DE69211019T2

DE69211019T2 - Methode und gerät in einem filterventil

Info

Publication number: DE69211019T2
Application number: DE69211019T
Authority: DE
Inventors: Roine Braennstroem
Original assignee: ABB Carbon AB
Current assignee: Alstom Power Carbon AB
Priority date: 1991-11-12
Filing date: 1992-10-22
Publication date: 1997-07-10
Anticipated expiration: 2012-10-23
Also published as: SE469370B; SE9103321D0; EP0642377A1; FI942200A0; DK0642377T3; JPH07501010A; FI942200A7; FI942200L; US5503661A; WO1993009864A1; SE9103321L; DE69211019D1; EP0642377B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Anordnung zum Absperren eines Gasstromes durch ein keramisches Filterelement in einem Hochtemperaturfilter bei Bruch des Filterelementes.

BEREITS BEKANNTE TECHNOLOGIE

Beim Filtern heißer Gase bei hohen Temperaturen, beispielsweise bei der Rauchgasreinigung in Verbrennungsanlagen werden heutzutage keramikähnliche Filterelemente verschiedenster Ausführungen verwendet. In einer Ausführung können die Filter aus einer großen Anzahl Filterelemente in einem großen Filterbehälter bestehen. Dieser Behälter ist an seinem Oberteil mit einem Ablauf für gereinigte Gase versehen und an seinem Unterteil mit einem Sammelraum für mit Hilfe der Filter und aus den Filterelementen herabfallenden Staub. Ungereinigte Gase kommen in den Raum unter den Filterelementen an der Seite des Behälters herein. Die Filterelemente können von einem mit Löcher versehenem Blech im Oberteil des Behälters herabhängen, wo das Blech die einzelnen Filterelemente unterstützt. Jedes Loch im Blech ist mit einem unter dem Loch hängenden Filterelement versehen, wobei das Filterelement die Gase reinigt, die das Filterelement durchströmen und danach durch das dem entsprechenden Filterelement zugehörige Loch im Blech, wobei die Gase oberhalb des Bleches somit staubfrei und zum Ablauf des Filterbehälters befördert werden. Staub aus dem ungereinigten Gas bleibt an den Aussenseiten der verschiedenen Filterelemente hängen. Dieser Staub löst sich bei Zufuhr von Gasen durch die Filterelemente in umgekehrter Richtung während der sich periodisch wiederholenden Reinigung der Filtermasse. Der Staub aus dem Sammelraum wird am Unterteil des Behälters abgezogen.
Keramische Werkstoffe wie sie in Filtern oben geschilderter Art vorkommen haben eine stöichiometrische Zusammensetzung bezüglich der Festigkeit, darauf beruhend, daß in jedem hergestellten Kerambestandsteil Unvollkommenheiten in der inneren Struktur vorliegen. Dies kann einen Bruch des Bestandteiles verursachen, wenn dieser Belastungen, beispielsweise in Form von Temperaturschwankungen ausgesetzt wird.
In einem Filter mit vielen Filterelementen besteht stets die Gefahr, daß eine oder mehrere Filterelemente brechen, gewöhnlicherweise auf eine solcheWeise, daß Teile des Filterelementes aus ihrer Lage herabfallen. Die Folge dieses Filterelementbruches ist, daß ein gewisser Teil der Gase, die das zerbrochene Filterelement durchströmen, in diesem Zustand ungereinigt gelassen werden, was gänzlich unannehmbar ist, da eine Teilmenge völlig ungereinigter Gase den Filterelementen entströmen.
Die Filterelemente der oben beschriebenen Filterarten sind hängend montiert und verhältnismäßig schwer. Wenn ein solches Filterelement bricht, erfolgt ein Bruch des gesamten Filterelementes, wodurch der Unterteil oder -Unterteile des gebrochenen Filterelementes herabfallen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein Verfahren und eine Anordnung zum Absperren eines Gasstromes durch ein keramisches Filterelement in einem hochtemperaturbeständigen Filter bei Bruch des Filterelementes, in welchem ein an den untersten Teil des Filterelementes befestigtes Zugglied bei Bruch des Filterelementes ein Ventil schließen läßt, wobei der Ablauf des Filterelementes für gewöhnlicherweise gereinigte Gase am unteren, abgenommenen Teil des Filterelementes geschlossen ist, beim Herunterfallen das Zugglied so streckt, daß dieses Glied den Schliessmechanismus des Ventils veranlasst, das Ventil am Ablauf des Filterelementes zu schließen.
