Regenereerbare filters
De scheidingssystemen zijn in principe zwaartekrachtseparatoren, centrifugaalseparatoren, natte separatoren, elektrische separatoren en filtratieseparatoren om uit te kiezen. Filtratieseparatoren worden onderverdeeld in opslagfilters en regenereerbare filters, waarbij de laatste een dominante rol spelen in de categorie filtratieseparatoren vanwege hun voordelen. Het grote intensieve filterlexicon voor ontstoffing biedt gedetailleerde informatie over regenereerbare filters.
Kenmerken van regeneratief filter
Zogenaamde regenereerbare filters worden gebruikt om vaste deeltjes van gassen te scheiden wanneer hoge concentraties stofbeladen uitlaatlucht (tot 200 g/m³) gereinigd moeten worden. Het reinigingseffect is gebaseerd op de zogenaamde oppervlaktefiltratie. De deeltjes worden voornamelijk gescheiden op het oppervlak van het filtermedium op de deeltjeslaag (stofkoek) die zich vormt. Na het bereiken van een bepaalde drukval of met vaste tussenpozen worden de filtermedia gereinigd, zodat het filtratieproces periodiek kan worden herhaald. Het afgescheiden stof kan worden teruggewonnen.
De ontwerpen van regenereerbare filters verschillen in de geometrische opstelling van het filtermedium, de gasstroom en het type reiniging.
Een verdere onderverdeling van filterscheiders is gebaseerd op het type en de verpakking van het filtermateriaal. Wat betreft het type filtermedia wordt onderscheid gemaakt tussen zakfilters, zakfilters, cartridgefilters, lamellenfilters en cassettefilters.
De geometrie van zakfilters, zakfilters, patroonfilters, lamellenfilters en cassettefilters
- Bij zakfilters is het filterelement meestal een cilindrische zak. De filterslangen worden in verschillende diameters en lengtes vervaardigd. Zakfilters worden gebruikt voor de filtratie van uitlaatlucht bij lage en gemiddelde temperaturen tot ca. 250 °C, het zakweefsel houdt het stof tegen terwijl het erdoorheen stroomt. De filterslangen worden regelmatig gereinigd – meestal door persluchtpulsen. Het reinigingseffect van de persluchtpuls wordt extra versterkt door het plotseling opblazen van de filterslang. Zakfilters zijn daarom met name geschikt voor kleverig of sterk klevend stof.
- Zakfilters worden gebruikt om stof uit kleine hoeveelheden gas te verwijderen. Het filtermedium is gespannen over een vlak, plaatvormig frame dat aan één kant open is voor de schone gasuitlaat. De stroming is van buiten naar binnen. De filterzakken worden regelmatig gereinigd – meestal door persluchtpulsen. Het reinigingseffect van de persluchtpuls wordt extra versterkt door het plotseling opblazen van de filterzak. Dit effect is bij het zakkenfilter slechts minimaal lager dan bij het zakkenfilter. Zakfilters zijn daarom ook bijzonder geschikt voor kleverig of sterk hechtend stof.
- Cartridgefilters zijn een steeds populairder alternatief voor zakfilters. Het filtermedium wordt stervormig gevouwen en op een cilindrische steunkorf geplaatst. De stroming vindt van buiten naar binnen plaats, waarbij het wordt gereinigd door een drukstoot of lagedrukspoeling. Cartridgefilters worden alleen gebruikt voor stof dat gemakkelijk te reinigen is, anders raken de vouwen verstopt met stof.
- Lamellenfilters zijn een alternatief voor zakkenfilters. Twee gevouwen filtermedia worden op elkaar geplaatst en op hun contactpunten aan elkaar gelijmd of gelast. De stroming vindt van buiten naar binnen plaats, waarbij reiniging plaatsvindt door een drukstoot of lagedrukspoeling. Lamellenfilters worden alleen gebruikt voor stof dat gemakkelijk te reinigen is, anders raken de vouwen verstopt met stof.
- Bij cassettefilters (“HEPA-filters”) komt het met stof beladen gas doorgaans in het onderste gedeelte in de ruwe gaskamer van de filterbehuizing terecht – hier vindt voorscheiding plaats – en stroomt eerst door de eerste filtertrap. Het meegevoerde fijne stof wordt aan de buitenkant van de vouwen van de filtercassette afgescheiden. De filtercassette wordt pneumatisch gereinigd. Een sproeibuis beweegt langzaam heen en weer over de gehele breedte en lengte van de filtercassette. De perslucht blaast de filterpatroon naar beneden en bevrijdt de filterelementen van stof. Het gereinigde gas uit de eerste filtertrap kan optioneel door een tweede, ongereinigde filtertrap stromen. (veiligheidsfilter, politiefilter)
Hoe werken filterscheiders?
