DE4417181A1 - Verfahren zum Lokalisieren von beschädigten Filterschläuchen in Feinstaubfiltern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lokalisieren von beschädigten Filterschläuchen in Feinstaubfiltern, welche aus einer Staubkammer, die mit Rohgas beaufschlagt wird, einer Reingaskammer, einer die Staubkammer von der Reingas­ kammer trennenden Kopfplatte und einer Vielzahl von aus einem Gewebe oder dergleichen bestehenden, unten geschlosse­ nen Filterschläuchen, die in die Kopfplatte auswechselbar eingesetzt sind, bestehen, wobei die geschlossenen Enden in die Staubkammer und die offenen Enden in die Reingaskammer weisen.

Zur Lokalisation von beschädigten Filterschläuchen in Fein­ staubfiltern wurde bisher der Feinstaubfilter mit einem mit einem fluoreszierenden Pulver versetzten Rohgas beaufschlagt und dann die lokal über dem beschädigten Filterschlauch in die Reingaskammer gelangenden fluoreszierenden Pulverteil­ chen über deren Fluoreszenzstrahlung erfaßt. Dieses Verfah­ ren hatte zum einen den gravierenden Nachteil, daß solche fluoreszierenden Pulver sehr teuer sind, und zum anderen, daß bei vielen Einsätzen von Feinstaubfiltern, insbesondere in der chemischen Industrie, diese verschiedenen Reinheits­ vorschriften unterliegen, die den Einsatz von fluoreszieren­ den Pulver unmöglich machen. Insbesondere bei der Produktion von Pharmazeutika würde eine Verwendung von fluoreszierenden Pulvern zu einer ungewünschten Kontamination der gesamten Feinstaubfilteranlage führen, die einen weiteren Betrieb in der Pharmaproduktionsanlage ausschließen würde bzw. sehr intensive und kostspielige Reinigungsmaßnahmen erfordern würde.

In diesen Fällen wechselte man bisher nach dem Erkennen des Auftretens einer Schadstelle innerhalb der Feinstaubfilter­ anlage alle Filterschläuche gegen einen vollständigen neuen Filterschlauchsatz aus, um den Schaden, der durch das länge­ re Stillstehen der gesamten Produktionsanlage infolge der zeitaufwendigen Suche entstehen würde, möglichst gering zu halten. Danach erfolgte die Suche nach dem beschädigten Filterschlauch von Hand, was sehr zeitraubend und mühselig ist, da die auftretenden Beschädigungen in der Regel nur Löcher im cm-Bereich sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Ver­ fahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das mit ge­ ringen wirtschaftlichen Mitteln sehr schnell zu einer Loka­ lisation des oder der beschädigten Filterschläuche führt und das keine unerwünschten Verunreinigungen durch Hilfsstoffe in dem Feinstaubfilter hervorruft.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in die Reingaskammer über eine Lichtquelle zumindest ein parallel gemachter Lichtstrahl eingebracht wird, daß mit diesem Lichtstrahl der Raum oberhalb der offenen Enden der Filter­ schläuche in der Reingaskammer abgetastet wird, und daß die lokal über dem offenen Ende eines beschädigten Filterschlau­ ches auftretende Streuung des Lichtstrahls an den infolge der Beschädigung des Filterschlauchs vermehrt austretenden Staubteilchen von zumindest einem Detektor oder dem mensch­ lichen Auge qualitativ erfaßt wird, so daß der beschädigte Filterschlauch lokalisiert werden kann.

Dieses Verfahren beruht auf einem Streuphänomen, das in der Physik unter der Bezeichnung Mie-Effekt seit längerem be­ kannt ist. Der Mie-Effekt tritt auf, wenn die Streuung von Lichtstrahlen an Teilchen stattfindet, deren Abmessungen vergleichbar mit der Wellenlänge der Lichtstrahlen oder größer sind. Mit wachsendem Radius der streuenden Teilchen findet man eine zunehmende Rückwärtsstreuung. Die von den verschiedenen Bereichen der streuenden Teilchen ausgehenden Streuwellen erfahren eine Phasenverschiebung und können sich daher in bestimmten Richtungen durch Interferenz auslöschen, in anderen dagegen verstärken. Der Effekt spielt z. B. eine Rolle bei der Streuung von Licht an Dunstteilchen in der Atmosphäre.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß eine Lokalisation unmittelbar und sehr wirkungsvoll erfolgen kann. Ferner besteht der Vorteil dar­ in, daß es als rein physikalisches Verfahren keine chemi­ schen Hilfsstoffe benötigt, die in der Feinstaubfilteranlage zu unerwünschten Kontaminationen führen würden.

