DE60205321T3

DE60205321T3 - Filtertaschen

Info

Publication number: DE60205321T3
Application number: DE60205321.8T
Authority: DE
Inventors: Hirofumi Sugiyama
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2001-10-12
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2015-03-12
Anticipated expiration: 2022-10-11
Also published as: EP1302229A2; CN1411888A; EP1302229B2; EP1302229B8; DE60205321T2; JP2003117325A; ATE300991T1; EP1302229B1; JP3859058B2; EP1302229A3; CN1293929C; DE60205321D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Filtertasche, die in Staubabscheidern für staubhaltige Gase verwendet wird, die Feststoffpartikel enthalten, und insbesondere betrifft sie eine Filtertasche mit verbesserter Festigkeit und Haltbarkeit, besonders in ihrem genähten Abschnitt, bei Verwendung für einen langen Zeitraum, so daß sie einer Verwendung für einen langen Zeitraum standhalten kann.
Der Vorgang der Abscheidung von Feststoffpartikeln (Staub) aus staubhaltigen Gasen, die Feststoffpartikel enthalten, ist schon an verschiedenen Orten durchgeführt worden. Bei Entstaubungsanlagen, die diesen Zweck erfüllen, kann es sich um verschiedene Typen handeln, die grob klassifiziert werden in: kraftbetriebene Staubabscheider, Trägheitsstaubabscheider, Zentrifugalstaubabscheider, Naßstaubabscheider, Filterstaubabscheider und elektrostatische Staubabscheider. Von diesen Staubabscheidern sind bisher elektrostatische Staubabscheider für städtische Müllverbrennungsanlagen und Industrieabfallverbrennungsanlagen häufig verwendet worden. Bei diesem System ist jedoch die Staubabscheidungseffizienz bei etwa 300°C am besten, einer Temperatur, bei der die Ausbildung (Resynthese) von Dioxinen auftreten kann, und deshalb ist eine Gastemperatur am Eintritt des Staubabscheiders bis 200°C oder darunter entsprechend dem Abfallwirtschaftsgesetz erforderlich. Unter diesem Einfluß haben Filterstaubabscheider viele Vorteile, auch auf dem folgenden Gebiet: z. B. hohe Staubabscheidungs- und Filtriereffizienz, relativ niedrige Ausrüstungskosten und eine relativ geringe Abhängigkeit der Staubabscheidungseffizienz von Temperaturen, und es werden Filtertaschen bevorzugt. EP 0 916 379 offenbart eine Filtertasche für Großverbrennungsanlagen, die ein Filtermaterial verwendet, das ein Polycyanoarylether enthält.
Der wichtige Teil dieser Filterstaubabscheider ist eine Filtertasche, und als Filtertuch wird ein Gewebe oder ein Filzmaterial verwendet. Insbesondere wegen einer Verringerung der Abgaskonzentration, einer Reduzierung der Filterfläche bei Ersetzung eines elektrostatischen Staubabscheiders oder Beschleunigung ist bisher die Verwendung von Filzmaterial erhöht worden. Ferner werden in Staubabscheidern mit einem Filtertaschensystem Ruß und Staub, die an der Filtertasche haften, unter Verwendung einer intermittierenden Abschüttelvorrichtung mit einem mechanischen Vibrations- oder Rückstausystem abgeschüttelt, so daß sich die Nutzungsdauer des Filters verlängert und eine hohe Abscheidungseffizienz und Luftdurchlässigkeit erreicht wird.
Die Filtertasche wird hergestellt, indem das Filzmaterial zu einer vorgeschriebenen Größe geschnitten und die überlappenden langen Seitenabschnitte vernäht werden, und wird in einer Halteeinrichtung mittels eines Befestigungstuchs (Adapter) angebracht, so daß die Form der Filtertasche in einem zylindrischen Zustand verbleiben kann.
Wenn die Ursache des Filtertaschenrisses geprüft wurde, wurde festgestellt, daß der genähte Abschnitt ebenfalls ein Problem hat, obwohl dies stark von der Qualität, den Komponenten, der Flächendichte und den physikalischen Eigenschaften des Filzmaterials einer Filtertasche und von dem zu verbrennenden Müll der Verbrennungsanlage, der Stauberzeugungsquelle oder -anlage; und von der Art, der Temperatur, den chemischen Eigenschaften und der Menge der Abgase und Stäube, die dabei erzeugt werden; und von der Struktur, Form und den Betriebsbedingungen des Staubabscheiders und der Filtertasche abhängt. Bei der Pulsstrahl-Abschüttlung, bei der eine Tasche in einer zylindrischen Form genäht ist und komprimierte Luft vom oberen Teil der Tasche eingeblasen wird, um den Staubabschüttelvorgang zu bewirken, kann der genähte Abschnitt durch Wiederholung über einen langen Zeitraum eine Lochöffnung bewirken, so daß ein Entweichen von Staub aus dem genähten Abschnitt festgestellt werden kann, oder der genähte Abschnitt kann auch über einen weiteren langen Zeitraum reißen. Bei einer Filtertasche zur Hochofengasexpander-Stromerzeugung, bei der das Gas, das im oberen Teil des Hochofens in diesem Stahlerzeuguungsschritt anfällt, zur Stromerzeugung verwendet wird, wird das Rückspülverfahren für das Staubabschüttelsystem verwendet. Da die Filtertasche zur Hochofengasexpander-Stromerzeugung bei hohen Temperaturen unter hohem Druck zur Erhöhung der Effizienz der Stromerzeugung verwendet wird und der Staubabschüttelvorgang durch das Rückspülverfahren ausgeführt wird, kann während des Filtrierbetriebs oder des Abschüttelbetriebs durch den Rückspülvorgang eine sehr hohe Last auf der Filtertasche wirken; deshalb sind bisher bestimmte Probleme aufgetreten, nämlich daß der genähte Abschnitt, der die schwächste Stelle zu sein scheint, eine allmähliche Verzerrung bewirken kann, so daß möglicherweise Staub entweicht, oder zu einem Riß führen kann. Wenn Maßnahmen zur Erhöhung der Festigkeit des genähten Abschnitts ergriffen werden, einschließlich einer größeren Ausführung des überlappten Abschnitts oder einer zu engen Ausführung des Nähabstands, kann dieser Abschnitt leicht deformiert werden, und der Grad des Abschüttelns pro Tasche kann sich verschlechtern, so daß eine Erhöhung des Druckverlustes möglich wird oder wegen des deformierten Abschnitts Staub austreten kann.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Filtertasche bereitzustellen, die durch Verbesserung der Festigkeit und Haltbarkeit der Filtertasche, insbesondere in ihrem genähten Abschnitt, einer Verwendung über einen langen Zeitraum standhält, wobei diese kontinuierlich bei hohen Temperaturen für einen langen Zeitraum, insbesondere in der Müllverbrennungsanlage für Stadtmüll und industriellen Abfall, betrieben wird, um staubhaltige Gase zu filtern.
