ES2325456T3 - Mejora electrica del rendimiento de un filtro de tejido. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento operacional de un montaje (10) de filtro de gas que tiene un medio de filtro (12) comprendiendo dicho procedimiento: la aplicación de un potencial de CC estática constante o casi constante al polvo que entra en el montaje de filtro y al medio de filtro; el paso del gas cargado de polvo a través del medio de filtro en una primera dirección a través del montaje de filtro mientras el medio de filtro y el polvo que entra en el montaje de filtro son estáticamente cargados con el potencial de CC; la medición de la caída de la presión a través del montaje de filtro; y en respuesta a que la caída de la presión alcanza un límite fijado de antemano, la inversión de la polaridad del potencial de CC para de esta forma posibilitar que las partículas de polvo existentes en el medio de filtro se desprendan del medio de filtro.
Description
Mejora eléctrica del rendimiento de un filtro de
tejido.
La presente invención se refiere en general a
los procedimientos y aparatos para mejorar el rendimiento de
filtros de tejido, y más concretamente, el rendimiento de filtros de
tejido eléctricamente cargados.
Al menos una configuración de un ESFF (filtro de
tejido electrostático) conocida (por ejemplo, el
Max-9^{TM}, disponible en BHA Group, Inc. Kansas
City, MO) ofrece una diversidad de configuraciones que pueden ser
adaptadas a las fábricas existentes. Estas configuraciones de
filtro utilizan una elevada relación de aire a tela, de manera que
es relativamente fácil de acoplar en un entorno fabril de espacio
restringido. Las configuraciones de filtro son así mismo
reconvertidas con facilidad dentro de los entornos existentes.
En algunas configuraciones conocidas, la
polaridad de un campo de carga de carga de una cámara de filtros de
bolsas de un ESFF se invierte para facilitar la limpieza de las
bolsas de filtro. Una cantidad suficiente del aire de limpieza a
una presión apropiada entra en el orificio de salida de la bolsa o
elemento de filtro. El flujo de aire invierte el flujo de gas
existente a través de la bolsa y choca con la tela, lo que determina
que las materias particuladas sean desalojadas de la superficie del
filtro de tejido.
En el ESFF, todas las partículas que entran en
la cámara de filtros de bolsas están cargadas con un efecto corona
negativo, provocando que todas las partículas migren al extremo
positivo de la bolsa de filtro. En muchas configuraciones
conocidas, se utiliza una limpieza por impulsos de aire. La limpieza
por impulsos de aire, sin embargo, no es de modo necesario
completamente eficaz si se trata de retirar todas las partículas de
polvo cargadas mediante una bolsa de filtro. Algunas partículas
tienden a agarrarse al filtro como resultado de las cargas
eléctricas.
La polaridad común de las partículas de polvo
que se acumulan sobre la superficie de la bolsa de filtro, puede
dar como resultado una masa porosa. Las partículas cargadas
"semejantes" se repelen entre sí sobre la bolsa de filtro,
creando pasos intersticiales a través de los cuales el gas puede
fluir libremente. A medida que la capa de polvo aumenta de grosor,
la caída de la presión aumenta. Cuando la caída de la presión
alcanza un límite superior establecido de antemano, debe ser
iniciado un ciclo de limpieza por impulsos dirigiendo un chorro de
aire comprimido dentro de la garganta de la bolsa de filtro por
donde el gas limpio sale. El aire comprimido invierte el flujo de
gas a través del interior del filtro provocando que el polvo sea
forzado a salir de la superficie exterior de la bolsa. Este choque
provoca que la capa de polvo disminuya de grosor reduciendo la
caída de la presión. El proceso de la limpieza por impulsos se
produce de forma cíclica para mantener la caída de la presión del
sistema dentro de unos límites aceptables.
El proceso de limpieza introduce fatiga y
desgaste en la bolsa de filtro. Como resultado de ello, la vida
útil de la bolsa depende del número de ciclos de limpieza efectuados
y de la presión del aire utilizado.
