METHOD OF CONTROLLING THE PROCESS OF CLEANING FILTRATION MATERIAL IN TEXTILE BLOCKING FILTERS

Abstract: 1. Method for the control of the purification process in the purification of the filter material of textile rejection filters, preferably of the bag filter type, wherein the contaminated gas of a filter chamber is led in via a raw gas inlet and the filter material installed in the filter chamber, passes under the deposit of dust on the filter material and is drawn away from the filter chamber through a clean gas outlet and the purification is effected in such manner that the filter material is exposed to a compressed air impulse from a purification system, which is controlled by a control system, which senses with measuring elements the pressure drop (Pf ) across the filter material, characterised in that the control system also senses the filter loading (Vf ) which consists of the quotient of the gas flow and the filter area, and forms the quotient of Pf and Vf , i. e. the filter resistance(s), which upon comparison of the filter resistance with a desired value (S0 ) produces a signal for the control of at least one of the parameters which influence the purification effect on the filter material of the purification system.

Description: Verfahren zur Steuerung des Reinigungsverlaufes beim Reinigen von Filtermaterial in textilen Sperrfiltern Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Reinigungsverlaufes beim Reinigen des Filtermateriales von textilen Sperrfiltern, vorzugsweise vom SchlauchS tertyp, wobei das verunreinigte Gas einer Filterkammer über einen Rohgaseinlauf zugeführt wird und das in der Filterkammer angebrachte Filtermaterial unter Ablagerung von Staub auf dem Filtermaterial passiert und aus der Filterkammer über einen Reingasauslauf abgeleitet wird, und der Reinigungsverlauf dadurch bewirkt wird, dass das Filtermaterial einem Druckluftimpuls von einem Reinigungssystem ausgesetzt wird, das von einem Steuerungssystem gesteuert wird. Bei einem herkömmlichen Steuerungssystem wird das Reinigungssystem des Schlauchfilters gewöhnlich vom Flansch-zu-Flanschdruckabfall gesteuert. Die Eln- und Auslaufklappen wie auch die Xanalverluste sind im Flansch-zu-Flanschdruckabfall inbegriffen. Das Reinigen wird eingeleitet, wenn ein Grenzwert für den Flansch-zu-Flanschdruckabfall erreicht wird. Der Reinigungsintervall hängt somit von der Staubkonzentration des ,gases ab. Das Verfahren eignet sich gut in Prozessen, in denen die Betriebsverhältnisse, d.h. der Gasfluss, die Gastemperatur und die Staubkonzentration im wesentlichen konstant sind. Bei Schwankungen im Gasfluss und in der Staubkonzentration dagegen neigt das vorstehend beschriebene Steuerungssystem dazu, weitgehend vom Gasfluss gesteuert zu werden, was vom abscheidungst2chnischcn GesIchtspunkt vuilig ungeeignet ist. Da der Flansch-zu-Flanschdruckabfall in jedem Augenblick proportional zum Gasfluss ist, kann die Reinigung vön: kurz währenden Flusserhöhungen eingeleitet werden, ohne durch Staubablagerungen auf den Schläuchen bedingt zu sein. Dies führt zu Überreinigung, d.h. der Staubkuchen wird zerstört, und das Filtermaterial wird für den Gasstrom freigelegt. Da die Feinfraktion des Staubes leichter durch das freigelegte Filtermaterial hindurchdringen kann, erhöhen 5' ich. die Emission wie auch der Schlauchverschleiss und der Restwiderstand des Schlauches. Es kann auch der entgegengesetzte Betriebsfall eintreffen, d.h. hohe Staubkonzentration und geringer Gasfluss, was in einem starken Zuwachs des Staubkuchens resultiert, ohne dass die Reinigung eingeleitet wird. Die Zunahme der Staubablagerung als solche genügt also nicht, um bei dem geringeren Gasfluss den Grenzwert zur Einleitung der Reinigung zu erreichen. Wenn der Gasfluss zunimmt, wird die Reinigung unmittelbar eingeleitet, aber dann ist jedoch der