In bevorzugter Ausführung wird als Lichtquelle ein Laser verwendet. Durch seine hohe Bündelungsfähigkeit, seine räum­ liche und zeitliche Kohärenz und auch durch seine relativ hohe Leistungsdichte im Vergleich zu herkömmlichen Licht­ quellen eignet sich ein Laser besonders, eine effektive Lichtstreuung an den Staubteilchen zu bewirken, wobei die Streuintensität in einem Bereich liegt, der noch gut meß­ technisch erfaßt werden kann.

Typischerweise wird zur Detektion ein optoelektronischer Empfänger verwendet.

Dies kann ein Phototransistor, ein Photowiderstand oder eventuell ein Charge-Coupled-Device (CCD-Element) sein.

In bevorzugter Ausführung wird die auftretende Streuung durch die Messung der in Rückwärtsrichtung gestreuten Inten­ sität erfaßt. Wie eingangs schon ausgeführt wurde, nimmt der Anteil der Rückwärtsstreuung mit der Größe der streuenden Teilchen zu. Die Größe der Staubpartikel, die infolge der Beschädigung eines Filterschlauchs in die Reingaskammer eintreten, liegt in einem Bereich, der wesentlich größer ist als die Wellenlänge von dem zum Einsatz kommenden sichtbaren oder infraroten Licht.

Es ist jedoch auch denkbar, in anderen Ausführungen die Streuung durch die Messung der geschwächten Primärstrahl­ intensität oder durch die Messung der in Vorwärtsrichtung gestreuten Lichtintensität zu erfassen.

Zur Überwachung von größeren Schlauchfilteranlagen, bei denen bis 700 Filterschläuche Feinstaubfilter zum Einsatz kommen, ist es wünschenswert, die Lokalisation zu automati­ sieren. Hierbei ergibt sich in einer Weiterführung des er­ findungsgemäßen Verfahrens die Möglichkeit, daß der Raum über jedem offenen Filterschlauch von zwei nicht kollinearen Lichtstrahlen abgetastet und von zwei nicht kollinear lie­ genden Detektoren überwacht wird, so daß eine automatische eindeutige Lokalisation eines beschädigten Filterschlauchs möglich ist. Die Automatisierung kann dabei über eine Meß­ elektronik erfolgen, die in die Meßwarte des Betriebs inte­ griert ist.

Zusätzlich ergibt sich noch die Möglichkeit, das erfindungs­ gemäße Verfahren auch zum Regeln zu benutzen. Typischerweise wird dann hier mit den Detektoren über einen Regler die mit dem Feinstaubfilter verbundene Anlage heruntergefahren oder das Rohgas auf einen Ersatzfeinstaubfilter umgeleitet, so­ bald einer der Detektoren eine Intensität erfaßt, die einem am Regler vorgegebenen Sollwert entspricht.

Die Erfindung wird nachstehend in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht eines Feinstaubfilters und

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt entlang der Linien I-I aus Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Staubkammer 1 ist unterseitig durch einen Trichter 3 abgeschlossen, dem in Richtung des Pfeiles 6 über ein seitlich einmündendes Rohr 5 das zu fil­ ternde Rohgas zugeführt wird. Unterseitig ist der Trichter 3 durch eine Bodenplatte 4 verschlossen, die zum Entfernen des angesammelten Staubes geöffnet werden kann.

Die Staubkammer 1 ist oberseitig durch eine Kopfplatte 11 abgeschlossen, die sich zwischen dem oberen Flansch des Mantels 2 der Staubkammer 1 einerseits und dem unteren Flansch der aufgesetzten Reinluftkammer 7 befindet, wobei in bekannter Weise Dichtungsringe zwischengelegt sind.

Das gereinigte Gas verläßt die Reinluftkammer 7 in Richtung des Pfeiles 8.

In die Kopfplatte 11 sind eine Vielzahl von Filterschläuchen 9 auswechselbar eingesetzt. Die Filterschläuche 9 bestehen aus einem Gewebe oder dergleichen und sind an ihrem in der Staubkammer 1 befindlichen Enden geschlossen. Der Filter­ schlauch 9a weist eine Beschädigung 10 auf. Beschädigungen an den Filterschläuchen sind in der Regel kleinere Risse oder bis zu markstückgroße Löcher. Durch diese Beschädigung 10 tritt Rohgas über das Filterschlauchinnere in die Rein­ gaskammer 7 ein. Die damit über dem offenen Ende des beschä­ digten Filterschlauchs 9a in die Reingaskammer 7 aus treten­ den Staubteilchen bilden eine Art Wolke 12 über dem offenen Ende des beschädigten Filterschlauchs 9a. In die Reingaskam­ mer 7 tritt aus einem Laser 13 ein scharf gebündelter und paralleler Lichtstrahl ein. Dieser Lichtstrahl 14 tastet dabei den Raum oberhalb sämtlicher offener Enden der Filter­ schläuche 9 und auch des beschädigten Filterschlauchs 9a in der Reingaskammer 7 ab.