Die Erfindung stellt also eine Filtertasche mit einem Filzmaterial mit einer Flächendichte von 400 g/m² oder mehr bereit, wobei das Filzmaterial durch Verbinden eines Kurzfasergewebes, das hauptsächlich aus Polyarylensulfidfasern besteht, mit einem Gittergewebe hergestellt ist und zu einer zylindrischen Form mit einem Durchmesser von 120 bis 380 mm vernäht ist, wobei ein Saum zur Naht 2% bis 8% des Taschenumfangs beträgt und mindestens fünf Fäden des Gittergewebes in der Kett- oder Schußrichtung durch Einnähen in den gesamten genähten Abschnitt des Saums zur Naht entweder einbezogen sind.
Der genähte Abschnitt weist mindestens drei Nahtlinien in einem Intervall von 2 mm oder mehr auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Nahtlinien im wesentlichen parallel zur Mittellinie der zylindrischen Form der Filtertasche.
In einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Nähfäden im wesentlichen aus Fluorkohlenstoffasern und Polyarylensulfidfasern.
1 ist eine schematische Ansicht und zeigt die erfindungsgemäße Filtertasche.
2 ist eine schematische Ansicht und zeigt den genähten Abschnitt der erfindungsgemäßen Filtertasche: (a) eine Flachnaht und (b) eine Kappnaht.
3 ist eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Probestücks, das einer Festigkeitsmessung unterzogen wird.
Das Polyarylensulfid als die Hauptkomponenten des erfindungsgemäßen Filzmaterials ist eigentlich ein Polymer, das -R-S-Gruppen (wobei R Phenylen, Biphenylen, Naphthalen, Biphenylenether oder ein niederes alkyliertes C₁-C₆-Derivat davon ist) als sich wiederholende Einheiten aufweist, wobei das Polymer entsteht, wenn eine polyhalogensubstituierte zyklische Verbindung mit einer ungesättigten Gruppe zwischen den Nachbarringatomen mit einem Alkalimetallsulfid in einem organischen polaren Lösemittel zur Reaktion gebracht wird. Als typisches Beispiel können beispielsweise diejenigen verwendet werden, die im US-Patent 3 354 129 ausführlich beschrieben sind; jedoch können alle, die in diese Kategorie der Polyarylensulfide fallen, in die Erfindung einbezogen werden. Erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist Polyphenylsulfid (nachstehend als PPS bezeichnet), wobei das R Phenylen ist.
Das Filzmaterial der erfindungsgemäßen Filtertasche sollte durch Verkleben eines Kurzfasergewebes mit einem Gittergewebe hergestellt werden und eine Flächendichte von 400 g/m² oder mehr haben. Die Flächendichte des Filzmaterials ist ein wichtiger Faktor zur Bestimmung der Leistungsfähigkeit einer Filtertasche, z. B. der Durchlässigkeit, der Filtriergeschwindigkeit und der Filtriereffizenz. Wenn die Flächendichte zu hoch ist, ist das Gewicht einer Filtertasche mit der gleichen Oberfläche zu groß, was zusätzlich zu hohen Kosten die Größenänderungen des Filzmaterials mit der Zeit, einen Funktionsmangel beim Abschütteln von Staub oder eine leichte Dehnung (Kriechen) bei hohen Temperaturen bewirkt, was alles nicht bevorzugt ist. Um die Filtrierleistung als die Maßnahmen zur strengeren Einhaltung der Umweltstandards zu verbessern, ist es wichtig, die Flächendichte zu erhöhen, und das erfindungsgemäß verwendete Filzmaterial hat eine Flächendichte von 400 g/m² oder mehr. Die mehr bevorzugte Flächendichte ist zwar 500 g/m² oder mehr, aber es treten andere Probleme auf, wenn die Flächendichte zu stark erhöht wird, wie oben beschrieben; daher wird ein Filzmaterial mit einer Flächendichte verwendet, die für die erforderliche Leistungsfähigkeit notwendig ist. Dann beträgt der Saum zur Naht einer Filtertasche mit einem Durchmesser von 120 bis 380 mm, die dadurch hergestellt wird, daß ein Filzmaterial 2 zu einer zylindrischen Form genäht wird, wie in 1 gezeigt, 2% bis 8% des Taschenumfangs. Der Saum B zur Naht (G), wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf die Zustände in 2(a) und 2(b) für die Flachnaht bzw. die Kappnaht. (Das Bezugszeichen F bezeichnet das Ende des Filzes.) Wenn der überlappte Abschnitt die gleiche Breite hat, ist der Saum B zur Naht (G) bei der Kappnaht etwa das Zweifache des Saums zur Naht bei der Flachnaht. Bei einem relativ dicken Filzmaterial wird eine Flachnaht empfohlen; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Für weitere Möglichkeiten des Nähens ist der Saum zur Naht ähnlich dargestellt, und der Saum zur Naht ist bei einer symmetrischen Naht, z. B. bei einer Flachnaht und einer Kappnaht, grundsätzlich der gleiche auf der Vorder- und Rückseite, aber als asymmetrische Naht sei die kleinere erwähnt, z. B. eine Flachnaht (selbst wenn bei einer symmetrischen Naht zwischen dem vorderen Gewebe und dem hinteren Gewebe ein Unterschied besteht, sei auf den kleineren