Los altos voltajes que se aplican a los filtros
así mismo desencadenan eventualmente en potencia la producción de
chispas. Las chispas pueden quemar los agujeros de las bolsas de
filtro, de lo que puede derivarse el inmediato incremento de las
emisiones de polvo. Los filtros de tejido están diseñados para
reducir al mínimo la protensión a producir chispas, pero en
configuraciones de filtro conocidas, la forma de onda derivada del
suministro de potencia del rectificador del transformador es una DC
de impulsos negativos lo que produce una serie de ondas de medio
ciclo. Para conseguir un voltaje medio de 35 kV, el utilizado en
muchas configuraciones de ESFF, debe emplearse un voltaje máximo de
aproximadamente 42 kV a 48 kV. Es, por tanto, necesario diseñar el
filtro para soportar al menos este voltaje máximo elevado, más un
margen adicional de seguridad.
Un aspecto de la presente invención proporciona
un procedimiento operacional de un montaje de filtro provisto de un
medio de filtro. El procedimiento incluye la aplicación de un
potencial de CC estática constante o casi constante al polvo que
entra en el montaje de filtro y en el medio de filtro; el paso de
gas cargado de polvo a través del medio de filtro en una primera
dirección a través del montaje de filtro mientras el medio de
filtro y el polvo que entra en el montaje de filtro son
eléctricamente cargados con el potencial de la CC; la medición de
la caída de la presión a través del montaje de filtro; y en
respuesta a la caída de la presión que alcance un límite fijado de
antemano, la inversión de la polaridad del potencial de CC para de
esta forma posibilitar que las partículas de polvo existentes en el
medio de filtro se desprendan del medio de filtro.
Otro aspecto proporciona un aparato de filtro
que comprende un medio de filtro de tela configurado para hacer
pasar a su través el gas cargado de polvo en una primera dirección
mientras el medio de filtro y el polvo que entra en el montaje de
filtro son eléctricamente cargados con un potencial de CC constante
o casi constante, un aparato de medición de la caída de la presión
configurado para medir una caída de la presión durante el
funcionamiento del aparato de filtro y una fuente de CC configurada
para aplicar el potencia de CC al medio de filtro de tela y
sensible al aparato de medición de la caída de la presión para
invertir la polaridad del potencial de CC para de esta forma
posibilitar que las partículas de polvo existentes en el medio de
filtro se desprendan del medio de filtro cuando la caída de la
presión alcance o exceda un límite fijado de antemano.
Debe apreciarse, por tanto, que diversas
configuraciones de la presente invención proporcionan las ventajas
combinadas de una baja caída de la presión y de una alta eficacia en
la eliminación de las partículas, y puede simplificar el diseño del
filtro operando con voltajes de CC máximas más bajos para la misma
eficacia de filtrado. La manera en la cual estas y otras ventajas
se obtienen se describen con mayor detalle a continuación en
conexión con los dibujos que se acompañan, en los cuales:
La Figura 1 es una vista frontal interna de una
configuración ejemplar de la presente invención.
La Figura 2 es una vista lateral interna de la
configuración de la Figura 1.
En algunas configuraciones que incorporan la
presente invención y con referencia a las Figuras 1 y 2, un aparato
10 de filtro de tejido electrostático (ESFF) comprende un medio de
filtro de tela o medio de filtro 12 (por ejemplo, un cartucho
plisado o un filtro de bolsa convencional) situado dentro de una
carcasa 14. Un orificio de entrada 16 de gas posibilita que el gas
cargado de polvo pase a través del medio de filtro 12 en una primera
dirección (hacia arriba) dirigido por un deflector de entrada 18
mientras el medio de filtro 12 es cargado estáticamente por el
conjunto de rectificador/alto voltaje 20 utilizando unos electrodos
de descarga y unos pesos tensores 22 y unos electrodos 24 y 25.
Unos aisladores de soporte 26 del sistema de alto voltaje están
dispuestos para aislar los electrodos 24 y 25 respecto de la carcasa
14. En algunas, pero no todas, configuraciones, unos colectores y
cabezales de tubos 28 del gas de purga están dispuestos
longitudinalmente e incorporan una válvula 30 para posibilitar la
pulsación inversa del medio de filtro 12 utilizando una fuente de
gas comprimido (no mostrada) para provocar que las partículas de
polvo se desprendan del medio de filtro 12. Algunas, pero no todas,
de las configuraciones proporcionan así mismo un limpiador acústico
32 que facilita en mayor medida la limpieza del medio de filtro 12.
