Zum Inhalt springen

Filterabreinigung

Bei den ersten Staubabscheidern erfolgte die Abreinigung als manuelle Reinigung, in der Folge durch Vibration, über Spülluft bis zur Entwicklung und Etablierung der Druckluftabreinigung (Jet-Pulse-Abreinigung). Der Übergang von Verfahren der Spülluftabreinigung zur Jet-Pulse-Abreinigung hat durch die wirksame Entfernung der sich periodisch ablagernden Filterkuchen erheblich zur Steigerung der Einsatzgebiete und zu höheren Filterflächenbelastungen beigetragen.

Abreinigungsmechanismen Staubabscheider

Bei der mechanischen Trennung von Staubpartikel und Gas am Filterelement entsteht durch die wachsende Staubschicht an der Oberfläche des Filterelements ein Differenzdruck (Filterwiderstand). Um die Überschreitung eines bestimmten Differenzdruckes (üblicherweise < 1.500 Pa) zu vermeiden, müssen die Filterelemente periodisch gereinigt werden.
Die Art der Abreinigung ist neben der Form und Anordnung der Filtermedien das zentrale Konstruktionsmerkmal eines Filters. Als Abreinigungsmechanismen kommen die mechanische Bewegung des Filtermediums, die Umkehrung der Gasströmung, die Impulsübertragung auf den Filterkuchen und die Kombinationen aus diesen Mechanismen in Frage.

Online-Abreinigung

Bei der Unterscheidung der Online – Offline Abreinigungsprinzipien betrachtet man ausschließlich die Filterelement Abreinigung innerhalb einer Filterkammer. Als Online Abreinigung spricht man, wenn Elemente regeneriert werden, während weitere benachbarte Filterelemente zeitgleich filtrieren.

Das Prinzip der Online Abreinigung beruht auf zwei Effekten:

  • Der Staubkuchen wird durch einen Abreinigungsimpuls so weit vom Filterelement weg katapultiert, dass er entweder sofort in den Bereich des Staubaustrags gelangt, oder zumindest Zentimeter unterhalb des Startpunktes erst wieder anlagert wird.
  • Am untersten Bereich des Filterelements muss der gefilterte Staub beim Abreinigungsimpuls in agglomerierter Form durch ein nach oben berichtetes Prozessgas fallen können. Diese sogenannte Auftriebsgeschwindigkeit ist daher ein wesentlicher Auslegungsparameter einer Filteranlage. 

Voraussetzung des Online-Prinzips ist somit eine hoch energetische Filterabreinigung, die sich am einfachsten mit einem JET-Pulse-System realisieren lässt.

Abb.: Abreinigungsvorgang im online-Betrieb.
Die Schlauchreihen 1, 2 und 4 befinden sich im Filtrierprozess, während gleichzeitig die Schlauchreihe 3 abgereinigt wird.

Offline-Abreinigung

Bei einer Offline-Abreinigung kommen die Effekte der Online-Abreinigung nicht zum Tragen. Selbst feinste nicht agglomerierte Stäube gelangen nach dem Lösen vom Filtermedium durch Sedimentation im strömungsfreien Raum in einen Staubaustrag. Je nach Anlagenbauart und Staubfeinheit kann dem abgereinigten Staub ausreichend Zeit gegeben werden auszusedimentieren (Absetzzeit) um zu verhindern, dass das Prozessgas den fallenden Staub wieder erfasst.

Eine Offline-Abreinigung wird notwendig bei:

  • speziellen Filterabreinigungs-Arten, bei denen der Filterkuchen lediglich vom Filtermedium gelöst wird und anschließend in den Staubaustragsbereich sedimentiert. z.B. Kassettenfilter oder Rüttelfilter
  • hochfeinen Stäuben, die schlecht agglomerieren, so dass selbst geringe Auftriebsgeschwindigkeiten abgereinigte Stäube wieder an den Filter zurücktragen würden

Eine Offline-Abreinigung ist vor allem bei Feinstäuben und Staubgemischen mit hohem Schwebstaubanteilen sehr effektiv und wird am Ende eines Prozesses - auch zusätzlich zur Online-Abreinigung - gerne genutzt. Sich am Filter ansammelnde Feinstaubanteile werden damit effektiv ausgeschleust. 