Reinigungseffekt(lrnpulsaruck) nicht dem stärkeren Staubkuchen angepasst. Infolgedessen sind zum Reinigen des Filters mehrere Reinigungen erforderlich, was erhöhten Schlauchverschleiss und kürzere Lebensdauer zur Folge hat. Im Extremfall kann sogar eintreffen, dass der Betriebspunkt der Anlage zum oberen Arbeitspunkt mit dem höheren Druckabfall und dem geringeren Gasfluss verschoben wird. Der obere Arbeitspunkt bezieht sich auf den Schnittpunkt zwischen der Anlage- bzw. Ventilatorkurve des Systemes. Wenn die Anlage ein pulsgereinigtes Filter einschliesst, erhält die Anlagekurve die Form einer schräg aufwärtsgerichteten Parabel, deren Spitze dem grösstmöglichen Filterfluss entspricht. Wenn der obere Arbeitspunkt erreicht wurde, muss die Anlage erneut gestartet werden, um zum unteren Arbeitspunkt mit dem niedrigeren Druckabfall und der höheren Belastung zurückzugehen. Es ist auch bekannt, den Reinigungsverlauf eines Schlauchfilters durch Einleitung der Reinigungsimpulse mit einem festgelegten Zeitintervall zu steuern, der dann so angepasst ist, dass die erforderliche Reinigung bei dem Betriebsfall erfolgt, wenn die Belastung am grössten ist. In diesem Fall erfolgt die Steuerung durch eine Zeitschaltuhreinrichtung. Es ist offenbar, dass bei Belastung des Filters unterhalb der grösstmöglichen Belastung das System eine Reinigung auch dann einleiten wird, wenn kein Reinigungsbedarf vorliegt. Die Folgen sind starker Verschleiss des Filtermateriales und verstärkte Emission. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Steuerungssystemes, bei dem die Nachteile der herkömmlichen Verfahren beseitigt sind. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass dem Verfahren die im Patentanspruch 1 definierten Kennzeichen gegeben werden Der Erfindung liegt somit die Einsicht zugrunde, dass das Reinigungssystem von der Staubablage auf dem Filtermaterial, gewöhnlich den Filterschläuchen, gesteuert werden soll, so dass ungeachtet von Schwankungen im Gasfluss und in der Staubkonzentration Reinigung stets bei demselben Staubbelag auf den Schläuchen eingeleitet wird. Die Patentansprüche 2 und 3 geben ein geeignetes Verfahren an, bei dem die Viskosität des Gases berücksichtigt wird, was in den Fällen zweckmässig ist, in denen das zu reinigende Gas ausser Flussschwankungen auch Temperaturschwankungen aufweist. Die Patentansprüche 4 bis 7 geben alternative Verfahren zur Steuerung des Reinigungseffektes des Reinigungssystemes durch Einflussnahme auf die für den Reinigungseffekt bedeutungsvollen Parameter an. Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, die ein Schnitt durch eine Filteranlage ist, näher beschrieben. In der Zeichnung bezeichnet 1 ein Filtergehäuse mit darin angeordneten Filterkammern 2. In den Filterkammern befinden sich Kassetten 3 oder Pakete mit mehreren Reihen Schlauchfilterschläuchen 4. Das zu reinigende verunreinigte Gas wird dem Filtergehäuse über einen Rohgaskanal 5 zugeführt, und das gereinigte Gas wird über einen Reinluftkanal 7 vom Filtergehäuse abgeleitet. Innerhalb des Filtergehäuses wird das Rohgas über einen Kanal 7 zum Rohgaseinlass 8 der Filterkammer geleitet und durchdringt dann die Filterschläuche 4 unter Ablagerung von Staub auf der Oberfläche des Filtermateriales. Das gereinigte Gas wird von der Reingasseite der Filterkammer über einen Reingasauslass 9 zu einem im Filtergehäuse angeordneten Auslasskanal 10 abgeleitet, der an den Reinluftkanal 6 angeschlossen ist. Das gezeigte Filter enthält mehrere Filterkammern (nicht gezeigt), die an die gemeinsamen Kanäle 7 und 10 angeschlossen sind. Klappenmittel 11 und 12 sind ferner angeordnet, um die Filterkammern erforderlichenfalls, für Inspektion, Filterwechsel usw. absperren zu können. Für diesen Zweck ist eine Hebeeinrichtung 13 angeordnet, mit der eine Kassette aus der Filterkammer herausgehoben wird. Die in der Figur