Kammer.

Anschließend wird die jeweilige Kammer durch Öffnen des Sperrorgans ohne Unter­ brechung der Öffnungsbewegung wieder mit dem Reingas-Sammelkanal verbunden. Die Filterelemente der Kammer werden danach zunächst vom zu reinigenden Gas mit erheblich größerer Geschwindigkeit durchströmt als dies der Fall ist, nachdem sich auf dem Filtermaterial wieder eine Anfangspartikelschicht angelagert hat. Als Folge der vorübergehend fehlenden Anfangspar­ tikelschicht und der bis zum dreifachen Wert über dem Durch­ schnitt liegenden Anströmgeschwindigkeit hat die betreffende Kammer eine Zeit lang einen erheblich geringeren Abscheidegrad für Partikel gegenüber dem Abscheidegrad der anderen Kammern, wodurch der Abscheidegrad des filternden Abscheiders sich insge­ samt verschlechtert.

Die Patentschrift DD 222 785 beschreibt einen in Kammern un­ terteilten filternden Abscheider, bei dem jede Kammer außer an einen Reingas-Sammelkanal zusätzlich an einen Spülgaskanal mit­ tels jeweils einem Sperrorgan absperrbar angeschlossen ist. Beide einer Kammer zugeordneten Sperrorgane werden zwecks Ein­ leitung und Durchführung der Partikelentfernung sowie zwecks Einleitung der Filtrierphase von einem Steuergerät gesteuert, mit dessen Hilfe das Öffnen und Schließen der beiden Sperrorgane mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten erfolgt, um bei hohen Differenzdrücken am Filtermaterial eine schonende Behandlung desselben zu ermöglichen und dessen Standzeit zu verlängern. Diese konstruktiv als Folge der Verwendung eines Spülgaskanals und zweier Sperrorgane pro Kammer aufwendige Vorrichtung gestat­ tet es nicht, nach Entfernung der Partikelschicht von den Fil­ terelementen einer Kammer und nach Einleitung der Filtrierphase der Kammer die zunächst sich einstellende Erhöhung des Restpar­ tikelgehaltes im Reingas hinter der betreffenden Kammer zu ver­ hindern ohne unwirtschaftliche Vergrößerung der Abgasmenge durch länger andauernde Zumischung von Spülgas.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, die Erhöhung des Restpartikelgehaltes im Reingas unter Beachtung wirtschaft­ licher Aspekte hinter einem in Kammern unterteilten filternden Abscheider zu vermeiden, die dadurch entsteht, daß zu Beginn ei­ ner neuen Filtrierphase der Filterelemente einer Kammer der Restpartikelgehalt im aus dieser Kammer ausströmenden Reingas überdurchschnittlich hoch liegt und dadurch der Partikelabschei­ degrad des gesamten filternden Abscheiders verringert wird.

Diese Aufgabe wird bei einem filternden Abscheider der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß die Steuervorrichtung so aus­ gebildet ist, daß ein zeitlich verzögertes Öffnen des jeweiligen Sperrorganes in wenigstens einem Teilschritt bis zum Erreichen einer Zwischenstopposition erfolgt und das Sperrorgan anschlie­ ßend weiter geöffnet wird.