Das Zugglied zum Schließen des Ventils besteht beispielsweise aus einem Draht, einem Verbindungsmechanismus, einer Kette oder Ähnlichem. Ein Ende dieses Zuggliedes ist damit mit dem untersten Teil des keramischen Filterelementes verbunden, wogegen das andere Ende des Zuggliedes mit einem Schließmechanismus am Ventil verbunden ist. Der Schließmechanismus des Ventils kann auf viele verschiedene Arten ausgeführt werden. Als Beispiel kann hier eine Variante genannt werden, bei der das Zugglied mit dem einen Ende eines kurzen Armes verbunden ist, der am Ventil befestigt ist. Beim Dehnen des Zuggliedes bringt der Arm das Ventil zum Schließen. Der Grundsatz eines automatischen Schließens eines Ventils bei einem Bruch des zum Ventil gehörenden Filterelementes beruht auf dem Umstand, daß der unterste Teil des Filterelementes, der bei einem Bruch des Filterelementes herunterfällt und an dem der Unterteil des Zuggliedes befestigt ist, auf Grund der vorliegenden potentiellen Energie dieses Unterteiles beim Herabfallen dem Zugglied ein Stoß versetzt, sodaß das Zugglied gestreckt wird. In diesem Falle bekommt der herunterfallande Teil des Filterelementes genügend kinetische Energie um eine solche Streckung zu vollziehen, da der herunterfallende Filterelementteil ein gewisses Gewicht aufweist, und dies zusammen mit dem Umstand, daß der fallende Teil des Filterelementes eine gewisse Strecke herabfällt, die mehrere Meter betragen kann, bevor das Zugglied gestreckt wird, trägt dazu bei, genügend Bewegungsenergie zu erzeugen. Es ist auch möglich einen Teil des Filterelementes, an welchem das Zugglied befestigt sit, mit einem zusätzlichen Gewicht zu versehen, um den fallenden, abgelösten Teil des Filterelementes bei dessen Bruch mit genügendem Gewicht zu versehen, wenn dieser Teil lediglich ein kleineren Bereich des betroffenen Filterelementes bildet.
Das Ventil oder der Ventilteil kann aus einer wechselnden Anzahl bekannter Ventilarten in Gestalt eines Klappenventils, Drosselventils, Kugelventils oder Ähnlichem bestehen und hat für die Erfindung keinerlei entscheidende Bedeutung.
In anderen Varianten der Ausführungen löst das Zugglied lediglich einen Auslösungsmechanismus aus, um den benutzten Ventilteil zu schließen. Der Ventilteil wird danach an eine Energiequelle mit eingelagerter Energie angeschlossen, wodurch die gelagerte Energie beim Auslösen dieser gelagerten Energie mit Hilfe des Zuggliedes den Ventilteil mit einer Kraft beaufschlagt, die den Ventilteil zum Schließen zwingt. Auch Servoventile dieser veranschaulichten Sorte sind Beispiele bereits bekannter Technik und werden hier nicht näher beschrieben. Die gelagerte Energie trifft man beispielsweise in einem druckbeaufschlagten pneumatischen oder hydraulischen Zylinder an, einer Zugfeder, einem aufgehängten Gewicht oder einer chemischen Ladung, wobei die oben erwähnte gelagerte Energie das Schließen des Ventilteils durch Auslösen des Zuggliedes veranlasst.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 veranschaulicht eine Filtereinheit bekannter Art und zeigt die Lage und die Montage des Filterelementes in der Filtereinheit,
Figur 2a zeigt ein Filterelement mit zugehörigem,erfindungsgemäßem Ventilteil,
Figur 2b zeigt ein zerbrochenes Filterelement, bei dem ein heruntergefallener Teil des Filterelementes ein Zugglied gestreckt hat, das einen zum Element gehörenden Ventilteil geschlossen hat.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN

Unter Hinweis auf die beigefügten Figuren werden einige Ausführungen der Erfindung beschrieben. Figur 1 zeigt eine vollständige Filtereinheit, die beispielsweise zum Reinigen heißer und staubbeladener Verbrennungsgase eines Kraftwerkes dient. Die für die Filtereinheit erforderliche Isolierung ist in der Figur nicht veranschaulicht. Diese Filtereinheit repräsentiert bereits bekannte Technik. Die Aufgabe der Filtereinheit ist die Gase zu reinigen und somit Staub und gereinigte Gase voneinander zu trennen, wobei der Staub und die gereinigten Gase die Filtereinheit über verschiedene Abläufe verlassen.
Die Filtereinheit umfasst einen Filterbehälter 1 mit einem Zulauf 2 für staubhaltige Gase an der Seite des Behälters 1. Im Oberteil des Filterbehälters 1 verläuft ein Blech 3 über den gesamten Filterbehälter 1, sodaß der Behälter in zwei voneinander getrennte Räume unterteilt wird. Das Blech 3 ist mit einer Anzahl Öffnungen 4 versehen, die Gase vom Raume unter dem Blech in den Raum über dem Blech 3 strömen lassen. In den Öffnungen 4 des Bleches 3 sind Filterelemente 5 eingehängt, sodaß durch die Öffnungen 4 ausströmende Gase gezwungen werden, erst die Filterelemente zu durchströmen, die aus unten geschlossenen Rohren oder Säcken aus Keramwerkstoffen bestehen können. Wenn ungereinigte Gase aus dem Raum unter dem Blech 3 den Filterwerkstoff eines Filterelementes durchströmen bleibt Staub an der Aussenseite des Filterelementes 5 hängen, wogegen die vom Staub befreiten Gase durch die Öffnung 4 und als gereinigte Gase durch ein Gasablauf 7 im Oberteil des Filterbehälters 1 weiterströmt. Der an der Aussenseite eines Filterelementes hängende Staub fällt in eine Staubkammer 8 herunter, die mit einem Staubablauf 9 versehen ist, durch welchen Staub bei Bedarf enfernt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Anschluß an die Figuren 2a und 2b beschrieben. Figur 2a zeigt ein unter einer Öffnung 4 hängendes Filterelement 5. An der Seite der Öffnung 4 ist ein Ventilteil 10 montiert. In diesem Beispiel ist der Ventilteil mit einem kleinen Arm 11 versehen. An diesem Arm 11 ist das Zugglied 12 des Filterelementes befestigt. Das andere Ende des Zuggliedes 12, das im gezeigten Beispiel die Gestalt eines Drahtes hat, ist mit dem untersten Bereich des Filterelementes 5 verbunden. Figur 2b veranschaulicht was geschieht, wenn ein Filterelement 5 bricht. Auf Grund des Zerbrechen des Filterelementes 5 wird das Element in zwei Teile unterteilt, nämlich einen oberen, zuückbleibenden Teil 5a und einen unteren, heruntergefallenen Teil 5b. Der beim Brechen des Filterelementes 5 heruntergefallene Teil 5b streckt das Zugglied 12 beim Herunterfallen, wodurch das Zugglied 12 in diesem Beispiel durch Einwirken des Armes 11 den Ventilteil 10 veranlasst die Öffnung 4 zu schließen. Auf diese Weise werden ungereinigte Gase daran gehindert den verbleibenden Teil 5a des Filterelementes 5 zu durchströmen, welches jetzt für ungereinigte Gase offensteht und bis zum Schließen dieser Öffnung 4 eine freie Bahn für ungereinigte Gase durch die Öffnung schafft. Auf Grund des Gewichtes des heruntergefallenen Teiles 5b hält dieser Teil das Zugglied 12 gestreckt, wodurch der Ventilteil 10 ständig geschlossen gehalten wird.
In einer anderen Ausführung löst das Zugglied 12 einen Auslösemechanismus aus, der eine Schließanordnung am Ventilteil 10 mit Hilfe einer von der gelagerten Energie erhaltenen Kraft steuert. Die gelagerte Energie wird dem Ventilteil 10 mit Hilfe eines pneumatischen oder hydraulischen Druckmittels von einem Druckbehälter zugeführt, in welchem das Zugglied 12 die Zufuhr (wenn überhaupt) eines Druckmittels zur Schließung des Ventilteiles 10 kontrolliert.
In einer weiteren Ausführung kontrolliert das Zugglied 12 das Auslösern vorliegender Energie einer vorgespannten Feder, die bei Auslösung den Ventilteil 10 schließt, oder die vorhandene Energie eines aufgehängten Gewichtes, das zum Fallen gebracht wird, wenn das Zugglied 12 eine Mechanismus auslöst, der das Gewicht freimacht, sodaß die Energie des fallenden Gewichtes genügend groß wird eine Kraft zu erzeugen um den Ventilteil 10 zu schließen.
Im Ventilteil 10 kan in einer alternativen Ausführung die gelagerte Energie zum Schließen des Ventilteiles 10 aus einer chemischen Ladung bestehen, die vom Zugglied 12 ausgelöst wird und somit den Ventilteil 10 schließt.
Mit Hilfe selbstschließender Ventilanordnungen oben erwähnter Art in jedem einzelnen Filterelement 5 einer Filtereinheit, die eine große Anzahl von Filterelementen 5 enthält, wird ermöglicht eine gewisse Anzahl zerbrochener Filterelemente zu akzeptieren ohne Schaden für die Funktion der Filtereinheit. Die zerbrochenen Filterelemente 5 müssen grundsätzlich erst dann ersetzt werden, wenn der gesamte Gasstrom durch die Öffnungen 4 der Filtereinheit zu klein wird, da zu viele Ventilteile 10 geschlossen sind.