gezeigte rechte Filterkammer ist mit der Klappe 12 abgesperrt. Die linke Filterkammer ist, wie die Lage der Klappe 11 zeigt, in Betrieb. Der Gasstrom ist durch die Fluss- richtung anzeigende Pfeile markiert. Zum Reinigen der Filterschläuche ist eine Reinigungsvorrichtung 14 angeordnet, die in der gezeigten Ausführung einen Drucktank 15 für Reinigungsmittel, d.h. Druckluft, sowie ein Ventil 17 für Zuführung des Reinigungsmittels zu einem mit Düsenrohr 18 versehenen Verteilerkanal 17 einschliesst. Die Arbeitsweise und Konstruktion der in der Figur gezeigten Reinigungsvorrichtung werden hier nicht im einzelnen beschrieben, sondern es wird hier lediglich gesagt, dass sie von der in US-PS 4 033 732 beschriebenen Art ist. Die Reinigung wird dadurch bewirkt, dass ein Druckumpuls in den Schlauch hinabgerichtet wird und dem Filtermaterial eine Beschleunigungs- und Verlangsamungsbewegung vermittelt, wodurch der Staub sich vom Biltermaterial löst und in der Staubtasche 19 gesammelt wird. Dieses Reinigungsverfahren ist gut erprobt, und es besteht gute Kenntnis der den Reinigungseffekt beeinflussenden Parameter. Das Reinigungssystem wird gemäss der Erfindung wie folgt gesteuert. Durch eine im Rauchgaskanal 5 angeordnete Sonde 20 werden der Gesamtdruck des Gases und der statische Druck gemessen, wobei der dynamische Druck des Gases und dessen Schwankung mit der Zeit vom Druckgeber 21 aufgezeichnet werden Denen.. Da der dynamische Druck eine Funktion des Gasflusses ist, wird somit ein Mass der Gasflussschwankung erhalten. In Kenntnis der aktuellen Kanalfläche und der Gesamtfläche des Filtermateriales kann durch geeignete Signalbehandlung die Filterbelastung Vf als Ausgangssignal vom Druckgeber 21 erhalten werden. Die Filterbelastung ist definitionsmässig der Quotient zwischen dem Gasfluss (m3/s) und der Filterfläche Cm2). Bei gewöhnlichen Anwendungen liegt Vf zwischen 0,02 und 0,06 m/s. Ein druckabfühlendes Glied 22 ist in der Rohgasseite (dem Rohgaseinlass 8) angeordnet, und der abgefühlte Druck wird zu einem Druckgeber 23 übertragen. Ein zweites druckabfühlendes Glied 24 ist am Reingasauslass 9 der Filterkammer angeordnet, und der abgefühlte Druck wird ebenfalls zum Druckgeber 23 übertragen, wo der Differenzdruck pf gebildet wird und Ausgangssignal von genanntem Geber ist. Der Differenzdruck pf ist somit der aktuelle Druckabfall über dem Filtermaterial. Pf schwankt bei gewöhnlichen Anwendungen von 0,75 bis 2,5 kPa. Die Ausgangssignale von den Gebern 21 und 23, d.h. Vf und pfs werden zu einer Elektronikeinheit 25 für weitere Verarbeitung geleitet. Hier wird gemäss der Erfindung der Filterwiderstand S berechnet, der als der Quotient zwischen dem Druckabfall über dem Filtermaterial pf und der Filterbelastung Vf definiert wird. Gewöhnliche Werte von S sind 15 bis 50 kPa/(m/s). Das Ausgangssignal S von der Elektronikeinheit wird zu einer Grenzwerteinheit 26 geleitet, wo ein Vergleich mit einem Sollwert So des Filterwiderstandes erfolgt. Von dieser Grenzwerteinheit wird ein Signal C für Filterreinigung gegeben, wenn der Filterwiderstand S den eingestellten Sollwert So erreicht hat. Das Signal C wird zu einer Steuer elektronikeinheit 29 geleitet, die die für das Reinigungssystem 14 erforderlichen Signale für Durchführung der Reinigung gibt.Ein Druckluftkompressor wird gestartet, und ein elektro-mechanisches Ventil wird betätigt, das über ein Pilotventil das Ventil 16 öffnet und dadurch den Reinigungsprozess einleitet. Es kommen häufig Prozessanwendungen vor, bei denen die Temperatur des Gases beträchtlich mit der Zeit schwankt. Hierbei ändert sich auch die Viskosität des Gases, was sich auf den Druckabfall über dem Filtermaterial auswirkt, ohne dass der auf dem Filtermaterial abgelagerte Staubkuchen verändert wurde. Da es im Grundgedanken der Erfindung liegt, dass nur die Grösse der Staubablagerung