Saum zur Naht verweisen). Im allgemeinen wird bei dem System zur Staubabscheidung im Innern einer zylindrischen Form und zur Anwendung eines Rückspüldrucks von außerhalb der zylindrischen Form zum Abschütteln des Staubes, z. B. Rückspülfiltertaschen, die Spannung, die auf die zylindrische Form (Filzmaterial und genähten Abschnitt) wirkt, im Verhältnis zum Durchmesser und zum Druck bei einer Vergrößerung des Durchmessers der zylindrischen Form (Filtertasche) größer; daher muß sowohl das Filzmaterial als auch der genähte Abschnitt fest ausgeführt sein. Beim Rückspülverfahren, wie oben beschrieben, muß die Festigkeit des genähten Abschnitts erhöht werden, um das Auseinandergleiten des genähten Abschnitts zu verhindern (der genähte Abschnitt reißt, wenn die Nähfäden sich aus dem Baumwollabschnitt lösen können, während die Fäden eines Gittergewebes verbleiben). Die Erhöhung der Festigkeit des genähten Abschnitts, um das Auseinandergleiten zu verhindern, wird durch Verbreiterung des Saums zur Naht erreicht, wobei die Anzahl der Nahtlinien erhöht wird oder Nähfäden mit einer höheren Festigkeit verwendet werden. Wenn jedoch der Saum zur Naht zu sehr verbreitert wird, können bestimmte Probleme auftreten; beispielsweise wird die Luftdurchlässigkeit des genähten überlappten Abschnitts verringert, so daß die effektive Filterfläche dadurch reduziert wird, und der genähte Abschnitt wird so steif, daß, wenn Vibration beim Staubabschüttelvorgang auf diesen Abschnitt einwirkt, sich die Spannung auf diesen Abschnitt konzentriert, und zu einem Abreißen von diesem Abschnitt führt. Bei verschiedenen Untersuchungen ist festgestellt worden, daß der Saum zur Naht an den verbundenen Flächen des genähten Abschnitts einer Filtertasche mit einem Durchmesser von 120 bis 380 mm 2% bis 8% des Taschenumfangs sein muß. Wenn der Saum zur Naht kleiner als 2% ist, reißt der genähte Abschnitt leicht. Wenn der Saum zur Naht größer als 8% ist, kommt man in die Nähe des oben beschriebenen Problems. Der bevorzugte Saum zur Naht ist 4% bis 6% des Taschenumfangs.
Die Festigkeit des genähten Abschnitts ist höher, wenn mehr Fäden eines Gittergewebes zwischen den Nähfadenlinien im Saum zur Naht enthalten sind. Es ist erwünscht, daß 5 oder mehr Kettfäden, vorzugsweise 8 bis 16 Kettfäden, enthalten sind. Der Grund dafür ist, daß weniger als 5 Kettfäden leicht ein Auseinandergleiten des genähten Abschnitts bewirken.
Dann enthält der genähte Abschnitt 3 oder mehr Linien von Nähfäden 1 in einem Intervall C von 2 mm oder mehr. In 2(a) bedeutet das Bezugszeichen E den genähten Abschnitt und das Bezugszeichen D die äußerste Nahtlinie. Wenn Kurzfasern durch das Vernadelungsverfahren oder Feuchtheftverfahren mit einem grob gewebten Gittergewebe für Filtertaschen integriert sind, hängt die Festigkeit des genähten Abschnitts nicht nur von der Beschaffenheit des genähten Abschnitts ab, sondern auch von der Verflechtungsstärke der Kurzfasern sowie von der Verflechtungsstärke des Gittergewebes und der Kurzfasern. Auch wenn die Anordnung des Kurzfasergewebes verbessert und die Flächendichte erhöht ist, tritt die Lochöffnung bei lediglich einem Gewebe leicht auf, da es eine physische Ermüdung erfährt, beispielsweise durch einen Abschüttelvorgang bei hohen Temperaturen von etwa 200°C, was zum Entweichen von Staub und ferner zum Abreißen vom Baumwollabschnitt führt. Daher hängt die Festigkeit des genähten Abschnitts in großem Maße neben der erhöhten Festigkeit der Fäden von der erhöhten Anzahl von Nahtlinien und davon ab, wie viele Kettfäden des Gittergewebes, die sich mit den Kurzfäden verflechten, einbezogen oder in dem genähten Abschnitt eingenäht worden sind. Die Festigkeit wird dadurch weiter erhöht, daß die Webdichte des Gittergewebes höher ist, was jedoch zu einer Erhöhung der Kosten führt. Das bevorzugte Gittergewebe kann bei 200 bis 120 dtex etwa 8 bis 40 Fäden pro 2,54 cm (Kettfäden/Zoll) enthalten, obwohl es auch von der Dicke und von den physikalischen Eigenschaften der Fäden und ferner von der erforderlichen Charakteristik abhängt. Außerdem sind breitere Nahtintervalle und eine größere Anzahl von Nahtlinien bevorzugt; eine zu große Erhöhung dieser Faktoren bewirkt jedoch die gleichen Probleme, wie oben beschrieben.
Die Überlappung der Säume kann verschieden sein, z. B. Flachnaht, wie in 2(a) gezeigt; Kappnaht, bei der beide Endabschnitte umgeschlagen sind, wie in 2(b) gezeigt; überlappte Naht, bei der nur ein Endabschnitt gefaltet ist; Falznaht, Öffnungsnaht, kantierte Naht, Anstoßnaht und französische Naht. Unter dem Gesichtspunkt der Nahtfestigkeit und der Gleitfähigkeit sind die Flachnaht und die Kappnaht bevorzugt.