Un aparato de medición 34 de la caída de la presión mide la caída de
la presión a través del medio de filtro 12 cuando el aparato de
ESFF 10 está en uso.
En algunas configuraciones de la presente
invención, el conjunto de alto voltaje/rectificador 20 comprende
una fuente de CC que proporciona un potencial de CC constante o casi
constante, por oposición a las configuraciones conocidas que
aplican un potencial de CC por impulsos. El potencial de CC
suministrado en algunas configuraciones es aproximadamente de 35
kV, el cual, debido a que el voltaje es de CC constante o casi
constante, es igual al potencial máximo. Sin embargo, un potencial
de 35 kV proporciona un filtrado equivalente a un voltaje máximo de
aproximadamente 42 kV a 48 kV de CC por impulsos tal como se utiliza
en las configuraciones de filtro actualmente conocidas. La fuente
de CC 20 está así mismo configurada en algunas configuraciones para
suministrar una corriente al medio de filtro 12 que da como
resultado una corriente de aproximadamente 0,56 a 0,93 microamperios
por metro cuadrado de tela de filtro, la cual se ha encontrado que
proporciona el filtrado más eficaz.
La fuente de CC 20 es sensible al aparato de
medición 34 de la caída de la presión para invertir la polaridad
del potencial de CC que es suministrado para de esta forma
posibilitar que las partículas de polvo existentes en el filtro 12
se desprendan del medio de filtro 12 cuando la caída de la presión
alcance o exceda un límite fijado de antemano. En algunas
configuraciones de la presente invención, unos colectores y unos
cabezales de tubo 28 del sistema de gas de purga y una válvula 30 o
bien no se suministran o bien no se utilizan para limpiar por
impulsos el medio de filtro. En dichas configuraciones, la polaridad
del potencial del CC es invertida sin invertir los impulsos del
medio de filtro con gas comprimido, sin embargo se lleva a cabo una
eliminación satisfactoria de las partículas de polvo sin estos
impulsos. Los limpiadores acústicos 32 son opcionales y tampoco
necesitan ser suministrados y/o utilizados.
En algunas configuraciones de la presente
invención, se proporciona un procedimiento operacional de un montaje
de filtro 10 provisto de un medio de filtro 12. El procedimiento
incluye la aplicación de un potencial de CC estática constante o
casi constante al medio de filtro 12, el paso del gas cargado de
polvo a través del medio de filtro 12 en una primera dirección a
través del montaje de filtro 10 mientras el medio de filtro 12 y el
polvo que entra en el montaje de filtro 10 son estáticamente
cargados con el potencial de CC, la medición de la caída de la
presión a través del montaje de filtro 10, y, en respuesta a que la
caída de la presión alcanza un límite fijado de antemano, la
inversión de la polaridad del potencial del CC para de esta forma
posibilitar que las partículas de polvo existentes en el medio de
filtro 12 se desprendan del medio de filtro 12.
En algunas configuraciones, la inversión de la
polaridad del potencial de CC para posibilitar que las partículas
de polvo situadas en el medio de filtro 12 se desprendan del medio
de filtro se llevan a cabo sin la inversión de impulsos del medio
de filtro con gas comprimido. Así mismo, en algunas configuraciones,
el medio de filtro 12 es una bolsa de filtro.
Algunas configuraciones del procedimiento de la
presente invención se llevan a cabo de manera repetida, y el
potencial de CC puede ser de aproximadamente 35 kV en algunas
configuraciones. Las partículas del gas que va a ser filtrado
están, por tanto, cargadas con un efecto corona negativo. El
potencial de CC estática aplicado al medio de filtro en algunas
configuraciones da como resultado una corriente de aproximadamente
de 0,56 a 0,93 microamperios por metro cuadrado del medio de
filtro.
