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Luftfiltration – Entstaubungsfilter

Einsatz von Filtern in der Schüttguttechnik: Design und Betrieb von Filtern

Industrielle Luft-Feststoff-Abscheidung, Entstaubung

Fragen oder Anmerkungen? Bitte kontaktieren Sie uns unter admin@powderprocess.net

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Zusammenfassung des Abschnitts
1. Einführung
2. Design
3. Leistungen
4. Wichtige Designüberlegungen
5. Häufige Probleme mit Luftfiltern

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1. Einführung

Entstaubungsfilter müssen in Pulverhandhabungssystemen an allen Stellen positioniert werden, an denen ein Luftaustausch zwischen dem Prozess und der Umgebung erforderlich ist. Sie ermöglichen Folgendes:

• Vermeidung der Produktkontamination mit Staub oder Fremdmaterialien, wenn Luft aus der Umgebung angesaugt wird (Luftansaugung)

• Vermeidung von Staubemissionen in die Umgebung bei Abluft. Dies ist aus rechtlichen Gründen erforderlich, dient aber auch der Schaffung einer sauberen und sicheren Arbeitsumgebung ohne Staub und ist aus wirtschaftlichen Gründen sinnvoll, da der Materialverlust im Prozess reduziert und damit der Verkaufsverlust minimiert wird.

Filter können passiv (ohne Reinigungssystem) oder aktiv (mit automatischem Reinigungssystem, z. B. Jet-Pulse-Filter) sein, abhängig von ihrer Position im Prozess sowie der jeweiligen Anwendung.

In Schüttgut-Handhabungsprozessen sind die typischen Anwendungen wie folgt:

• Pneumatische Förderung Filter am Anfang der Förderleitung (zur Vermeidung von Kontamination im Prozess) und am Ende, z. B. in Zyklonfiltern

• Entlüftungsfilter zur Entstaubung der verdrängten Luft beim Befüllen von Trichtern zum Beispiel

• In Staubsammlern, z. B. bei einem Sprühtrocknungsprozess, verhindern solche industriellen Entstaubungsfilter hohe Emissionen in die Atmosphäre und verbessern die Wirtschaftlichkeit des Prozesses durch Rückführung des abgeschiedenen Pulvers.

• In Luftaufbereitungsanlagen

Abbildung 1: Beispiele für Typen und Positionen von Luftfiltern in einem Schüttgut-Handhabungsprozess

2. Design von Entstaubungsfiltern

Filter werden kommerziell in Form von Schlauchfiltern (Schlauchfiltergehäuse) hergestellt, wobei das Material gewebeartig ist, oder als Filterpatronen, bei denen das Material steifer ist.

Filter erreichen in der Regel einen hohen Abscheidegrad , indem das Produkt selbst als Filtermedium genutzt wird. Tatsächlich hält der Filter das Pulver zurück, das eine feine Schicht auf dem Filter bildet. Diese Schicht ermöglicht einen hohen Filtrationsgrad.

Allerdings führt ein zu starkes Anwachsen dieser Produktschicht zu einer Verstopfung des Luftstroms und einem Anstieg des Druckverlusts im Filter. Daher ist eine regelmäßige Reinigung des Filters erforderlich. Heute erfolgt eine solche Reinigung durch eine gegenläufige Injektion von Druckluftströmen (oder einem anderen Gas, falls Luft nicht zulässig ist). Diese Filter werden als Jet-Pulse-Filter bezeichnet. Der Gasimpuls lässt das auf dem Filter abgelagerte Produkt in den Auffangbehälter zurückfallen, wodurch der vom Filter erzeugte Druckverlust verringert wird. Andere Bauarten zur Reduzierung der Filterkuchendicke sind Rüttelfilter und Rückspülfilter; diese Verfahren erfordern jedoch einen Prozessstopp zur Reinigung und einen Neustart, weshalb Jet-Pulse-Filter weit verbreitet sind.

Für eine solche Rückspülung ist ein kräftiger, aber kurzer Luftstrom erforderlich (um das Material abzulösen, ohne den Förderprozess zu stören). In unmittelbarer Nähe des Filters wird ein Druckluftbehälter installiert, und für jeden Schlauch ist eine Düse mit einem Magnetventil vorgesehen. Wenn der Filter gereinigt werden muss, öffnen sich die Magnetventile, und der Behälter entlädt die Luft. Der übliche Behälterdruck liegt im Bereich von 3–4 bar(g).