Der Stich kann verschieden sein: beispielsweise Steppstich, Kettenstich, Doppelstich, Kantelendelstich und Zickzackstich. Unter dem Gesichtspunkt der Nahtfestigkeit und Gleitfähigkeit ist der Steppstich am meisten bevorzugt. Die Anzahl der Stiche kann mit der Art des Nähens, des Stiches, der Dicke und der Festigkeit der Nähfäden und des Filzmaterials variieren, kann jedoch vorzugsweise etwa 5 bis 20 pro 3 cm betragen, um die Festigkeit und Haltbarkeit des genähten Abschnitts erfindungsgemäß zu sichern.
Die Filtertasche wird einer Staubaustragsbehandlung unterzogen, beispielsweise durch das Pulsstrahlverfahren oder Rückspülverfahren, um den anhaftenden Staub auszutragen. Auf jedem Fall wird die Filtertasche so verwendet, daß eine Last in der Längsrichtung eines Gittergewebes bei hohen Temperaturen auf sie wirkt. Bei der erfindungsgemäßen Filtertasche ist es wichtig, daß die Kettfäden eines Gittergewebes im wesentlichen parallel zur Mittellinie der zylindrischen Form der Filtertasche laufen, wobei die Schußfäden senkrecht dazu laufen, und daß die Nahtlinie im wesentlichen parallel zur Mittellinie der zylindrischen Form der Filtertasche und zu den Kettfäden des Gittergewebes läuft. Beispielsweise ist festgestellt worden, daß die Festigkeit eines biaxialen Gewebes bei 15° oder mehr, das aus im rechten Winkel zueinander liegenden Kettfäden und Schußfäden besteht, auch wenn die Schußfäden und Kettfäden die gleichen physikalischen Eigenschaften haben, die Dicke und die Dichte nur 5% bis 15% der Festigkeit in Kett- und der Schußrichtung haben. Da ein Filzmaterial mit Kurzfasern verstärkt worden ist, ist die Festigkeit je nach Orientierung der Kurzfasern geringfügig erhöht, wobei dann jedoch nur etwa 5% bis 25% der Festigkeit gegeben ist. Wenn eine Last in Richtung der Vorbelastung wirkt, wird der Verformungsgrad für ein Gittergewebe groß, so daß das Auftreten einer sehr großen Dehnung verursacht wird. Daher beziehen sich die Begriffe ”im wesentlichen parallel” und ”senkrecht”, wie sie hier verwendet werden, auf eine Filtertasche mit einer Abweichung von 10° oder weniger von der Mittellinie bzw. der Richtung senkrecht dazu bei Verwendung (vertikal hängender Zustand) und bei einer regelmäßigen Form, ermittelt durch Sichtkontrolle.
Wenn die Festigkeit des genähten Abschnitts gering ist, kann der genähte Abschnitt das Abreißen vom Gittergewebe bewirken, oder die Nähfäden reißen, so daß das Filtertuch infolge Langzeitermüdung beim Abschüttelvorgang zerstört wird. Deshalb ist es bei der Bewertung unter Einfügung des genähten Abschnitts in den Klemmspalt beim Zugversuch besser, wenn der genähte Abschnitt eine größere Festigkeit hat, besonders bevorzugt eine Festigkeit, die gleich oder größer ist als die des Filzmaterials (der Filzabschnitt reißt zuerst).
Die beim Nähen einer Filtertasche verwendeten Nähfäden 1 müssen Wärmebeständigkeit, chemische Beständigkeit und Haltbarkeit sowie eine hohe Festigkeit und Thermostabilität einschließlich Schrumpfung aufweisen. Erfindungsgemäß können die Nähfäden vorzugsweise im wesentlichen aus Fluorkohlenstoffasern oder Polyarylensulfidfasern, z. B. Polyphenylensulfidfasern, bestehen. Die Fluorkohlenstoffasern können Fasern sein, von denen 90% oder mehr ein oder mehrere Fluoratome an der Haupt- oder Nebenkette haben, wobei ein höherer Anteil an Fluoratomen bevorzugt wird. Insbesondere sind Tetrafluorethylen-(PTFE-)Fasern bevorzugt. Die PTFE-Fasern können u. a. sein: Profilen (eingetragene Marke), vertrieben von Lenzing. Bei Bedarf können sie mit anderen Fasern kombiniert werden, aber es ist erwünscht, daß Fluorkohlenstoffasern zu 50% oder mehr enthalten sind. Die Polyphenylensulfidfasern sind Fasern, die aus einem Polymer bestehen, das p-Phenylensulfid-(-C₆H₄-)Einheiten besteht, insbesondere Fasern, die aus einem linearen Polymer bestehen, das sich wiederholende p-Phenylensulfid-Einheiten zu 70 Gew.-% oder mehr enthält, besonders bevorzugt 90 Gew.-% oder mehr. Die Polyphenylensulfidfasern können PROCON (eingetragene Marke), vertrieben von Toyo Kabushiki Kaisha, sein. Bei den anderen Fasern werden Polyimidfasern, z. B. P84, vertrieben von Inspec Fibers, verwendet. Die Nähgarne können solche sein, die dadurch hergestellt werden, daß eine erste Verdrillung mit dem oben beschriebenen Multifilament durchgeführt wird, zwei oder drei von ihnen kombiniert werden und eine abschließende Verdrillung mit ihnen durchgeführt wird, oder es können solche sein, die dadurch hergestellt werden, daß Langfasern und Kurzfasern kombiniert werden. Die Dicke der Nähgarne wird nach entsprechenden Bedingungen gewählt, je nach ihrer Qualität und ihren physikalischen Eigenschaften sowie nach der Art des Nähens, dem Stich, der Anzahl der Stiche und des Filzmaterials.
