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Optimierung der Entstaubungsanlagen-Reinigungstechnologie

Von Karen Wear, Produktmanagerin Donaldson Torit

Für erhöhte Filterlebensdauer und Energieeinsparungen

Frühe Entstaubungssysteme verwendeten eine passive Filtration, um Staub von verschiedenen Luftströmen abzuscheiden. Filter innerhalb einer Entstaubungsanlage beluden sich allmählich mit Staub und mit der Zeit nahm der Druckverlust über das Filtermedium zu, bis so viel Widerstand erzeugt wurde, dass der Luftstrom durch das System unter ein akzeptables Niveau fiel. Das Filtermedium musste dann entfernt, entsorgt und ein sauberes Filtermedium musste montiert werden, um das System auf die ursprünglichen Betriebsluftstrombedingungen zurückzuführen. (Saubere Filter bringen ein System in einen Zustand mit niedrigerem Druckverlust zurück.)

Eine wesentliche Verbesserung der Staubsammlung trat auf, als eine aktive Reinigung entwickelt wurde, um Filtermedien, die in der Entstaubungsanlage geblieben waren, instand zu setzen. Im Laufe der Jahre wurden verschiedene Methoden der aktiven Reinigung an Entstaubungsanlagen angewendet, einschließlich sowohl mechanischer als auch Umkehrluftverfahren. Jede Methode bot eine Filterreinigung mit unterschiedlichem Erfolg. Das Ziel bei jedem Verfahren war es, jeglichen aufgebauten „Staubkuchen“ von der Oberfläche des Filters zu entfernen, wodurch der Druckverlust über die Filter reduziert und die Filterlebensdauer verlängert wird und so die Zeit zwischen tatsächlichen Filtermediumwechseln verlängert wird.

Mechanische Reinigung

Mechanische Reinigung wurde in der Industrie früh als eine Form der aktiven Reinigung mit geringer Technologie eingeführt. Bei der mechanischen Reinigung wurden Filter geschüttelt oder erschüttert, um den aufgebauten Staubkuchen zu entfernen. Dieses Reinigungsverfahren ermöglichte es, einen Teil des aufgebauten Staubs periodisch zu entfernen, um die Filterlebensdauer zu verlängern. Mechanische Reinigungssysteme (Abbildungen 1 und 2) können manuell (d. h. ein Handhebel oder Fußhebel, um die Filter zu schütteln oder zu biegen) oder automatisiert sein (motorbetriebene Vorrichtung, um die Filter zu schütteln oder vibrieren zu lassen). Dies war eine Verbesserung gegenüber der passiven Reinigung, war aber immer noch in der Wirksamkeit begrenzt, da es erforderte, dass der Luftstrom durch das System vor der Reinigung abgeschaltet wurde. Durch dieses Abschalten der Entstaubungsanlage wurde es als ein intermittierendes Reinigungssystem kategorisiert: Die Reinigung erfolgte nur, wenn die Entstaubungsanlage abgeschaltet war, und alle Filter wurden gleichzeitig gereinigt. Der Luftstrom im System zeigte daher ein Muster, da der Druckverlust nach der Reinigung (Luftstrom erhöht) erst abnahm, und dann mit der Zeit wieder anstieg (Luftstrom verringert). Insgesamt war die Leistung des Reinigungssystems sehr davon abhängig, wie oft die Entstaubungsanlage abgeschaltet werden konnte.

Abbildung 1 – Manuelle Pedal-Reinigung
Abbildung 2 – Mechanische Shaking-Reinigung
Rückluftreinigung

Mit der Rückluftreinigung wurde ein Luftstrom in die entgegengesetzte Richtung der gefilterten Luft eingeführt (Abbildung 3). Der umgekehrte Luftstrom durchdrang das Filtermedium von der sauberen Filterseite und schlug den Staubkuchen von der äußeren Oberfläche des Filters ab. Es wurden mehrere Verfahren verwendet, um den Rückluftstrom zu erreichen, einschließlich Lüfter und Druckluft.

Rückluftreinigungssysteme mit geringem bis mittlerem Druck verwendeten typischerweise einen kontinuierlich laufenden Lüfter, der ein großes Volumen von Niederdruckluft in der entgegengesetzten Richtung des gefilterten Luftstroms blies (Abbildung 4). Der umgekehrte Luftstrom blies den Staubkuchen während des Reinigungsvorgangs von der Oberfläche des Filtermediums ab.

Normaler Luftstrom

Reinigungszyklus

Abbildung 3 – Normaler Luftstrom im Vergleich zum Luftstrom des Reinigungszyklus
Abbildung 4 – Rückluftlüfter

In der Regel wurde der Rückluftlüfter kontinuierlich betrieben, wobei zu gleichzeitig nur wenige Filter gereinigt wurden. Diese Reinigungsmethode führte zu einem System, das als Dauerbetriebssystem angesehen wurde, da die Entstaubungsanlage während des eigentlichen Reinigungsprozesses der Filtermedien nicht abgeschaltet werden musste.  