Filterabreinigung Schlauchfilter und Taschenfilter

Bei Schlauchfiltern und Taschenfiltern kommt neben einer impulsförmigen Strömungsumkehr bei der Filterabreinigung ein weiterer positiver Effekt hinzu, der das Abreinigungsverhalten vor allem bei verfahrenstechnisch kritischen Stäuben über alle anderen Filterelementbauarten herausragen lässt.
Während des Filtrationsprozesses wird das flexible Filtermedium gegen den Stützkorb/Stützrahmen gesaugt und bildet - zusammen mit dem sich anlagernden Filterkuchen - eine konkave Form. Durch den Abreinigungsimpuls wird diese Form in eine konvexe Ausrichtung umgekehrt und das Filtermedium auf einen maximal möglichen Umfang gedehnt. Der anhaftende Filterkuchen bricht hierdurch - zusätzlich zum Blasimpuls - auf und selbst stärker anhaftende Filterkuchen lösen sich vom Filtermedium.

Abb.: Filtrier- und Abreinigungsvorgang eines druckluftabgereinigten Filterschlauchs

Filterpatronen und Lamellenfilter werden wie Schlauchfilter JET-Pulse und Online abgereinigt. Hierbei muss der Abreinigungsimpuls so stark sein, dass sich der in einer Faltung befindliche Staub in ausreichender Weise aus den Filterfaltungen geblasen wird. Die Filterabreinigung unterstützenden Bewegungen des Filtermediums (wie bei Schlauchfilter und Taschenfilter) sind nicht gegeben. Einen wesentlichen Einfluss auf die Abreinigungseffektivität hat die Geometrie einer Filterfalte. Große Spitzenabstände und flache Falten erleichtern die Abreinigung, geringe Spitzenabstände und tiefe Falten haben den gegenteiligen Effekt.

Da die in einem plissierten Filterelement realisierte Filterfläche sich umgekehrt proportional hierzu verhält, muss aus ökonomischen Gründen immer ein prozessabhängiger Kompromiss aus optimaler Filtergeometrie und max. möglicher Filterelementoberfläche geschlossen werden.

Neben der oben beschriebenen JET-Pulse Abreinigung gibt es auch rotierende Rückspülsysteme bei Patronen und sogar mechanische Systeme, die jedoch auf Grund von gegebenen Nachteilen an dieser Stelle nicht betrachtet werden.

Abb.: Vertikaler Lamellenfilter mit Abreinigungssystem

Filterabreinigung Patronenfilter mit horizontalem Einbau

Horizontal eingebaute Filterpatronen stellen einen Spezialfall in der großen Anzahl von Patronenfilteranlagen dar. Zwar ist das Jet-Pulse-Abreinigungsprinzip unverändert gegeben, doch werden nur die unteren 2/3 einer Patrone so abgereinigt, dass der Staub effektiv in einen Staubaustragsbereich gelangt.

Beim oberen Drittel würde der Staub ohne unterstützende Maßnahmen nach dem Herausblasen direkt wieder auf den Filter zurückfallen. Um diese ansonsten verloren gehende Filterfläche dauerhaft nutzbar zu machen, hat Infastaub zusätzlich zur üblichen JET-Pulse-Abreinigung ein rohgasseitiges Düsensystem entwickelt. Der aus den Falten herausgeblasene Staub wird aus dem oberen Bereich des Patronenfilters herausgespült und kann aussedimentieren. Besonders wirksam ist diese zusätzliche Maßnahme im strömungsfreien Raum, so dass eine Offline-Abreinigung Besandteil dieses Konzepts ist.

Abb.: Horizontaler Patronenfilter mit Abreinigungssystem

Filterabreinigung Kassettenfilter

Nachdem anfänglich Rüttelabreinigungen erprobt wurden, zeigte sich schnell, dass auch bei dieser Filterbauform eine pneumatische Abreinigung deutlich effektiver ist. Auf Grund der Kassettengeometrie entfallen die Prinzipen JET-Puls-Abreinigung und Online-Abreinigung. Bei Faltenhöhen von bis zu 300 mm ist es verständlich, dass ein Abreinigungsimpuls im Millisekunden-Bereich nicht ausreichend sein kann, um Staubpartikel über diese Distanz hinweg auszublasen. Die logische Konsequenz hieraus ist eine Offline-Abreinigung. Vom Filtermedium gelöste Partikel erhalten so überhaupt erst die Möglichkeit aus der Tiefe einer Filterkassette zu sedimentieren.