Wenn das Filzmaterial in der erfindungsgemäßen Filtertasche bei der Filterung bei hohen Temperaturen und bei Vorhandensein von starken Säuren und starken Basen verwendet wird, z. B. bei Stadtmüllverbrennungsanlagen und Industrieabfallverbrennungsanlagen, werden Polyphenylensulfidfasern, Aramidfasern, Polyimidfasern, Fluorkohlenstoffasern und Glasfasern allein oder als kombinierte Fasern verwendet. Bei Polyphenylensulfidfasern können diese Fasern je nach Verwendung und Zweck entweder im Gittergewebe oder als Kurzfasern oder in Kombination oder als Beimischung verwendet werden.
Die Schrumpfung des genähten Abschnitts (Nähfäden) kann dann vorzugsweise im wesentlichen gleich der des Filzmaterials sein. Wenn die Schrumpfung des genähten Abschnitts groß ist, werden bei Verwendung Kräuselfalten erzeugt, die die Eigenschaft des Abschüttelns von Ruß und Staub verschlechtern, oder die Schrumpfung der Nähfäden macht die Naht größer, was ein Entweichen eines Teils des Staubes nach außen bewirkt. Wenn andererseits die Schrumpfung der Nähfäden sehr viel geringer ist als die des Filzmaterials, treten bestimmte Probleme auf, z. B. Lockerung der Naht, was nicht bevorzugt ist.
Polyphenylensulfidfasern werden hauptsächlich bei etwa 180°C verwendet. Es ist also wichtig, daß die erfindungsgemäße Filtertasche keine wesentliche Verformung durch Wärmebehandlung bei 180°C erfährt. Die Verformung bei Verwendung kann ohne weiteres auftreten, wenn ein Filzmaterial ungleichseitig geschnitten wird oder diagonal zu den Gittergewebe-Kettfäden läuft oder wenn sich die Schrumpfungsrate der Nähfäden in der oben beschriebenen Filtertasche von der des Filzmaterials stark unterscheidet oder wenn eine ungleiche Spannung (Dehnung) bei der Herstellung eines Filzmaterials zurückbleibt, insbesondere zur Zeit der Thermofixierung. Da die Form der Filtertasche die Eigenschaft des Abschüttelns (Luftdurchlässigkeit) stark beeinflußt, wie oben ausführlich beschrieben, darf der Durchmesser und die Länge der Filtertasche auch bei Verwendung keine Verformung von 3% oder mehr bewirken; daher werden ein Filzmaterial und Nähfasern verwendet, die nur bei etwa 180°C eine kleine Größenänderung haben, wenn sie in jedem Schritt der Verarbeitung wärmebehandelt werden.
Dann beeinflußt die Feinheit der im erfindungsgemäßen Filzmaterial verwendeten Kurzfasern die Filtereigenschaften stark. Kurzfasern mit einem kleineren Faserdurchmesser (geringe Feinheit) haben eine größere Oberfläche (Filtrierfläche) und ferner einen kleineren Zwischenraum zwischen den Fasern, der bevorzugt ist. Wenn die Kurzfasern zu dick sind, wird der Durchlauf der Fasern im Kardierschritt schlechter, oder selbst im Nadelverfestigungsschritt und im Wasserverfestigungsschritt wird der Verflechtungsgrad der Fasern schlechter, was nicht bevorzugt ist. Im allgemeinen können Kurzfasern einen Durchmesser von 30 μm oder weniger haben. Da der Partikeldurchmesser von Ruß und Staub aus städtischen Müllverbrennungsanlagen, obwohl er vom verbrannten Abfall und von den Verbrennungsbedingungen abhängt, von 0,1 bis 200 μm stark variieren kann, können Fasern, die neben einem runden Querschnitt einen Y-, U-, V- und C-förmigen oder sonstigen anderen modifizierten Querschnitt haben, ferner verwendet werden, um die Oberfläche der Fasern zu vergrößern. Bei der Filtrierung unter Verwendung einer Filtertasche entsteht eine als primäre Staubschicht bezeichnete Ruß- und Staubschicht zwischen den Fasern eines Filzmaterials, die ferner die Filtrierleistung verbessert, und außerdem wird Staub auf der Oberfläche des Filzmaterials aufgeschichtet, um eine sekundäre Staubschicht zu bilden, die die Luftdurchlässigkeit verschlechtert; deshalb wird ein Abschüttelvorgang durchgeführt. Abzuschüttelnder Ruß und Staub sind lediglich in der sekundären Staubschicht vorhanden, die auf der Oberfläche der Filtertasche aufgeschichtet ist, während die obere primäre Staubschicht als solche verbleibt, und die Staubfiltrierung weitergeht.
Das Filtrierverfahren kann verschiedene Verfahren für ruß- und staubhaltige schädliche Substanzen, z. B. aus städtischen Müllverbrennungsanlagen und Industrieabfallverbrennungsanlagen, aufweisen. Dazu gehören die Zugabe von Löschkalk, um HCl und SO_x zu entfernen, und die Bildung eines Katalysatorbettes, um NO_x zu entfernen, und das Einblasen von Ammoniakgas in das Bett, um eine Reduktion zu verursachen. Ferner ist erforderlich es Gegenmaßnahmen gegen Dioxin erforderlich, die Temperatur des Abgases im Filtrierbereich auf 200°C oder darunter zu reduzieren, und es wird normalerweise Wasser hinzugesetzt, um das Abgas schnell abzukühlen. Aus diesem Grund haftet das ruß- und staubhaltige Gas am Filtertuch in einem Zustand, in dem es die oben erwähnten nichtzurückgewonnenen und nicht zur Reaktion gebrachten HCl, SO_x und NO_x und Zusätze, eine große Menge Wasser und unverbranntes Öl als Teil des Mülls oder der Abfallstoffe enthält. Da die durch Abschaltung bedingte Taukondensation oder das Zerfließen von Calciumchlorid Einfluß ausüben, lösen sie sich auch beim Ruß- und Staubabschüttelvorgang möglicherweise nur schwer ab. (Das restliche HCl, SO_x, NO_x und dgl. werden ferner durch eine Nachbehandlung unschädlich gemacht.) Zu diesem Zweck wird auch bevorzugt, daß das Filzmaterial einer Wasser- und ölabstoßenden Verarbeitung unterzogen wird.