Wie Untersuchungen an Pilotanlagen ergaben, ist es möglich, die Erhöhung des Restpartikelgehaltes im Reingas nach der Partikel­ schichtentfernung beim Wiederöffnen des Sperrorgans einer Kammer weitgehend zu vermeiden, wenn das Sperrorgan zunächst benutzt wird, um die die Kammer durchströmende Gasmenge für eine ausrei­ chend lange Zeit gegenüber der Gasmenge zu reduzieren, die sich bei einer zügigen, vollständigen Öffnung des Sperrorgans ein­ stellt. Auf diese Weise ist es möglich, bei reduzierter Anström­ geschwindigkeit eine Anfangspartikelschicht auf den der Kammer zugeordneten Filterelementen bis zu dem Zeitpunkt anzulagern, von dem ab die Anfangspartikelschicht einen ausreichenden Bei­ trag für die Verringerung des Restpartikelgehaltes im Reingas hinter der Kammer leistet. Beträgt z. B. die Druckdifferenz des Gases zwischen Rohgasverteilkanal und Reingas-Sammelkanal 150 mm WS, wird mit Hilfe der erfindungsgemäßem Steuervorrichtung das Sperrorgan z. B. in einem oder mehreren aufeinander folgenden Teilschritten nur geöffnet bis zum Erreichen einer Zwischenstop- Position, bei der sich für die Umströmung des Sperrorgans eine Druckdifferenz von z. B. 100 mm WS einstellt. Es verbleibt dann eine Druckdifferenz von ca. 50 mm WS für die Durchströmung der Filterelemente. Die sich dabei einstellende Anströmgeschwin­ digkeit vor dem Filtermaterial der Filterelemente liegt dann in etwa im Bereich der durchschnittlichen Anströmgeschwindigkeit sämtlicher in der Filtrierphase befindlichen Filterelemente des filternden Abscheiders. Die Anfangspartikelschicht bildet sich damit unter Durchströmungsbedingungen des Filtermaterials, die zu einer wesentlichen Reduzierung des Restpartikelgehaltes ge­ genüber dem Wert führen, der sich hinter diesen Filterelementen einstellen würde, wenn eine vorübergehende Reduzierung der die Kammer durchströmenden Gasmenge mittels einer nur teilweisen Öffnung des Sperrorgans nicht vorgenommen würde.

Als Stellantrieb kommen im wesentlichen in Betracht entweder ein Getriebemotor oder ein mittels Luft bzw. Fluid bewegter, in ei­ nem Zylinder geführter Stellkolben.

Die in vielen Anwendungsfällen aufgrund bekannter Betriebsdaten und in der Praxis gemachter Erfahrungen zwecks Optimierung des Abscheidegrades des filternden Abscheiders vorab bestimmbare Zwischenstop-Position beim Öffnen des Sperrorgans wird von einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung z. B. herbeigeführt mit Hilfe zweier Zeituhren, von denen eine den Stellantrieb für die entsprechend ermittelte Zeitspanne an die Energiezuleitung mit Hilfe des Einschalters anschließt und nach Ablauf der einge­ stellten Zeitspanne den Ausschalter betätigt und die zweite Zeituhr startet, wonach die zweite Zeituhr den Zwischenstop des Sperrorgans dann durch Betätigen des Einschalters beendet, so­ bald eine weitere vorgegebene Zeitspanne verstrichen ist. Für die Beendigung des Öffnungsvorgangs ist dem Sperrorgan eine be­ kannte Endstellungsbegrenzung innerhalb der Gesamtsteuerung des filternden Abscheiders zugeordnet.

Das Ansteuern der Zwischenstop-Position des Sperrorgans kann ex­ akter unter Zuhilfenahme eines Sensors herbeigeführt werden, der z. B. im Bereich des Sperrorgans angeordnet ist und nach Betäti­ gung des Einschalters durch die Gesamtsteuerung die Energiezu­ leitung zum Stellantrieb dann unterbricht, wenn das Sperrorgan die vorgesehene Zwischenstop-Position erreicht hat. Die Bewegung des Sperrorgans bis zur Zwischenstop-Position kann entweder kontinuierlich oder mit Hilfe einer weiteren Zeituhr mittels ei­ ner Pausenlaufzeitschaltung in kleine Schritte unterteilt wer­ den, wodurch die für das Öffnen benötigte Zeitspanne vergrößert wird. Der Vorteil eines auf diese Weise verlangsamten Öffnungsvorganges des Sperrorgans liegt darin, daß dadurch auch das Filtermaterial langsamer aus seiner Position bei der Partikelschichtentfernung in die Position zurückgeführt wird, die es dann während der Filtrierphase einnimmt. Erfahrungsgemäß werden dabei im Verlauf der Rückführbewegung des Filtermaterials weniger Partikel in das Reingas gelangen als bei einer üblichen Rückführbewegung des Filtermaterials.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Ausführungsbeispiel eines filternden Abscheiders im senkrechten Längsschnitt nach Linie I-I der Fig. 2 ohne Darstellung der Abreinigungsvorrich­ tung,

Fig. 2 ein Querschnitt nach Linie II-II der Fig. 1 mit der Al­ ternative der Steuervorrichtung ohne Positionssensor,

Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie II-II der Fig. 1 mit der Alternative der Steuervorrichtung mit Positionssensor.