Claims

1. Methode zum Absperren eines Gasstroms durch ein keramisches Filterelement (5) bei Bruch des Filterelements in einem Filter welches

einen Filterbehälter (1),

eine Platte (3) versehen mit Öffnungen (4) quer zum Filterbehälter (1) so daß die Platte (3) den Filterbehälter (1) in einen oberen und einen unteren Raum aufteilt, und

eine Anzahl Filterelemente (5), aufgehängt unter den Öffnungen (4) in der Platte (3) enthält,

dadurch gekennzeichnet, daß beim Bruch eines Filterelements (5) dessen unterster Teil (5b) sich vom Filterelement (5) löst und herunterfällt, wobei ein Zugorgan (12) gestreckt wird, das erwähnte Zugorgan sowohl an dem herunterfallenden Teil (5b) als auch an einem Ventil (10) befestigt ist, welches vom Zugorgan (12) beeinflußt wird, die Öffnung (4) benachbart zum Ventil (10) zu schließen, wodurch der Gasstrom durch das Filterelement (5) gestoppt wird.

2. Methode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Bruch des Filterelements (5) das Zugorgan (12) einen Mechanismus auslöst der dazu angepaßt ist, gespeicherte Energie freizugeben, wodurch das Ventil (10) durch eine Kraft veranlaßt wird, die Öffnung (4) des dazugehörenden Filterelements (5) zu schließen, wobei die gelagerte Energie beispielsweise von einem unter Druck stehenden pneumatischen oder hydraulischen Behälter oder einer gespannten Feder oder einem aufgehängten Gewicht oder einer chemischen Ladung erhalten wird.

3. Eine Gasfilterungsanordnung welche

einen Filterbehälter (1),

eine Anzahl keramischer Filterelemente (5), aufgehängt unter den Öffningen (4) in det Platte (3) enthält,

dadurch gekennzeichnet, daß jedes Filterelement (5) mit einem Zugorgan (12) versehen ist, welches an dem untersten Teil (5b) des Filterelements (5) und an einem Ventil (10), benachbart zur Öffnung (4), zugeordnet zum Filterelement (5), befestigt ist, wobei bei Bruch des Filterelements (5) und bei Ablösung des untersten Teils (5b) das Zugorgan (12) gestreckt wird und die Öffnung (4) vom Ventil (10) geschlossen wird, so daß der Gasstrom abgesperrt wird.

4. Eine Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugorgan (12) ein Draht, ein Gelenkmechanismus, eine Kette oder ein ähnliches Organ ist.

5. Eine Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (10) ein Klappenventil, ein Drosselventil oder ein Kugelventil ist.

6. Eine Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, das der unterste Teil des Filterelements (5) am Befestigungspunkt des Zugorgans (12) mit einem zusätzlichen Gewicht in der Gestalt von Metall oder Keramik versehen ist, das die Aufgabe hat, die Bewegungsenergie des herunterfallenden Teils (5b) bei Bruch des Filterelements (5) zu erhöhen.

7. Eine Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (10) dazu angepaßt ist, mit einer Kraft geschlossen zu werden, die mit Hilfe von gespeicherter Energie ezeugt wird, die von einem Absperrmechanismus, kontrolliert durch das Zugorgan (3), freigesetzt wird, wobei die gespeicherte Energie von einem unter Druck stehenden pneumatischen oder hydraulischen Behälter oder einer gespannten Feder oder einem aufgehängten Gewicht oder einer chemischen Ladung erhalten wird.