Betriebsstabilität von ungleichförmig beladenen Tuchfiltern

Tuchfilter werden häufig zur Abreinigung von feinem Staub aus Gasströmen verwendet. Eine sehr hohe Abscheiderate kann erreicht werden, wenn der staubbeladene Gasstrom durch das Filtertuch geführt wird, wobei der Staub zurückgehalten wird und einen Filterkuchen bildet. Mit zunehmender Kuchendicke erhöht sich der Druckverlust über den Filter. Schließlich muss der Filterkuchen periodisch vom Filtertuch abgereinigt werden, was häufig durch Druckluftimpulse gegen die normale Gasströmungsrichtung geschieht. Dadurch wird der Filterkuchen vom Tuch abgehoben und er fällt im Filtergehäuse zumindest teilweise nach unten, wo er ausgetragen wird. Zumeist werden Filter nur teilweise abgereinigt, was durch eine unvollständige Abreinigung durch die reinigenden Druckluftimpulse bedingt sein kann ("patchy cleaning") oder aber dadurch, dass nur ein Teil der Gesamtfläche des Filters überhaupt gereinigt wird. Daraus resultiert eine Ungleichverteilung des Kuchens am Filter, die deutlich unterschiedliche lokale Filtrationsgeschwindigkeiten bewirkt, was zu einem unterschiedlichen Kuchenaufbau führen kann. Als weitere Folge kann sich auch die Abreinigung des Filterkuchens verändern. Ein instabiler Betrieb des Filters macht sich vor allem durch eine zunehmende Verkürzung der Filtrationszeiten zwischen den notwendigen Abreinigungsschritten bei sonst unveränderten Betriebsbedingungen bemerkbar. Im schlimmsten Fall kann es zum Versagen des Filters kommen; ein Zustand der jedenfalls zu vermeiden ist. Der Betrieb von existierenden Pilot- und Großanlagentuchfiltern wurde bereits untersucht, wobei besonderes Augenmerk auf das Phänomen der Ungleichverteilung des Filterkuchens auf der Filterfläche und seine Auswirkungen auf den Filterbetrieb gelegt wurde. Diese Untersuchungen werden eingehender fortgesetzt. Insbesondere werden die Instabilitäten beim Betrieb von Filtern experimentell und durch mathematische Simulationen betrachtet. Während einer Kooperation mit der Norwegischen Universität, Trondheim, wird die Anwendbarkeit des Simulationsmodells auf Schüttschichtfiltersysteme - statt eines Filtertuches kommt ein bewegliches Sandbett zum Einsatz - erweitert. Die Simulationsrechnungen werden auch geeignet sein, um Betriebsbedingungen bei verschiedenen Betriebsparametern vorhersagen zu können. Schließlich ist es auch ein Ziel, den Bereich eines stabilen gegenüber des instabilen Betriebs abgrenzen zu können. Die Anwendbarkeit bzw. Brauchbarkeit des Modells wird durch eingehende Messungen an einer Filteranlage, die aus drei Filterschläuchen industrieller Größe besteht, getestet, wobei auch örtlich aufgelöst Filterkuchendicken- und Filterkuchendichtenverteilungen bestimmt werden.

Tuchfilter werden häufig zur Abreinigung von feinem Staub aus Gasströmen verwendet. Eine sehr hohe Abscheiderate kann erreicht werden, wenn der staubbeladene Gasstrom durch das Filtertuch geführt wird, wobei der Staub zurückgehalten wird und einen Filterkuchen bildet. Mit zunehmender Kuchendicke erhöht sich der Druckverlust über den Filter. Schließlich muss der Filterkuchen periodisch vom Filtertuch abgereinigt werden, was häufig durch Druckluftimpulse gegen die normale Gasströmungsrichtung geschieht. Dadurch wird der Filterkuchen vom Tuch abgehoben und er fällt im Filtergehäuse zumindest teilweise nach unten, wo er ausgetragen wird. Zumeist werden Filter nur teilweise abgereinigt, was durch eine unvollständige Abreinigung durch die reinigenden Druckluftimpulse bedingt sein kann ("patchy cleaning") oder aber dadurch, dass nur ein Teil der Gesamtfläche des Filters überhaupt gereinigt wird. Daraus resultiert eine Ungleichverteilung des Kuchens am Filter, die deutlich unterschiedliche lokale Filtrationsgeschwindigkeiten bewirkt, was zu einem unterschiedlichen Kuchenaufbau führen kann. Als weitere Folge kann sich auch die Abreinigung des Filterkuchens verändern. Ein instabiler Betrieb des Filters macht sich vor allem durch eine zunehmende Verkürzung der Filtrationszeiten zwischen den notwendigen Abreinigungsschritten bei sonst unveränderten Betriebsbedingungen bemerkbar. Im schlimmsten Fall kann es zum Versagen des Filters kommen; ein Zustand der jedenfalls zu vermeiden ist. Der Betrieb von existierenden Pilot- und Großanlagentuchfiltern wurde bereits untersucht, wobei besonderes Augenmerk auf das Phänomen der Ungleichverteilung des Filterkuchens auf der Filterfläche und seine Auswirkungen auf den Filterbetrieb gelegt wurde. Diese Untersuchungen werden eingehender fortgesetzt. Insbesondere werden die Instabilitäten beim Betrieb von Filtern experimentell und durch mathematische Simulationen betrachtet. Während einer Kooperation mit der Norwegischen Universität, Trondheim, wird die Anwendbarkeit des Simulationsmodells auf Schüttschichtfiltersysteme - statt eines Filtertuches kommt ein bewegliches Sandbett zum Einsatz - erweitert. Die Simulationsrechnungen werden auch geeignet sein, um Betriebsbedingungen bei verschiedenen Betriebsparametern vorhersagen zu können. Schließlich ist es auch ein Ziel, den Bereich eines stabilen gegenüber des instabilen Betriebs abgrenzen zu können. Die Anwendbarkeit bzw. Brauchbarkeit des Modells wird durch eingehende Messungen an einer Filteranlage, die aus drei Filterschläuchen industrieller Größe besteht, getestet, wobei auch örtlich aufgelöst Filterkuchendicken- und Filterkuchendichtenverteilungen bestimmt werden.