Het met deeltjes beladen gas stroomt doorgaans van buitenaf door de filterelementen: het filtraat wordt door de luchtstroom afgezet op de buitenkant van het filtermedium. Er ontstaat een laag stof, de zogenaamde filterkoek. Het filtermedium moet periodiek worden gereinigd.
Voor het reinigen wordt de stofkoek door korte persluchtstoten of mechanische schudbewegingen, terugspoelen met lucht of korte persluchtstoten weer losgemaakt.
De stoflaag valt naar beneden, bijvoorbeeld in een opvangtrechter die regelmatig wordt geleegd. (bijvoorbeeld via een draaisluis)
Bedrijfsprestaties Filterscheiders
Het werkingsgedrag is afhankelijk van een groot aantal beïnvloedende factoren: structuur van het filtersysteem, type en ontwerp van het filtermedium, werkingswijze van het systeem, eigenschappen van de deeltjes en eigenschappen van het dragergas
Reinigingsmechanismen Stofafscheider
Tijdens de mechanische scheiding van stofdeeltjes en gas bij het filterelement, creëert de groeiende laag stof op het oppervlak van het filterelement een drukverschil (filterweerstand). Om te voorkomen dat een bepaald drukverschil (meestal < 1.500 Pa) wordt overschreden, moeten de filterelementen periodiek worden gereinigd.
Naast de vorm en opstelling van het filtermedium is het type reiniging het centrale ontwerpkenmerk van een filter. De mechanische beweging van het filtermedium, de omkering van de gasstroom, de overdracht van momentum naar de filterkoek en combinaties van deze mechanismen worden beschouwd als reinigingsmechanismen.
Regeneratief filter met mechanische reiniging
De filtermedia worden bij het reinigen door schudden zwaar mechanisch belast. Omdat trillende filters alleen discontinu kunnen worden gebruikt en dus niet zijn ontworpen voor continu gebruik, kunnen de filtermedia – afhankelijk van de bedrijfsmodus – een levensduur hebben van maximaal 5, zelden zelfs tot 7 jaar.
Regeneratief filter met backwash-reiniging
Backwash-reiniging wordt gebruikt voor mechanisch gevoelige filtermedia (bijv. filtercassettes) die beschadigd zouden raken door schudden of jet-pulse-reiniging. De reiniging wordt uitgevoerd door een gedeeltelijk gerichte stromingsomkering, waarbij het filtermedium geleidelijk van de schone gaszijde wordt afgeblazen, de stofkoek wordt losgemaakt en naar beneden wordt getransporteerd. Ook hier kan de reiniging alleen offline plaatsvinden.
Het filtersysteem is meestal ontworpen in meerdere kamers en kamer voor kamer gereinigd (offline reiniging). Vanwege hun lage mechanische belasting kunnen de filtermedia een levensduur van meerdere jaren hebben.
De meest gebruikte en modernste vorm van reiniging voor filtratiescheiders is de drukstootmethode (jetpulsreiniging). Inmiddels is dit type reiniging grotendeels de standaard geworden. Bij Jet-Pulse-systemen wordt de reiniging uitgevoerd door middel van een intensieve stoot perslucht, die de stromingsrichting plotseling omkeert, waardoor de filterelementen kortstondig opzwellen en de filterkoek door impulsoverdracht wordt losgemaakt.
De filtermedia (bijv. slangen of zakken) worden tijdens de filtratiefase van buiten naar binnen doorgevoerd; een steunframe geeft het element de nodige stabiliteit. Afhankelijk van de hoeveelheid stof wordt de reiniging uitgevoerd door drukstoten om de 1 tot 10 minuten; normaal gesproken geregeld door het meten van de filterdifferentiaaldruk.
- Persluchttank
- Membraanventiel
- Tussenvloer voor het vasthouden van de filtermedia
- Schone gaskamer
- Filterslang
- Ondersteuningsmand
- Ruwe gasinlaat
- Baffleplaat voor gasstroomverdeling
- Spuitmondstok
- Schone gasuitlaat
- Inlaatmondstuk
- Filterslang tijdens het reinigen
- Stofafzuigruimte
- Stofafvoer
Structureel ontwerp van filterscheiders
Filtratiescheiders bestaan in principe uit:
- Filterkop met regeneratie-inrichting (tegenwoordig meestal persluchtreiniging)
- Tussenvloer voor het plaatsen van de filterelementen
- Filterelementen
- Huisvesting
- stofafzuigruimte
- Stofafvoer in verschillende uitvoeringen
- Extra componenten, bijvoorbeeld B. reinigingscontrole, afvoerorganen, etc.
Typische ontwerpparameters voor filters met mechanische reiniging, backwash-reiniging en jet-pulse-reiniging