Las configuraciones de la presente invención
pueden ser utilizadas para sustituir un montaje de filtro 10 por
otro montaje de filtro 10. Por ejemplo, un primer montaje de filtro
puede ser utilizado inicialmente, seguido por la sustitución por un
segundo montaje de filtro que tenga una configuración diferente. Por
ejemplo, en algunas formas de realización en las cuales se utilice
un segundo montaje de filtro como sustitución de un primer montaje
de filtro, un procedimiento comprende, antes de la sustitución de un
primer montaje de filtro por el segundo montaje de filtro, el paso
del gas cargado de polvo a través del medio de filtro del primer
montaje de filtro, y la pulsación inversa del medio de filtro del
primer montaje de filtro con gas comprimido para limpiar el polvo
recogido por el medio de filtro del primer montaje de filtro.
Después de la sustitución del primer montaje de filtro 10 por una
segunda configuración del montaje de filtro 10 de la presente
invención, el procedimiento incluye la aplicación de un potencial
de CC estática constante o casi constante del medio de filtro, el
paso del gas cargado de polvo a través del medio de filtro 12 en una
primera dirección a través del montaje de filtro 10 mientras el
medio de filtro 12 es estáticamente cargado con el potencial de CC,
la medición de la caída de la presión a través del montaje de
filtro 10, y, en respuesta a que la caída de la presión alcanza un
límite fijado de antemano, la inversión de la polaridad del
potencial de CC para de esta forma posibilitar que las partículas
de polvo existentes en el medio de filtro 12 se desprendan del medio
de filtro 12.
En algunas configuraciones en las cuales un
montaje de filtro 10 es sustituido, la inversión de la polaridad
del potencial de CC para de esta forma posibilitar que las
partículas de polvo existentes en el medio de filtro 12 del segundo
montaje de filtro se desprendan del medio de filtro del segundo
montaje de filtro, se lleva a cabo mientras se efectúa la pulsación
inversa del segundo medio de filtro, pero utilizando una presión más
baja que la pulsación inversa del medio de filtro del primer
montaje de filtro. Así mismo, en algunas configuraciones, el
segundo montaje de filtro comprende un tejido de filtro de
permeabilidad mayor que el primer montaje de filtro, y/o el segundo
montaje de filtro es físicamente más pequeño que el primer montaje
de filtro.
En algunas configuraciones de filtros de
sustitución, la inversión de la polaridad del potencial de CC para
de esta forma posibilitar que las partículas de polvo existentes en
el medio de filtro del segundo montaje de filtro se desprendan del
medio de filtro del segundo montaje de filtro, se lleva a cabo sin
la pulsación inversa del medio de filtro del segundo montaje de
filtro. El potencial de CC aplicado al segundo montaje de filtro
puede ser de aproximadamente 35 kV, y/o un potencial de CC puede ser
aplicado de forma que se traduzca en una corriente de
aproximadamente 0,56 a 0,93 microamperios por metro cuadrado de la
tela de filtro. Así mismo, en algunas configuraciones, un potencial
de CC por impulsos es aplicado al medio de filtro del primer filtro
mientras se hace pasar el gas cargado de polvo a su través.
Se han obtenido datos de pruebas de campo que
muestran que la caída de la presión baja y los altos beneficios de
la eficacia de la eliminación de las partículas derivados de la
presencia de un campo eléctrico cerca de las bolsas de filtro se
producen dentro de una gama específica de densidades de corriente.
Los datos de campo muestran que los máximos beneficios se obtienen
cuando la densidad de la corriente alcanza un valor que oscila de
0,56 a 0,93 microamperios por metro cuadrado de la tela de
filtro.
Mediante la utilización de un voltaje de CC
constante o casi constante, se genera una densidad de la corriente
suficiente para conseguir los beneficios deseados sin que se
produzcan chispas, y el suministro de potencia de la elevada
relación del voltaje máximo a medio proporciona unos espacios libres
internos reducidos dentro del montaje de filtro 10.