Das Filzmaterial zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Filtertasche besteht aus einem Gittergewebe als Stützschicht und einer Filterschicht, die aus einem Kurzfaseraggregat besteht, wie nachstehend ausführlich beschrieben. Die Filzbildung aus Kurzfasern kann durch Stapeln der Kurzfasern in einem Kardiergewebe oder dgl. erreicht werden, gefolgt von einer Verflechtung nach dem Nadelverfestigungsverfahren oder Wasserverfestigungsverfahren. Erfindungsgemäß können diese beiden Verfahren verwendet werden. Das Verfahren des Stapelns von Kurzfasergeweben auf einem Gittergewebe ist nicht besonders eingeschränkt, aber die Orientierungsgrade in der Kett- und Schußrichtung können geändert werden.
Beispiele
Die Erfindung wird anhand einiger Beispiele weiter dargestellt; die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Die in diesen Beispielen beschriebenen physikalischen Eigenschaften wurden nach dem folgenden Verfahren gemessen.
Die Flächendichte wird angegeben als Gewicht pro Flächeneinheit nach JIS L1096 6.4.
Drei 20 × 20 cm große Proben werden entnommen und gemessen, um ihr absolutes Trockengewicht W' zu ermitteln. Die Flächendichte wird nach der folgenden Gleichung bestimmt: Flächendichte (g/m²) = W' × (1 + R/100) × 1/A wobei W' das absolute Trockengewicht (g) ist, R die offizielle Feuchtigkeitsrückgewinnung (%) und A die Fläche eines Probestücks (m²).
Die Dicke wurde nach JIS L1096 6.5 gemessen.
Die Festigkeit des Filzmaterials oder eines Saums zur Naht wurde nach JIS L1096 6.12.1(2), Verfahren B (Greifverfahren) gemessen. Die Probe wurde so angeordnet, daß die Säume im wesentlichen in der Mitte lagen und die Länge und die Breite gleich 30 bzw. 15 cm waren, wie in 3 gezeigt. Die Einspannlänge (der überlappte Abschnitt plus 10 cm, wenn der Saum zur Naht lang ist), wird mit Spannbacken H von 7,5 cm Breite auf 20 cm eingestellt, und die Messung erfolgt nach dem Verfahren mit konstanter Probendehnungsgeschwindigkeit mit einer Dehnungsgeschwindigkeit von 100%/min. Die Ergebnisse werden als Mittelwerte (N = 3) angegeben. Die Festigkeit eines Filzmaterials, das keinen genähten Abschnitt enthält, wird auch auf die gleiche Weise gemessen, so daß das Filzmaterial in der gleichen Richtung aufgenommen wird. Bei der Messung der Festigkeit des genähten Abschnitts A im echten Zugversuch gibt es zwei Fälle, nämlich wo der genähte Abschnitt A reißt bzw. wo der Filzabschnitt zerstört wird. Ferner gibt es beim Reißen des genähten Abschnitts zwei Fälle, nämlich wo Nähfäden zerstört werden bzw. wo das Gittergewebe im genähten Abschnitt ein Abreißen vom Filzmaterial bewirkt. Die höhere Festigkeit im Zugversuch ist in der folgenden Reihenfolge aufgetreten: Riß eines Filzmaterials, Zerstörung von Nähfäden und Abreißen des genähten Abschnitts.
Einige Stücke des Filtertuchs für Filtertaschen wurden in echte Filtertaschen im Rückspül-Staubabschüttelsystem eingesetzt. Der Filterstoff war 10 m lang. Eine Tasche wurde so befestigt, daß an jeder Tasche eine Zugspannung von 25 kg wirkte, und das staubhaltige heiße Hochdruckgas wurde in das Innere des zylindrischen Tuchs zur Staubabscheidung eingeleitet. Die Gerätebedingungen waren folgende: Temperatur 180°C; hoher Ofendruck 2,0 kg/cm²; und Hauptgaskomponenten: H₂, N₂, CO, CO₂ und H₂O.