Der filternde Abscheider besteht in üblicher Weise aus einem Ge­ häuse 1, welches mittels einer durchbrochenen Trennwand 2 in einen Rohgasraum 3 mit vorgeschaltetem Verteilkanal 3a und einen Reingasraum 4 unterteilt ist. Im Rohgasraum sind Filterelemente 5 bekannter Art in senkrechten parallelen Reihen untergebracht, deren offene Enden mit den Durchbrechungen 2a der Trennwand 2 in Überdeckung liegen. Der Reingasraum 4 ist durch senkrechte Wände 6 in Kammern, z. B. in vier Kammern 4a, 4b, 4c, 4d, unterteilt, so daß jeder Kammer eine größere Anzahl Filterelemente 5 zugeord­ net ist.

Die Kammern 4a bis 4d sind über durch Klappen 6a bis 6d absperr­ bare Rohrstutzen mit einem Reingas-Sammelkanal 7 verbunden, an den der Ansaugstutzen eines Gebläses 8 angeschlossen ist, durch das Rohgas über den Verteilerkanal 3a dem Rohgasraum 3 zugeführt wird, in welchem sich auf den Filterelementen 5 eine Partikel­ schicht anlagert.

Oberhalb und innerhalb der Kammern 4a bis 4d ist jeweils eine Vorrichtung zur Entfernung der Partikelschicht angeordnet, die bei der dargestellten Ausführungsart besteht aus einem Druck­ luftkessel 9 und Absperrorganen 10, denen senkrecht vor den pa­ rallelen Filterelementenreihen plazierte Druckluftverteilungs­ rohre 11 zugeordnet sind, die mit Druckluftaustrittsöffnungen 12 jeweils vor einer Durchbrechung 2a in der Trennwand 2 versehen sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich die Kammern 4b, 4c und 4d in der Filtrierphase, während der sich auf der Rohgasseite der zugeordneten Filterelemente eine mit der Zeit dicker werdende Partikelschicht anlagert. Die Sperrorgane 6b, 6c und 6d sind geöffnet.

Die Kammer 4a befindet sich in der Zeitphase, in der nach einer beendeten Partikelschichtentfernung eine Anfangspartikelschicht auf die dieser Kammer zugeordneten Filterelemente angelagert wird. Das Sperrorgan 6a befindet sich deshalb sich in einer Zwi­ schenstop-Position.

Der Stellantrieb 13 in Fig. 2 ist an eine Energiezuführungslei­ tung S angeschlossen, die durch die Steuervorrichtung 14 geführt ist, in der sich die Zeituhren 15 und 16 befinden. Die Steuer­ vorrichtung 14 erhält von einer nicht dargestellten bekannten Gesamtsteuerung zur periodischen kammerweisen Partikel­ schichtentfernung ein entsprechendes Signal für den Beginn der Öffnung des Sperrorgans 6a. Der Ein-/Ausschalter wird geschlos­ sen und die Zeituhr 15 gestartet, die aufgrund einer vorgegebe­ nen Zeitspanne durch Betätigung des Ein-/Ausschalters 17 den Öffnungsvorgang in einer Zwischenstop-Position beendet, nach de­ ren Erreichen die Zeituhr 16 gestartet wird, die aufgrund einer ebenfalls gemachten weiteren Zeitvorgabe den Zwischenstop des Sperrorgans beendet und den Ein-/Ausschalter 17 schließt, so daß der Stellantrieb das Sperrorgan vollständig öffnet.

Mit Hilfe der beiden Zeituhren 15 und 16 ist es auch möglich, den gesamten Öffnungsweg des Sperrorgans mittels einer Pausen­ laufzeit ohne Ansteuerung einer durch eine längere Zeitspanne hervorgehobene Zwischenstop-Position zurücklegen zu lassen, wo­ bei dann wiederum nach aufgrund von Erfahrungen ermittelter Vor­ gaben die Lauf- und Pausenzeitspannen festgelegt werden.