die Steuerung des Reinigungssystemes beeinflussen soll, schliesst die Erfindung ein zweckmässiges Verfahren ein, bei Temperaturschwankungen, und dadurch bei Viskositätsschwankungen, des Gases die Berechnung des Filterwiderstandes zu einer Bezugstemperatur To zu normieren. Dies geschieht dadurch, dass ein temperaturabfühlendes Glied 27 die Temperatur des Gases abfühlt und den Wert der absoluten Temperatur T des Gases über einen Geber 28 zur Elektronikeinheit 25 überträgt. Bei Berechnungen des Filterwiderstandes S wird hier der Quotient pf/Vf mit (To/T)i multipliziert, wo To eine Bezugstemperatur in 0K und T die aktuelle Temperatur in 0K sind. g ist eine Konstante, die bei Temperaturen unter 2000C den Wert 0,76 annimmt. Erfindungsgemäss wird der Reinigungsverlauf dadurch gesteuert, dass auf einen der für den Effekt des Reinigungsverlaufes bedeutungsvollen Parameter Einfluss genommen wird. Die für die praktische Anwendung der Erfindung nächstliegende Weise ist Steuerung des Reinigungseffektes durch Beeinflussung des Reinigungsintervalles oder des Zeitintervalles zwischen den Reinigungsimpulsen. In diesem Zusammenhang kann darauf hingewiesen werden, dass das Reinigen einer Kassette mit Filterschläuchen in der Regel Reihe für Reihe erfolgt, und dass mit dem Begriff Reinigungsintervall die Zeit gemeint ist, die vom Beginn der Reinigung einer der Filterreihen in der Kassette bis zu dem Zeitpunkt vergeht, zu dem sämtliche Filterreihen gereinigt sind, und der nächste Reinigungsumlauf begonnen wird..Ein Reinigungsumlauf kann somit ein rasches Durchreinigen des Filterpaketes bedeuten, und es wird somit die Zeit bis zum nächsten Rei- nigungsintervall gesteuert. Im anderen Fall erfolgen die Reinigungen Reihe für Reihe und ohne Aufenthalt, wenn die Kassette durch und durch gereinigt wurde. Man beeinflusst also anstelle dessen die Zeit zwischen den Reinigungspulsen. Bei starker Staubablagerung auf dem Filtermaterial wird die Reinigung mit kurzen Zeitintervallen eingeleitet werden, und bei geringer Staubablagerung werden die entsprechenden Zeitintervalle lang. Da der Reinigungseffekt vom Druck des Reinigungsmittels oder des Reinigungspulses abhängt, und ein hoher Druck einen kräftigeren Reinigungseffekt bewirkt als ein niedriger Druck, kann gemäss. einer alternativen Weise der Druck des Reinigungsimpulses zur Regelung des Reinigungseffektes beeinflusst werden. In diesem Fall ist der Zeitintervall zwischen den Druckimpulsen vorzugsweise konstant, und das System gibt vor jeder Reinigung ein Signal,das den Reinigungsdruck derart beeinflusst, dass der folgende Reinigungsispuis gerade so kräftig ist, um die erforderliche Reinigung zu bewerkstelligen. Die eigentliche Steuerung des Puls druckes kann auf verschiedene Weise geschehen, z.-B. durch Steuerung des Tankdruckes, was für den Fachmann naheliegend ist. Einer anderen Alternative zufolge kann der Reinigungseffekt des Reinigungspulses durch Beeinflussung seiner Dauer beeinflusst werden. Bei frühem Abbrechen des Pulses wird ein reduzierter Reinigungseffekt im Vergleich mit dem erhalten, der sich ergibt, wenn man den Puls sich ganz entwickeln lässt. Rein praktisch kann dies dadurch zustandegebracht werden, dass man die Dauer des Signales C ändert. Das nachstehende Anwendungsbeispiel dient zur näheren Beschreibung der Erfindung. Der Versuch wurde in einer Schlauchfilteranlage durchgeführt, die das Gas nach einem Elektrc-Lichtbogenofen reinigte. In diesen Anlagen schwankt der Gasfluss während des Betriebes beträchtlich, und desgleichen schwankt die Temperatur. Der Fluss durch das Filter schwankte zwischen 300 000 Nm3/h und 440 000 Nm3/h. Die Temperatur schwankte zwischen 200C und 1000C. Die Filteranlage hatte vier Sektionen mit je 336 Schläuchen, von denen jeder eine Länge von 5 m und einen Durchmesser von 0,127 m hatte. Die gesamte Filterfläche betrug 2688 