Luftabsaugung und Filterung

Anspruchsvollen Umwelt-, Arbeits- und Produktivitätsstandards in der heutigen Fertigungsindustrie, insbesondere in den Bereichen, in denen Rohstoffe in der Staubphase transportiert und verarbeitet werden, erfordern den Einsatz von Absaug- und Filtersystemen, die zum einen die Beseitigung von Verschmutzungsquellen, zum anderen die Verbesserung der Prozessleistung durch Produktrückgewinnung gewährleisten.

Von den verschiedenen Typen bestehender Absauganlagen können wir, wenn wir uns auf örtlich begrenzte Staubabsaugsysteme konzentrieren, grundsätzlich zwei Konfigurationen unterscheiden, die in der Industrie weit verbreitet sind:

Wie wird das am besten geeignete Absaugsystem bestimmt und dimensioniert?

Zunächst muss die allgemeine Typologie bestimmt werden, die dem Bedarf am besten entspricht. Zu diesem Zweck gibt es grundsätzlich 2 Alternativen:

Nachdem die Typologie festgelegt wurde, müssen die dazwischen liegenden Elemente dimensioniert werden, wobei das wichtigste Element der Filter ist. Seine Bestimmung erfolgt in zwei Stufen: 

1. Zentralisierte industrielle Entstaubungsanlagen

Hierbei handelt es sich um ein Absaugsystem, dessen Zweck es ist, den Schadstoff so nah wie möglich an dem Punkt zu sammeln, an dem er in einer oder mehreren Quellen entstanden ist, und ihn zur Sammelvorrichtung zu befördern.

Es gibt 4 Hauptkomponenten:

filtro 1

A- Auffangvorrichtung: In der Regel Hauben oder Trichter, in denen die Schadstoffe gesammelt werden. Sie muss eine geeignete Geometrie aufweisen, damit der Staub abtransportiert werden kann.

B- Ansaugkanäle oder -rohre: Für die Beförderung der mit dem Schadstoff beladenen Luft mit der entsprechenden Geschwindigkeit zuständig.

C- Reinigungs- oder Abscheideanlagen: Sie haben die Aufgabe, den Staub zusammen mit der Luft aufzunehmen und von ihr abzuscheiden. Die gebräuchlichsten sind Zyklonabscheider, Schlauchfilter, Staubabscheider usw.

D- Impeller oder Lufterzeuger: Im Allgemeinen handelt es sich um Zentrifugalventilatoren, die die notwendige Energie liefern, damit die staubhaltige Luft durch die Abzugshauben, Kanäle und Abscheider zirkulieren kann, und die den erforderlichen Durchfluss und Druck gewährleisten, um die Einschränkungen des Leitungskreislaufs zu überwinden (Lastverluste des Systems).

2. Kompakte oder einsetzbare industrielle Entstaubungsanlagen

Im Gegensatz zu den zentralen Absaugsystemen werden diese an der zu kontrollierenden Stelle montiert und der Staub wird an der Erfassungsstelle vom Wäscher aufgesaugt und zurückgehalten und dann in das Gerät abgeleitet, in dem der Schadstoff entstanden ist, um ihn für den Prozess zurückzugewinnen.

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3. Schlauchfilter - wie funktionieren sie und welche Arten von Schlauchfiltern gibt es?

Innerhalb der Gruppe der Reinigungs- oder Abscheidegeräte, die in lokalen Absaugsystemen verwendet werden, sind Schlauchfilter die am weitesten verbreiteten und repräsentativsten Geräte für die Abscheidung von Feststoffen in einem Gasstrom. Sie sind mit Filterelementen aus technischen Textilien ausgestattet.

Gewebefilter scheiden Partikel durch Verstopfung, Aufprall, Abfangen, Diffusion und elektrostatische Anziehung ab. Das Gewebe wird aus natürlichen oder synthetischen Fasern hergestellt und kann gewebt oder nicht gewebt (Filz) sein. Die Fortschritte der letzten Jahrzehnte bei der Herstellung und Entwicklung von Vliesstoffen (Nadelvliese) haben dazu geführt, dass sie sich aufgrund ihrer verbesserten mechanischen, chemischen und hohen Temperaturbeständigkeit durchgesetzt haben.

filtro 3

Nadelgestanzte Gewebe sind durch ihre Dicke und ihr Flächengewicht gekennzeichnet. Das Gewebe oder Filtermedium ist porös und lässt daher die Luft zirkulieren, wobei die Partikel auf der „schmutzigen“ Seite zurückgehalten werden. Ein weiterer Parameter zur Identifizierung des Textils ist seine Durchlässigkeit, die definiert ist als das Luftvolumen, das in einer Zeiteinheit bei einem bestimmten Druckunterschied durch eine Oberfläche hindurchgeht. Die Kombination beider Parameter bestimmt die Rückhalteleistung des Filtertuchs.

filtro 4

Die in der Filtration verwendeten Nadelvliese haben eine Masche, die dem Gewebe mechanischen Widerstand verleiht. Andererseits behandeln die Hersteller die Seite, die mit dem Staub in Berührung kommt (im Allgemeinen geflammt), so dass eine glatte Oberfläche entsteht, die das Ablösen des auf der Oberfläche zurückgehaltenen Materials erleichtert. Die maximale Rückhalteeffizienz wird schrittweise erreicht, bis die kleinsten zurückgehaltenen Partikel den so genannten „Filterkuchen“ bilden. Aus diesem Grund wird in einigen Fällen das so genannte „Preloading“ durchgeführt, bei dem die erforderliche Filterkapazität durch Einbringen von inertem Material mit kontrollierter Granulometrie in den Kreislauf, der diesen Kuchen erzeugt, erreicht wird.