Pulse-Jet-Reinigung

Die häufigere Form der Rückluftreinigung, die heutzutage in vielen Entstaubungsanlagen verwendet wird, wird als Pulse-Jet-Reinigung (Impulsstrahlreinigung) bezeichnet. Diese Reinigungstechnik verwendet einen Rückluftstrom, der in der entgegengesetzten Richtung des gefilterten Luftstroms in Impulsen erzeugt wird. Der Reinigungsluftimpuls kann das Filtermedium ausdehnen, wodurch der Staubkuchen auf dem Filter mechanisch gestört und dann vom Filter geblasen wird. Der Impulsluftdruck kann von mittel (im Allgemeinen weniger als 15 psig) bis hoch (60–90 psig) reichen, abhängig von der speziellen Konstruktion des Reinigungssystems. (Abbildungen 5 und 6) Die Pulse-Jet-Reinigung ist sehr effektiv bei der Reinigung von Filtermedien und gilt ebenfalls als Dauerbetriebssystem.

Abbildung 5 – Medium Duty Reinigungsverfahren
Abbildung 6 – Druckluftreinigung

Dauerbetrieb oder „On-Line“-Reinigung bietet einen Vorteil, indem der Primärluftstrom während der Reinigung nicht unterbrochen wird, wodurch die Entstaubungsanlage selbst während des eigentlichen Reinigungszyklusses arbeiten kann. Nur wenige Filter werden zu einem bestimmten Zeitpunkt gereinigt, obwohl das System letztendlich alle Filter reinigen wird. Einige Reinigungssysteme laufen 100 % der Zeit, wie Niederdruck-Rückluftsysteme. Andere sind abhängig von der beobachteten Filterbedingung (Druckverlust) und leiten keine Reinigung ein, bis der Druckverlust einen bestimmten hohen Sollwert erreicht. Mit der Zeit, wenn die Staubbelastung auf dem Filtermedium zunimmt, verringern sich bei druckverlustabhängiger Steuerung die Pausenzeiten zwischen den Abreinigungszyklen hin zu einer mehr kontinuierlichen Abreinigung 

Abbildung 7 – Blasrohr und Venturi-Düse

Die Pulse-Jet-Reinigung wurde über Jahre verfeinert, um die Effizienz des Reinigungssystems zu optimieren. Anfangs wurde ein Druckluftstoß nur auf die Filter gerichtet, und die höhere Kraft der Druckluft erhöhte den Reinigungsgrad im Vergleich zu einem Lüfter, da ein größerer Energiestoß mehr Staub aus dem Filtermedium drückte. Dieses Verfahren wurde durch die Ergänzung eines Blasrohrs (Düse) oder Strahlrohrs in der Reinluftkammer der Entstaubungsanlage weiter verbessert.  Das Blasrohr wurde verwendet, um die Impulsenergie zu konzentrieren oder zu steuern, um sie auf den Filter zu richten. 

Eine weitere Verbesserung war die Ergänzung einer Venturi-Düse in der Reinluftkammer (Abbildung 7).  Die Venturi-Düse beeinflusste, wie die Druckluft in die saubere Seite der Entstaubungsanlage floss, wie Luft dem Impuls der Reinigungsluft folgte und wie die Reinigungsluft in die saubere Seite des eigentlichen Filters gelangte. Die Venturi-Düse leitete den Druckluftstrom in den Filter und optimierte die Reinigungskraft. 

Erweiterte Impulsenergie-Reinigung

Erweiterte Impulsenergie – diese Formgebung stellt die nächste Weiterentwicklung der Impulsreinigung dar, die erstmals mit der PowerCore®-Filtertechnologie eingeführt wurde. Das PowerCore-Element ist ein kompaktes, effizient gestaltetes Filterpack, das eine Verfeinerung des Impulsreinigungssystems ermöglicht. Hierdurch entsteht ein Filter, der eine hohe Belastung bewältigt und sich effizient von Systemstörungen erholt. Ein Weg, dies zu erreichen, war ein Impulsspeicher, welcher die Druckluft und die Impulsenergie so optimierte, indem das Filterpack tangiert wurde, ohne den Luftstrom einzuschränken oder Energie zu verschwenden (Abbildung 8).  Eine andere Technik besteht darin, die Richtung der Druckluft in das Filtermedium zu steuern und zu optimieren, indem eine Zero-Turn-Impulskonstruktion verwendet wird.  Der Impuls fließt mit maximaler Reinigungsenergie in geradlinigen Bahnen durch das Medium (Abbildung 9), wodurch der Staub leicht aus den geriffelten Kanälen herauspulsieren kann.   

Abbildung 8 – Kompakte Impulsform
Abbildung 9 – Zero-Turn-Impuls
Fazit

Der Übergang von der passiven Filtration zur aktiven Reinigung in der Entstaubungsindustrie hat eine Vielzahl von Reinigungssystemen hervorgebracht, die in Entstaubungsanlagen verwendet werden. On-Line-Reinigung, Pulse-Jet-Technologie und neue PowerCore-Filterdesigns haben zu verbesserten Reinigungssystemen geführt. Die Filterreinigungsoptimierung maximiert die Lebensdauer der Filtermedien bei gleichzeitiger Minimierung der Energiemenge, die erforderlich ist, um den bestmöglichen Reinigungszyklus zu erreichen – ein Gewinn, der für Eigentümer und Betreiber von Entstaubungsanlage ein voller Gewinn ist! Wenn die Reinigungstechnologie Ihrer Entstaubungsanlage nicht so effektiv ist, wie sie sein könnte, wenden Sie sich an Ihren lokalen Entstaubungsanlagenhersteller, um mehr zu erfahren und mit dem Sparen zu beginnen.

Wir können Ihnen helfen, die optimale Lösung für Ihre Anwendung zu finden.

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