m2. Im Vergleich mit herkömmlichem Betrieb führte die Betriebsart gemäss der Erfindung zu einer Verlängerung des durchschnittlichen Reinigungsintervalles um 33%, von 1,25 auf 1,65 Minuten. In dem Fall, in dem auch die Temperaturschwankung des Gases berücksichtigt wurde, verlängert sich der Reinigungsintervall noch von 1,65 auf 1,85 Minuten. Die sich bei Anwendung der Erfindung gegenüber herkömmlicher Technik ergebenden Vorteile lassen sich wie folgt zusammenfassen. Das Reinigen der Filterschläuche erfolgt stets bei einer bestimmten Staubdecke auf den Schläuchen. Es wird also Überreinigung mit resultierendem erhöhtem Schlauchverschleiss vermieden, und die Schläuche halten hierdurch länger. Die Gesamtemission für die Filteranlage ist geringer, da keine Schläuche überreinigt' werden, sondern stets ein Staubkuchen auf dem Filtermaterial verbleibt. Hierdurch wird auch tiefes Eindringen von feinem Staub in das Filtermaterial verhütet, was geringeren Filterwiddrstand und dadurch niedrigeren durch- schnittlichen Druckabfall über den Filterschläuchen ergibt. Dies bedeutet beträchtliche Energieeinsparung in Form verminderter Ventilatorarbeit. Die verminderte Anzahl Reinigungen bringt auch mit sich, dass der Energieverbrauch für das eigentliche Reinigungssystem geringer ist.

Claims: Patentans prüche 1. Verfahren zur Steuerung des Reinigungsverlaufes bei Reinigung des Filtermateriales von textilen Sperrfiltern, vorzugsweise vom Schlauchfiltertyp, wobei das verunreinigte Gas einer Filterkammer über einen Rohgaseinlauf zugeführt wird und das in der Filterkammer angebrachte Filtermaterial unter Ablagerung von Staub auf dem Filtermaterial passiert und von der Filterkammer über einen Reingasauslass abgeleitet wird, und der Reinigungsverlauf dadurch bewirkt wird, dass das Filtermaterial einem Druckluftimpuls von einem Reinigungssystem ausgesetzt wird, das von einem Steuerungssystem gesteuert wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Steuerungssystem mit Messgliedern den Druckabfall(pf) über dem Filtermaterial sowie die Filterbelastungtvf),die aus dem Quotienten zwischen dem Gasfluss und der Filterfläche besteht, abfühlt, und das Steuerungssystem den Quotienten zwischen pf und Vf, d.h. den Filterwiderstand (S)bildet, der bei Vergleich mit einem Sollwert(So)des Filterwiderstandes ein Signal zur Steuerung wenigstens eines der Parameter gibt, die den Reinigungseffekt des Reinigungssystemes auf das Filtermaterial beeinflussen. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Steuetungssystem mit temperaturabfühlenden Gliedern die absolute Temperatur < T.)des Gases misst und bei Berechnung des aktuellen Filterwiderstandes diesen mit Rücksicht auf die aktuelle Gastemperatur durch das Verhältnis korrigiert, das die Viskositätsänderung des Gases in Beziehung zu einer Bezugstemperatur(TO)bestimmt. 3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Korrektur durch Berechnung des Produktes des Quotienten Pf/V0f und (Tot) geschieht, wobei To eine Bezugstemperatur in K und # eine Konstante sind. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Reinigungsintervall beeinflusst wird. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z ei c h n e t, dass der Reinigungseffekt des Reinigungssystemes vom Steuerungssystem durch Beeinflussung des Zeitintervalles zwischen den Reinigungspulsen gesteuert wird. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Reinigungseffekt des Reinigungssystemes vom Steuerungssystem durch Beeinflussung des Reinigungsdruckes des Reinigungspulses gesteuert wird. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Reinigungseffekt des Reinigungssystemes vom Steuerungssystem durch Beeinflussung der Dauer des Reinigungspulses gesteuert wird.

Inventors: APELGREN, ROLAND
Applicants: FLAKT AKTIEBOLAG
Application year: 1980
Main classification: B01D46
IPC codes: B01D46