Zu der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsalternative der Steuervorrichtung 14a gehören der Ein-/Ausschalter 17a, die Zeituhr 15a und der Positionssensor 18. Nach Erhalt eines Si­ gnals für den Beginn des Öffnungsvorganges des Sperrorgans von der wiederum nicht dargestellten bekannten Gesamtsteuerung zur periodischen kammerweisen Partikelschichtentfernung schließt die Steuervorrichtung 14a den Ein-/Ausschalter 17a und der Stell­ antrieb 13 bewegt das Sperrorgan 6a bis zur Zwischenstop-Posi­ tion, bei deren Erreichen der Positionssensor 18 über die Steu­ ervorrichtung 14a den Ein-/Ausschalter 17a öffnet und die Zeituhr 15a startet. Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne schließt die Zeituhr 15a den Ein-/Ausschalter 17a, wodurch der Stellantrieb das Sperrorgan 6a vollständig öffnet.

Bei besonders hohen Ansprüchen an den Partikelabscheidegrad ei­ nes filternden Abscheiders ist es denkbar, die Steuervorrichtung mit einem zusätzlichen, nach Vorgaben aufgrund gemachter Erfah­ rungen programmierbaren Steuergerät zu koppeln, das die jeweili­ gen Laufzeiten der Zeituhren des Steuergerätes bestimmt unter Berücksichtigung der Zeitspanne für den Zyklus der Partikel­ schichtentfernung des filternden Abscheiders und/oder des Diffe­ renzwertes der statischen Drücke des Gases im Verteilkanal und im Reingassammelkanal. Der Partikelschichtentfernungs-Zyklus ist dabei die jeweilige Zeitspanne zwischen den periodisch wieder­ kehrenden Partikelschichtentfernungen einer Kammer des filtern­ den Abscheiders, die als Bezugskammer bestimmt wurde. Bei entsprechender Programmierung des zusätzlichen Steuergerätes ist dadurch ein gegebenenfalls vorhandener schwankender Partikelge­ halt in den Rohgasen hinsichtlich der Zeitspannenvorgaben für die Steuervorrichtung berücksichtigbar und der Partikelab­ scheidegrad des filternden Abscheiders zusätzlich optimierbar.

Die Anlagerung einer Anfangspartikelschicht auf den einer Kammer zugeordneten Filterelementen in der beschriebenen Weise ist auch auf filternde Abscheider mit bekannten von innen und außen ange­ strömten, vertikal angeordneten Filterelementen in Schlauchform anwendbar.

Eine alternative Ausführungsform des Filtergehäuses ergibt sich dadurch, daß auch der Rohgasraum 3 entsprechend dem Reingasraum 4 durch Wände in Kammern unterteilt sein kann.

Claims (3)

1. Filternder Abscheider, dessen Gehäuse durch eine mit Durch­ brechungen (2a) versehene Trennwand (2) in einen die Filter­ elemente aufnehmenden Rohgasraum (3), dem ein Verteilkanal (3a) vorgeschaltet ist, sowie einen Reingasraum (4) mit mindestens zwei voneinander getrennten Kammern (4a-4d) un­ terteilt ist, wobei jeder Kammer eine Vorrichtung (9, 10, 11) zur Entfernung der Partikelschicht zugeordnet ist, die sich während der Filtrierperiode auf der Anströmseite der zu einer Kammer (4a-4d) gehörenden Filterelemente (5) ange­ lagert hat, wobei jede Kammer (4a-4d) an einen Reingas- Sammelkanal (7) mittels jeweils eines Sperrorgans (6a-6d) absperrbar angeschlossen ist und für jedes Sperrorgan (6a-6d) ein Stellantrieb (13) vorgesehen ist und wobei die Stellantriebe (13) von einer Steuereinrichtung (14) so ge­ steuert werden, daß das betreffende Sperrorgan (6a-6d) zur Einleitung der Filtrierphase geöffnet und vor Beginn der Partikelschichtentfernung geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (14) so ausgebildet ist, daß ein zeit­ lich verzögertes Öffnen des jeweiligen Sperrorgans (6a-6d) in wenigstens einem Teilschritt bis zum Erreichen einer Zwi­ schenstopposition erfolgt und das Sperrorgan anschließend weiter geöffnet wird.

2. Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (14) mindestens einen Positionssensor (18) und mindestens eine Zeituhr (15, 15a, 16) aufweist.

3. Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (14) mindestens zwei Zeituhren aufweist.