Un suministro de potencia de CC por impulsos
proporciona una intensidad de campo mecánica sobre la superficie de
la capa de polvo. La porosidad de la masa de polvo se determina por
la intensidad del campo eléctrico aplicada a la bolsa de filtro. La
intensidad de campo varía con cada medio ciclo. Frente a ello,
determinadas configuraciones de la presente invención utilizan una
forma de onda de CC o cerca de la CC que genera una intensidad de
campo constante. Como resultado de ello, la caída de la intensidad
del sistema es más estable.
Así mismo, algunas configuraciones de la
presente invención pueden funcionar con una eficacia de eliminación
de partículas considerablemente mayor en comparación con un filtro
de chorro por impulsos convencional debido a la presencia del campo
eléctrico. La capa de partículas cargadas sobre la superficie de la
bolsa de filtro repele las partículas adicionales, impidiéndolas
que pasen a través del filtro. Cuando la intensidad de campo varía,
en el mismo sentido aumenta la eficacia de la eliminación de
partículas. La eficacia de la eliminación de partículas es la más
baja cuando el campo eléctrico está desactivado, la más alta cuando
el campo eléctrico está activado. El uso de una intensidad de campo
eléctrico constante se traduce en una eficacia de la retirada de
las partículas constante. La capacidad para reducir el número de
ciclos de limpieza incrementa la vida útil de una bolsa de
filtro.
Así mismo, en configuraciones en las cuales un
impulso de gas comprimido es sustituido por un rápido cambio en la
polaridad del campo eléctrico, el campo eléctrico negativo se
derrumbaría entonces siendo rápidamente sustituido por un campo
eléctrico positivo. El polvo permanece cargado de forma negativa
durante un largo periodo de tiempo, de manera que recibe nuevos
impulsos desde la superficie de la bolsa de filtro. El campo a
continuación es de nuevo invertido al campo de polaridad negativa.
La utilización de una polaridad inversa para limpiar las bolsas de
filtro posibilita que se reduzca o elimine totalmente la presión de
limpieza por impulsos, alargando de esta forma la vida útil de las
bolsas de filtro. Así mismo, la utilización de una polaridad
inversa para limpiar por oposición a la utilización de gas
comprimido reduce el potencial para que el polvo pase a través de
la barrera de filtro.
La capacidad par reducir la cantidad de polvo
que penetra en la tela de filtro durante la limpieza permite que se
utilicen tejidos más permeables. La permeabilidad de los tejidos
define la caída mínima de la presión con la cual puede funcionar
una cámara de bolsas de filtros. El incremento de la permeabilidad
del tejido reduce la caída de la presión de la línea de partida. La
limpieza con polaridad inversa permite el empleo de unos tejidos
de permeabilidad más alta sin experimentar un incremento en las
emisiones de polvo. Por tanto, pueden conseguirse unos niveles de
la caída de la presión del sistema más bajos que en tejidos de
permeabilidad convencional.
La utilización de la polaridad inversa para
limpiar permite el empleo de unas relaciones de aire a tela más
altas o más altas que en las configuraciones de filtro conocidas.
Por tanto, puede ser utilizadas menos bolsas de filtro y unas
carcasas más pequeñas. Así mismo, la compensación de unos filtros de
limpieza por impulsos incrementados con la limpieza de polaridad
inversa incrementaría la vida útil de la bolsa y permitiría el
funcionamiento con unas relaciones más altas de aire a tela.
La utilización de unos suministros de potencia
de CC o cerca de la CC reduce al mínimo o elimina la aparición de
chispas las cuales provocarían el deterioro de la bolsa y la
aparición de fugas, y reduce los espacios internos necesarios para
evitar la producción de chispas de conexión a tierra, permitiendo el
empleo de una carcasa más pequeña. Así mismo, puede obtenerse un
campo eléctrico más estable, y una intensidad de campo más
constante aplicada a la capa de polvo proporciona una eficacia en la
recogida de polvo mejorada.
La limpieza con polaridad inversa permite que un
alojamiento de una bolsa de filtro funcione con unas relaciones de
aire a tela más elevadas en comparación con las unidades
convencionales, posibilitando de esta forma que un aparato nuevo o
de sustitución del filtro sea físicamente más pequeño que un aparato
de filtro por chorros de impulsos manejando un volumen de gas
comparable.