Lokal über dem offenen Ende des beschädigten Filterschlauchs 9a tritt nun eine Streuung des Lichtstrahls an den vermehrt austretenden Staubteilchen auf. Die in Rückwärtsrichtung gestreute Intensität des Streustrahls 15 wird nun von einem optoelektronischen Empfänger 16 erfaßt, der oberhalb des Lasers 13 angeordnet ist. Hierbei ist es auch möglich, um den Laser kreisförmig herum mehrere optoelektronische Emp­ fänger anzuordnen, um die Erfassung von in Rückwärtsrichtung gestreuter Intensität effektiver und statistisch gesicherter zu erfassen.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel 80 Filterschläuche 9 in die Kopfplatte 11 eingesetzt. Der Raum über jedem offenen Filterschlauchen­ de wird hier von zwei nicht kollinearen Lichtstrahlen abge­ tastet und von zwei nicht kollinear liegenden Detektoren 16 überwacht. Hierbei sind zueinander senkrecht 11 Laser 13 mit oberhalb angeordneten Detektoren 16 und weitere 9 Laser 13 mit ebenfalls oberhalb angeordneten Detektoren vorgesehen.

Bezugszeichenliste

1 Staubkammer
2 Mantel
3 Trichter
4 Bodenplatte
5 Rohgasleitung
6 Richtung Rohgas
7 Reingaskammer
8 Richtung Reingas
9 Filterschlauch
9a beschädigter Filterschlauch
10 Beschädigung
11 Kopfplatte
12 Staubteilchen
13 Lichtquelle
14 Lichtstrahl
15 Streustrahl
16 Detektor

Claims (9)

1. Verfahren zum Lokalisieren von beschädigten Filter­ schläuchen in Feinstaubfiltern, welche aus

• - einer Staubkammer, die mit Rohgas beaufschlagt wird,
• - einer Reingaskammer,
• - einer die Staubkammer von der Reingaskammer tren­ nenden Kopfplatte und
• - einer Vielzahl von aus einem Gewebe oder derglei­ chen bestehenden, unten geschlossenen Filter­ schläuchen, die in die Kopfplatte auswechselbar eingesetzt sind,

bestehen, wobei die geschlossenen Enden in die Staub­ kammer und die offenen Enden in die Reingaskammer wei­ sen, dadurch gekennzeichnet, daß in die Reingaskammer (7) über zumindest eine Lichtquel­ le (13) zumindest ein parallel gemachter Lichtstrahl (14) eingebracht wird, daß mit diesem Lichtstrahl (14) der Raum oberhalb der offenen Enden der Filterschläuche (9) in der Reingaskammer (7) abgetastet wird, und daß die lokal über dem offenen Ende eines beschädigten Filterschlauchs (9a) auftretende Streuung des Licht­ strahls an den infolge der Beschädigung (10) des Fil­ terschlauchs (9a) vermehrt austretenden Staubteilchen (12) von mindestens einem Detektor (16) oder dem men­ schlichen Auge qualitativ erfaßt wird, so daß der be­ schädigte Filterschlauch (9a) lokalisiert werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Lichtquelle (13) ein Laser verwendet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß als Detek­ tor (16) ein optoelektronischer Empfänger verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Streuung durch die Messung der in Rückwärtsrichtung gestreuten Lichtinten­ sität erfaßt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Streuung durch die Messung der geschwächten Primärstrahlintensität erfaßt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Streuung durch die Messung der in Vorwärtsrichtung gestreuten Lichtinten­ sität erfaßt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4-6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Raum über jedem offenen Filterschlauchende von zwei nicht kollinearen Lichtstrahlen abgetastet und von zwei nicht kollinear liegenden Detektoren überwacht wird, so daß eine automatische eindeutige Lokalisation eines beschä­ digten Filterschlauchs möglich ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3-7, da­ durch gekennzeichnet, daß mit dem oder den Detektoren über einen Regler die mit dem Fein­ staubfilter verbundene Anlage heruntergefahren wird oder das Rohgas auf einen Ersatzfeinstaubfilter umge­ leitet wird, sobald der oder die Detektoren eine Inten­ sität erfassen, die einem am Regler vorgegebenen Soll­ wert entspricht.