Beispiel 1
Ein Gittergewebe wurde hergestellt, indem 60 250-dtex-Filamente aus PPS-Fasern (PROCON, vertrieben von Toyo Boseki Kubushiki Kaisha) mit einer Zwirnmaschine einer Drehung mit 70 (T/m) Drehungen in Doppel-S-Drehen unterzogen wurden, gefolgt von einer Grundbindung von 23 Fäden/2,54 cm (Fäden/Zoll) in Maschinenrichtung und 21 Fäden/2,54 cm (Fäden/Zoll) in Querrichtung. Als Kurzfasern zur Bildung einer Filterschicht wurden PPS-Kurzfasern von 2,2 dtex und 51 mm (PROCON, vertrieben von Toyo Boseki Kubushiki Kaisha) verwendet. Der Filz für eine Filtertasche wurde mit dem normalen Faservliesverarbeitungsschritt hergestellt. Die einer Primäröffnung unterzogen, oben beschriebenen Kurzfasern wurden einem Rollenkrempel zur Feinöffnung zugeführt, gefolgt von einer Aufschichtung eines Gewebes mit einer gekreuzten Schicht. Diese Filterschichten wurden auf der vorderen und hinteren Fläche des Gittergewebes im Nadelverfestigungsschritt integriert, um einen Filz mit einer Flächendichte von 462 (g/m²) zu erhalten. Der Filz wurde mit Kalanderwalzen bei 210°C so gepreßt, daß er eine Dicke von 1,8 mm hatte. Zu dieser Zeit wurde gleichzeitig eine Schrumpfung von etwa 5% in der Breitenrichtung bewirkt, um einen Filz mit einer Flächendichte von 508 (g/m²) und einer Dicke von 1,82 (mm) zu erhalten. Darauf folgte eine Gasierung der Filtrieroberfläche, um einen Filz für eine Filtertasche zu erhalten. Die Nähfäden wurden hergestellt, indem PTFE-Fasern von 440 dtex (Profilen, vertrieben von Lenzing) einer Drehungen von 500 Drehungen/Meter (T/m) in S-Drehung unterzogen wurde, vier der gedrehten Fäden kombiniert wurden und das kombinierte Garn mit 360 Drehungen/Meter (T/m) in Z-Drehung gedreht wurde. Eine Filtertasche mit einem Durchmesser von 150 mm wurde hergestellt, bei der der Saum zur Naht 20 mm war (das Verhältnis von Saum zu Taschenumfang war 4,2%); Flachnaht wurde verwendet; Anzahl der Stiche war 10 (Stiche/3 cm); die Anzahl der Nahtlinien war 3; die Intervalle der Nahtlinien waren 3 mm; und die Anzahl der Kettfäden des Gittergewebes in den Nahtlinien war 6. Der genähte Abschnitt wurde in einen Klemmspalt eingefügt, gefolgt von einem Zugversuch, und die Festigkeit wurde mit 87 daN ermittelt. Die Festigkeit des ursprünglichen Gittergewebes war 83 daN.
Beispiel 2
Ein Gittergewebe wurde hergestellt, indem ein Monofilament von 440 dtex aus PTFE-Fasern (Profilen, vertrieben von Lenzing) verwendet wurde und dieses einer 3-Faden-Grundbindung mit 29 Fäden/2,54 cm (Fäden/Zoll) in Maschinenrichtung und 29 Fäden/2,54 cm (Fäden/Zoll) in Querrichtung unterzogen wurde. Als Kurzfasern zur Bildung einer Filterschicht wurden die gleichen PPS-Fasern wie in Beispiel 1 verwendet. Ein Filz für eine Filtertasche mit einer Flächendichte von 531 (g/m²) und einer Dicke von 1,78 mm wurde durch die Integration der Filterschicht und des Gittergewebes, einer Kalanderwalzenbehandlung bei 210°C und einer Gasierung der Filterfläche auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erzielt. Unter Verwendung der gleichen PTFE-Nähgarne wie in Beispiel 1 wurde eine Filtertasche mit einem Durchmesser von 150 mm hergestellt, wobei der Saum zur Naht 15 mm war (Verhältnis von Saum zu Taschenumfang war 3,2%); Flachnaht wurde verwendet; die Anzahl der Stiche war 10 (Stiche/3 cm); die Anzahl der Nahtlinien war 3; die Intervalle der Nahtlinien waren 3 mm; und die Anzahl der Kettfäden des Gittergewebes in den Nahtlinien war 8. Der genähte Abschnitt wurde in einen Klemmspalt eingefügt, gefolgt von einem Zugversuch, und die Festigkeit wurde mit 58 daN ermittelt. Die Festigkeit des ursprünglichen Gittergewebes war 64 daN.
Beispiel 3
Unter Verwendung des gleichen Filzes für die Filtertasche wie in Beispiel 1 und der gleichen PTFE-Nähgarne wie in Beispiel 1 wurde eine Filtertasche mit einem Durchmesser von 320 mm hergestellt, bei der der Saum zur Naht 40 mm war (Verhältnis von Saum zu Taschenumfang war 4,0%). Flachnaht wurde verwendet; die Anzahl der Stiche war 10 (Stiche/3 cm); die Anzahl der Nahtlinien war 4; die Intervalle der Nahtlinien waren 3 mm; und die Anzahl der Kettfäden des Gittergewebes in den Nahtlinien war 24. Der genähte Abschnitt wurde in einen Klemmspalt eingefügt, gefolgt von einem Zugversuch, und die Festigkeit wurde mit 93 daN festgestellt. Das Tuchfilter wurde im Rückspülsystem in die echte Filtertasche eingelegt.
Vergleichsbeispiel 1
Unter Verwendung des gleichen Filzes für eine Filtertasche wie in Beispiel 1 und der gleichen PTFE-Nähgarne wie in Beispiel 1 wurde eine Filtertasche mit einem Durchmesser von 150 mm hergestellt, bei der der Saum zur Naht 8 mm betrug (das Verhältnis von Saum zu Taschenumfang war 1,7%); Flachnaht wurde verwendet; die Anzahl der Stiche war 10 (Stiche/3 cm); die Anzahl der Nahtlinien war 3; die Intervalle der Nahtlinien waren 2 mm; und die Anzahl der Kettfäden des Gittergewebes in den Nahtlinien war 4. Der genähte Abschnitt wurde in den Klemmspalt eingefügt, gefolgt von einem Zugversuch, und das Nähgarn wurde bei 26 daN zerstört.
Vergleichsbeispiel 2
Ein Gittergewebe wurde hergestellt, indem die gleichen PTFE-Fasern wie in Beispiel 1 verwendet wurde und diese einer Grundbindung von 15 Fäden/2,54 cm (Fäden/Zoll) in Maschinenrichtung und von 15 Fäden/2,54 cm (Fäden/Zoll) in Querrichtung unterzogen wurden. Unter Verwendung der gleichen PPS-Kurzfasern für eine Filterschicht wie in Beispiel 1 wurde ein Filz für eine Filtertasche mit einer Flächendichte von 483 (g/m²) und einer Dicke von 1,82 mm durch Integration der Filterschicht und des Gittergewebes, Druck durch Kalanderwalzen bei 210°C und Gasierung der Filterfläche auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erzielt. Unter Verwendung der gleichen PTFE-Nähgarne wie in Beispiel 1 wurde eine Filtertasche mit einem Durchmesser von 150 mm hergestellt, bei der der Saum zur Naht 20 mm betrug (Verhältnis von Saum zu Taschenumfang war 4,2%); Flachnaht wurde verwendet; die Anzahl der Stiche war 10 (Stiche/3 cm); die Anzahl der Nahtlinien war 3; die Intervalle der Nahtlinien waren 4 mm; und die Anzahl der Kettfäden des Gittergewebes in den Nahtlinien war 4. Der genähte Abschnitt wurde in einen Klemmspalt eingefügt, gefolgt von einem Zugversuch, und der genähte Abschnitt riß bei 41 daN.