In der Pulverhandhabung kommen zwei grundlegende Designs für die industrielle Luftfiltration zum Einsatz. Das System kann zentralisiert und ausgelagert sein, mit einem einzelnen Schlauchfiltergehäuse, das mit einem Ventilator ausgestattet ist und über ein Rohrleitungssystem Luft und Staub aus verschiedenen Anlagen absaugt und zu industriellen Staubsammlern leitet (dies wird bevorzugt in Branchen wie Chemie, Holz, Zement, Kunststoffe), oder lokal mit kleinen Filtern, die direkt in die Entlüftungen von Empfängern und Trichtern integriert sind (bevorzugt in der Lebensmittel-, Milch- und Pharmaindustrie – siehe Abbildung 1 oben).

3. Leistung von Entstaubungsfiltern

Der entscheidende Leistungsparameter zur korrekten Dimensionierung eines Filters ist der Druckverlust, der über den Filter auftritt. Es ist zu beachten, dass sich dieser Druckverlust aus dem Druckverlust durch das Filtergewebe und dem Druckverlust durch den auf dem Filter abgelagerten Produktkuchen zusammensetzt.

Dieser Druckverlust ist tatsächlich eine Funktion der Filtrationsgeschwindigkeit, die oft in m/s angegeben wird. Ist der Druckverlust zu hoch, müssen zusätzliche Schlauchfilter hinzugefügt werden, da mit zunehmender Filterfläche die Filtrationsgeschwindigkeit sinkt und somit der Druckverlust reduziert wird. Typische Filtrationsgeschwindigkeiten für Filter mit Rückspülung (Jet-Pulse) liegen zwischen 0,01 und 0,075 m/s.

Diese Größenordnung ermöglicht die Berechnung der erforderlichen Filterfläche. Wenn Sie beispielsweise eine pneumatische Förderleitung mit 500 m^³/h betreiben, die mit einem Jet-Pulse-Filter ausgestatteten Empfänger besitzt, können Sie den Filterflächenbedarf wie folgt abschätzen: A = 500 (m³/h) / (144 m/h) = 3,5 m with a receiver equipped with pulse jet filter, you can estimate the need of filtration area as A=500(m^²

In der Praxis ist es notwendig, ein auf Filtration oder pneumatische Förderung spezialisiertes Unternehmen mit der Filterdimensionierung zu beauftragen, aber die oben genannten Faustregeln sind nützlich, um ein bestehendes Design oder ein Angebot zu überprüfen.

4. Wichtige Designüberlegungen

Die Rückspülung des Staubfilters kann entweder druckverlustgesteuert oder zeitgesteuert erfolgen. Selbst bei zeitgesteuerter Reinigung ist es ratsam, ein Differenzdruckmessgerät am Staubsammler zu installieren, um den Zustand des Filters zu überwachen.

Staubfiltersysteme können eine Kontaminationsquelle darstellen, wenn der Filter nicht als eigenständige, ausgelagerte Einheit, sondern als Entlüftungsfilter in den Prozess integriert ist. Da während des Reinigungsvorgangs Produkt in den Produktstrom zurückfällt, müssen für empfindliche Produkte separate Filterschläuche verwendet werden. In diesem Fall ist ein Filtergehäusedesign erforderlich, das einen guten Zugang und einen schnellen Wechsel der Schlauchfilter ermöglicht.

5. Häufige Probleme mit Luftfiltern

Luftfilter sind in der Regel zuverlässige Anlagen, jedoch können bestimmte Probleme Korrekturen erfordern:

Tabelle 1: Häufige Probleme bei der Luftfiltration

Problem	Ursache und Maßnahme
Überdruck bei der pneumatischen Förderung	Der im Empfänger installierte Filter könnte zu klein sein – Filtergröße überprüfen Der am Ende der pneumatischen Förderleitung installierte Filter könnte verschmutzt oder verstopft sein – Reinigungssequenz, Luftdruck und Häufigkeit prüfen
Pulveraustritt durch den Filter	Der Filter könnte beschädigt oder nicht korrekt installiert sein – Filter prüfen und reparieren Das Filter könnte in Bezug auf die Filtration nicht vom richtigen Typ sein
Zu hoher Luftverbrauch für Druckluftstrahlfilter (Jet-Pulse-Filter)	Falsche Einstellungen für die Druckluftstrahlreinigung (Jet-Pulse) – überprüfen Sie den Luftdruck, die Frequenz und ob Undichtigkeiten an den Magnetventilen des Filterspülsystems vorliegen