La limpieza por polaridad inversa permite así
mismo el uso de unos tejidos de permeabilidad más alta sin el
incremento de las emisiones de polvo, dando como resultado una caída
de la presión del sistema más baja.
Debe, por tanto, apreciarse, que algunas
configuraciones de la presente invención facilitan la limpieza por
impulsos de gas o eliminan la necesidad de dichos impulsos mediante
la inversión de la polaridad del campo durante la limpieza. Esta
inversión provoca que las partículas de polvo cargadas que, en otro
caso, permanecería fijadas a la superficie de la bolsa de filtro
sean desalojadas, dando como resultado un coste operativo reducido
y un desgaste inferior de la bolsa.
Aunque la invención ha sido descrita en términos
de diversas formas de realización específicas, los expertos en la
materia advertirán que la invención puede llevarse a la práctica
con modificaciones dentro del alcance de las reivindicaciones.
Claims (10)
1. Un procedimiento operacional de un montaje
(10) de filtro de gas que tiene un medio de filtro (12)
comprendiendo dicho procedimiento:
- la aplicación de un potencial de CC estática constante o casi constante al polvo que entra en el montaje de filtro y al medio de filtro;
- el paso del gas cargado de polvo a través del medio de filtro en una primera dirección a través del montaje de filtro mientras el medio de filtro y el polvo que entra en el montaje de filtro son estáticamente cargados con el potencial de CC;
- la medición de la caída de la presión a través del montaje de filtro; y
- en respuesta a que la caída de la presión alcanza un límite fijado de antemano, la inversión de la polaridad del potencial de CC para de esta forma posibilitar que las partículas de polvo existentes en el medio de filtro se desprendan del medio de filtro.
2. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1 en el que dicha inversión de la polaridad del
potencial de CC para de esta forma permitir que las partículas de
polvo existentes en el medio de filtro (12) se desprendan del medio
de filtro se lleva a cabo sin la pulsación inversa del medio de
filtro con gas comprimido.
3. Un procedimiento de acuerdo con las
reivindicaciones 1 o 2, en el que el medio de filtro (12) es una
bolsa de filtro.
4. Un procedimiento de acuerdo con cualquier
reivindicación precedente, llevado a cabo de forma reiterada.
5. Un procedimiento de acuerdo con cualquier
reivindicación precedente, en el que dicho potencial de CC es de
aproximadamente 35 kV.
6. Un procedimiento de acuerdo con cualquier
reivindicación precedente, en el que la aplicación de un potencial
de CC estática al medio de filtro (12) comprende la aplicación de un
potencial de CC que da como resultado una corriente de
aproximadamente 0,56 a 0,93 microamperios por metro cuadrado de
medio de filtro.
7. Un aparato de filtro que comprende:
- un medio de filtro de tela configurado para hacer pasar gas cargado de polvo a través de aquél en una primera dirección mientras el medio de filtro (12) y el polvo que entra en el montaje de filtro son estáticamente cargados con un potencial de CC constante o casi constante;
- un aparato (34) de medición de la caída de la presión configurado para medir una caída de la presión durante el funcionamiento del aparato de filtro; y
- una fuente de CC configurada para aplicar el potencia de CC al medio de filtro de tela y sensible al aparato de medición de la caída de la presión para invertir la polaridad del potencial de CC para de esta forma permitir que las partículas de polvo existentes en el medio de filtro se desprendan del medio de filtro cuando la caída de la presión alcanza o excede un límite fijado de antemano.
8. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 7
configurado para invertir la polaridad del potencial de CC sin
invertir la pulsación del medio de filtro (12) con gas
comprimido.
9. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 7
o la reivindicación 8, en el que dicho potencial de DC es de
aproximadamente 35 kV.
10. Un aparato de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 7 a 9, en el que la fuente de DC está
configurada para suministrar una corriente al medio de filtro (12)
que se traduce en una corriente de 0,56 a 0,93 microamperios por
metro cuadrado de tela de filtro.
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