Vergleichsbeispiel 3
Unter Verwendung des gleichen Filzes für eine Filtertasche wie in Beispiel 1 und der gleichen PTFE-Nähgarne wie in Beispiel 1 wurde eine Filtertasche mit einem Durchmesser von 150 mm hergestellt, bei der der Saum zur Naht 20 mm betrug (Verhältnis von Saum zu Taschenumfang war 4,2%); Flachnaht wurde verwendet; die Anzahl der Stiche war 10 (Stiche/3 cm); die Anzahl der Nahtlinien war 2; die Intervalle der Nahtlinien waren 4 mm; und die Anzahl der Kettfäden des Gittergewebes in den Nahtlinien war 4. Der genähte Abschnitt wurde in einen Klemmspalt eingefügt, gefolgt von einem Zugversuch, und die Festigkeit des genähten Abschnitts war 18 daN. Die Kettfäden und die Schußfäden des Gittergewebes wurden nicht zerstört, aber es wurde ein Abriß vom Baumwollabschnitt bewirkt.
Vergleichsbeispiel 4
Eine Filtertasche mit einem Durchmesser von 400 mm wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3 hergestellt, und ein Filtertuch wurde im Rückspülsystem in die echte Filtertasche auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3 eingelegt.
Für die Beispiele 1 bis 3 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4 sind die Angaben der Verarbeitungsbedingungen und Ergebnisse des Zugversuchs in Tabelle 1 dargestellt.
Wie oben beschrieben, was die Filtertasche mit einem Durchmesser von 120 mm bis 380 mm betrifft, die durch Nähen eines rechteckigen Filzmaterials mit einer Flächendichte von 400 (g/m²) oder mehr zu einer zylindrischen Form hergestellt wurde, deren Filzmaterial durch Integration von Kurzfasern, die Phenylensulfidfasern enthielten, mit einem Gittergewebe entstand, so wurde festgestellt, daß die Beispiele 1 bis 3 im Zugversuch sehr hohe Festigkeitswerte aufwiesen, wenn sie in den Klemmspalt eingefügt waren, wobei bei diesen Beispielen der Saum zur Naht 2% bis 8% des Taschenumfangs betrug und 5 oder mehr Kettfäden des Gittergewebes in den Nahtlinien enthalten waren. Dagegen wurde ein Abreißen wegen zu geringer Festigkeit im genähten Abschnitt festgestellt, und zwar im Vergleichsbeispiel 1 mit einem Verhältnis von Saum zu Taschenumfang von weniger als 2%, im Vergleichsbeispiel 2, wo die Webdichte des ursprünglichen Gittergewebes klein war und der Anzahl der Kettfäden im Gittergewebe in den Nahtlinien folglich 4 war, und im Vergleichsbeispiel 3, wo die Anzahl von Nahtlinien 2 war. Im Beispiel 3 und im Vergleichsbeispiel 4, wo das Filtertuch im Rückspülabschüttelverfahren in die Filtertasche eingelegt worden ist, wurde ein Abreißen im Nähabschnitt am höchsten Teil des Filtertuchs nach etwa sechsmonatiger Verwendung im Vergleichsbeispiel 4 bewirkt, während gute Bedingungen in Beispiel 3 erhalten blieben. Daher wurde eingeschätzt, daß bei den Vergleichsbeispiele 1 bis 4, die außerhalb des Schutzbereichs der Erfindung liegen, bei Langzeitverwendung die Möglichkeit des Abreißens vom genähten Abschnitt besteht.
Auswirkungen der Erfindung
Die Erfindung hat es möglich gemacht, eine Filtertasche bereitzustellen, die einer Langzeitverwendung standhält, und zwar durch Verbesserung der Festigkeit und Dauerhaftigkeit der Filtertasche, insbesondere im genähten Abschnitt, der kontinuierlich bei hohen Temperaturen für eine lange Zeitdauer in Betrieb ist, z. B. in einer Müllverbrennungsanlage für städtischen Müll und Industrieabfall, um staubhaltige Gase zu filtern.

Claims

Filtertasche mit einem Filzmaterial (2) mit einer Flächendichte von 400 g/m² oder mehr, wobei das Filzmaterial (2) durch Verbinden eines Kurzfasergewebes, das hauptsächlich aus Polyarylensulfidfasern besteht, mit einem Gittergewebe hergestellt ist und zu einer zylindrischen Form mit einem Durchmesser von 120 mm bis 380 mm genäht ist, wobei ein Saum zur Naht 2% bis 8% des Taschenumfangs beträgt und mindestens fünf Fäden des Gittergewebes in der Kett- oder Schussrichtung durch Einnähen in den gesamten genähten Abschnitt des Saums zur Naht einbezogen sind, wobei der genähte Abschnitt mindestens drei Nahtlinien in einem Intervall von 2 mm oder mehr aufweist.
Filtertasche nach Anspruch 1, wobei die Nahtlinien im wesentlichen parallel zur Mittellinie der zylindrischen Form der Filtertasche sind.
Filtertasche nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Nähfäden (1) im wesentlichen aus Fluorkohlenstofffasern oder Polyarylensulfidfasern bestehen.