Da Kassetten meistens als Schwebstoff-Filter konzipiert sind und entsprechend mit feinsten Partikeln zu rechnen ist, kann diese Sedimentationszeit (Absetzzeit) bei schlecht agglomerierenden Stäuben auch lang (bis zu 5 min) ausfallen.

Zur Filterabreinigung wird ein Düsenrohr parallel zu den Filterfalten über die Kassettenoberfläche geführt. Für jede Einzelne der vielen Filterfalten ergibt sich hierdurch ein Druckluftimpuls verbunden mit einer leichten mechanischen Bewegung des Filtermediums.

Abb.: Kassettenfilter mit Abreinigungssystem und Spannvorrichtung

Die Abreinigung erfolgt mit Hilfe einer motorisch betätigten Rüttelvorrichtung. Bei automatischer Abreinigung setzt sich bei Erreichen des maximalen Filterwiderstandes oder nach einer festgelegten Zeitspanne ein Motor in Betrieb, der das Filterelement in Schwingung versetzt. Dabei löst sich der Filterkuchen vom Filtergewebe und fällt nach unten z. B. in einen Sammelbehälter, der regelmäßig geleert wird. Die Abreinigung kann nur im abgeschalteten Filtrationsbetrieb (Offline-Abreinigung) erfolgen.

Die Filtermedien werden bei Abreinigung durch Rütteln stark mechanisch beansprucht. Da Rüttelfilter nur diskontinuierlich betrieben werden dürfen und somit nicht für Dauereinsätze konzipert sind, können die Filtermedien, je nach Betriebsweise, trotzdem Standzeiten von bis zu fünf oder mehr Jahren erreichen.

Regenerierbare Filter mit Rückspül-Abreinigung (Spülluftfilter)

Die Rückspülabreinigung wird für mechanisch empfindliche Filtermedien eingesetzt, die durch eine Rüttel- oder Jet-Pulse-Abreinigung beschädigt würden. Die Abreinigung erfolgt durch eine partiell gerichtete Strömungsumkehr, wobei das Filtermedium schrittweise von der Reingasseite her abgeblasen, der Staubkuchen abgelöst wird und nach unten fällt. Hier kann die Abreinigung online oder offline erfolgen.

Bei einer Ausführung der Filteranlage in mehreren Kammern werden diese auch kammerweise offline abgereinigt. Die Filtermedien können wegen ihrer geringen mechanischen Beanspruchung Standzeiten von mehreren Jahren erlangen.

Regenerierbare Filter mit Jet-Pulse Abreinigung

Die bei Filtrationsabscheidern am häufigsten angewandte und modernste Form der Abreinigung ist das Druckstoßverfahren (Jet-Pulse Abreinigung). Seit Jahren hat sich diese Abreinigungsart weitgehend als Standard durchgesetzt.

Die Filtermedien (z. B. Filterschläuche oder Filtertaschen) werden während der Filtrationsphase von außen nach innen durchströmt. Die Abreinigung erfolgt bei Jet-Pulse Anlagen durch intensive Druckluft-Stöße, die schlagartig die Strömungsrichtung umkehren, dadurch die Filterelemente kurz aufblähen und den Filterkuchen durch Impulsübertragung ablösen.

Je nach Staubbelastung erfolgt die Abreinigung jedes Filterelements durch Druckstoß alle 1 bis 10 Minuten; normalerweise über die Messung des Filterdifferenzdruckes geregelt. Die Filteranlage kann auch während der Abreinigung im Betrieb bleiben (Online-Abreinigung), wodurch sich diese Anlagen für Aufgabenstellungen eignen, bei denen der Luftstrom auch über lange Zeiten nicht unterbrochen werden darf.

Servicenummer

Unsere kostenfreie Servicenummer erreichen Sie unter der 0800 2003700.

Alle Anleitungen sowie wichtige PDF-Dateien finden Sie hier.

Alle anstehenden Messetermine finden Sie hier.

Abonnieren Sie hier unseren Newsletter.