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Nettoyage du filtre

Dans les premiers séparateurs de poussière le nettoyage a été effectué manuellement, puis par vibrations, par l'intermédiaire d’air balayer jusqu’au développement et à l'établissement du système de « choc d’air » (nettoyage jet pulsé). Le passage de la méthode de l'air inverse à celle par choc d’air à contribué à l'élimination efficace du gâteau de poussière déposer périodiquement et accru de de manière significative l'efficacité énergétique.

Mécanisme de nettoyage des séparateurs de filtration

Lors de la séparation mécanique des particules de poussières et du gaz sur l'élément filtrant, cela entraine par l’accroissement de la couche de poussière sur le média filtrant une différence de pression (résistance du filtre). Pour éviter le dépassement d'une certaine pression différentielle (typiquement <1.500 Pa) les éléments filtrants doivent être nettoyés périodiquement.

Le type de nettoyage, est en plus de la forme et l'agencement des supports de filtre, l'élément central de conception d'un filtre. Le mécanisme de nettoyage inclut le mouvement mécanique du média filtrant, l'inversion du sens du gaz, le transfert du mouvement sur le gâteau de poussière, ainsi que la combinaison de ces mécanisme.

[Translate to französisch:] Online-Abreinigung

[Translate to französisch:] 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.

[Translate to französisch:] Offline-Abreinigung

[Translate to französisch:] 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. 

[Translate to französisch:] Filterabreinigung Schlauchfilter und Taschenfilter

[Translate to französisch:] 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

[Translate to französisch:] 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

[Translate to französisch:] Filterabreinigung Patronenfilter mit horizontalem Einbau

[Translate to französisch:] 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

[Translate to französisch:] Filterabreinigung Kassettenfilter

[Translate to französisch:] 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

Filtre régénérable avec nettoyage mécanique

Le nettoyage a lieu au moyen d'un vibreur actionné par un moteur. Lorsque le nettoyage automatique est programmé, celui-ci se déclenche lorsque la résistance maximale du filtre est atteint ou après une période de temps spécifiée. Dans ce cas, le gâteau de filtration est détaché du tissu filtrant et tombe dans un collecteur qui est régulièrement vidée ou retirée. Le nettoyage peut être effectué qu’hors opération de filtration (nettoyage hors ligne).

Les médias filtrants sont fortement sollicités mécaniquement par la vibration du nettoyage. Comme l’agitateur ne peut être utilise en service, la conception devra être pour un filtre à usage discontinu. Les médias filtrants peuvent- en fonction du mode de fonctionnement – avoir une durée de vie allant jusqu'à 5, rarement atteindre jusqu'à 5 ans et plus.

Filtre régénérable avec nettoyage par Air Inversé

Le nettoyage par air inversé est utilisé pour les média filtrant mécaniquement sensibles (par exemple, les cartouches filtrantes), qui seraient endommagé par un nettoyage à choc d’air. Le nettoyage est effectué par une inversion de l'écoulement partiellement réalisé, dans lequel le milieu filtrant soufflé progressivement à partir du côté du gaz épuré, on détache le gâteau de poussière qui est transporté vers le bas. Ce nettoyage peut être effectué uniquement hors connexion.

Habituelle, le système de filtration est effectué dans plusieurs chambres et les chambres sont nettoyé tour à tour (nettoyage hors ligne). Les médias filtrants peuvent être utilisés (en raison de leur faible contrainte mécanique) plusieurs années

Filtre régénérable avec nettoyage par JET-Pulse

La forme de nettoyage la plus commune et appliquée au filtre moderne est la méthode de « choc d’air » (impulsion jet de nettoyage). Ce système est largement devenu la norme. Le filtre est nettoyé avec des systèmes à jet d'impulsions par un choc d'air comprimé intensive, brusquement l'écoulement change de direction, gonfle ainsi brièvement les éléments filtrants et le gâteau se détache.

Les médias filtrants (par exemple, des poches ou des sacs) pendant la phase de filtration sont traversé de l’extérieur vers l'intérieur; un cadre de support leur donne la stabilité appropriée. Selon la charge de poussière, le filtre est nettoyé par « choc d’air » toutes les 1 à 10 minutes; normalement régulée par la mesure de la pression différentielle du filtre.

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