Aufgrund der kumulativen Imprägnierung des Materials sind Schlauchfilter mit Systemen ausgestattet, die bei der Entfernung des Staubs helfen, dem so genannten Selbstreinigungs- oder Reinigungssystem.

Filtro-5

Die wichtigsten Selbstreinigungssysteme sind:

a- Mechanisch: Schütteln, Vibration, etc.

b- Gegenstromlufteinblasung bei niedrigem Druck: Mit Radialventilator bei Drücken in der Größenordnung von 0,035 – 0,050 bar.

c- Mitteldruck-Gegenstromlufteinblasung: Mit einem Roots-Gebläse mit einem Druck von etwa 0,4 – 0,5 bar.

d- Druckluftimpulse oder Impulsstrahl: Mit Hochdruckkompressoren von 5 bis 6 bar.

Bestandteile des Selbstreinigungssystems:

Ausgehend von dem gebräuchlichsten „Pulse Jet“-Reinigungssystem können die folgenden Komponenten beschrieben werden:

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  • Druckluft-Pufferspeicher.
  • Membranventile mit pneumatischer oder elektrischer Steuerung, die für die Erzeugung von Luftimpulsen oder Schüssen zur Reinigung zuständig sind.
    Rohre oder Blaskanäle, die für die Einleitung der
  • Druckluftimpulse in jeden Schlauch zuständig sind.
  • Zubehör für die Leitung und den Anschluss des Druckluftkreises.
    Beschleuniger- oder
  • Venturirohre (oft Teil der Hülsenhalterkörbe).
  • Programmierbarer elektronischer Sequenzer, der die Reihenfolge und Dauer der Reinigungszyklen steuert. Häufig in Verbindung mit einem Differenzdruckmesser, der es ermöglicht, Reinigungszyklen innerhalb eines voreingestellten Druckbereichs bei Bedarf zu aktivieren.

Der Reinigungszyklus unterbricht die Absaugung nicht. Die übliche Konfiguration besteht aus 200 bis 500 Millisekunden langen Impulsen eines Druckluftstrahls mit einem Druck zwischen 5 und 6 bar.  Der Impuls wird auf eine Reihe von Schläuchen übertragen (im Allgemeinen nicht mehr als 14 Schläuche pro Reihe), und die übliche Frequenz liegt in der Größenordnung von 30 bis 120 Sekunden zwischen den Schlägen. Diese Schusszyklen können ununterbrochen oder nach Bedarf erfolgen, wenn ein Druckschalter zur Überwachung des Sättigungszustands des Filtertuchs eingebaut ist.

4. Selección y dimensionamiento del filtro de mangas y ventilador

Bei der Auswahl und Dimensionierung der Anlagen sind die physikalisch-chemischen Eigenschaften des Produkts, die Art und die Merkmale der Emissionsstellen, die Schadstoffkonzentration, die Bedingungen des Standorts und/oder der Umgebung der Anlage, die Anforderungen und Vorschriften usw. zu berücksichtigen.

Anhand dieser Informationen kann der Planer von lokalen Absauganlagen den idealen Absaugdurchsatz, die erforderliche Filterfläche, die Eigenschaften der Filterelemente und andere Elemente des Systems berechnen.

Unter den Parametern für die Auswahl oder Dimensionierung von Schlauchfiltern sticht die Filtergeschwindigkeit, auch bekannt als „Luft-Tuch-Verhältnis“ oder Filterverhältnis, hervor. Dies ist definiert als der maximale Durchsatz in m³/min an verunreinigter Luft, der durch 1 m² Filterfläche hindurchtreten kann. Sie richtet sich nach den Eigenschaften des zu filternden Produkts, seiner Granulometrie und Konzentration, dem Filtertyp usw.

Das Filterverhältnis für unsere selbstreinigenden Pulsluftfilter liegt zwischen 1 und 6 (m/min). Obwohl es Tabellen und empirische Formeln gibt, die eine Annäherung an den Idealwert für jeden Schadstoff ermöglichen, greifen wir im Allgemeinen auf eine Analyse von Materialproben, Hintergrundinformationen und frühere Erfahrungen zurück.

filtro 7

Vf = Q / Aft    y

Aft = π · Ø · H · n

Wo:
Vf= Filtrationsgeschwindigkeit (m/min).

Q= Durchfluss der verschmutzten Luft (m³/min).

AfT= Gesamt-Filterfläche (m²) Ø=Durchmesser des Beutels [m/min.

Ø=Schlauchdurchmesser (m) H= Schlauchlänge (m) (m/min)

H= Schlauchlänge (m) n= Anzahl der Schläuche (m)

n= Anzahl der Beutel

Ein weiterer wichtiger Parameter bei der Dimensionierung eines Filtergehäuses ist die Strömungsgeschwindigkeit, die als Aufwärtsgeschwindigkeit der Luft durch den offenen Bereich zwischen den Filterschläuchen im Inneren eines Staubabscheiders definiert ist. Wenn die interstitielle Geschwindigkeit des aufwärts gerichteten Luftstroms zu hoch ist, wird der während der Reinigung aus den Säcken ausgestoßene Staub nicht in den unteren Trichter abgelassen. Stattdessen wird es wieder aufgenommen und an die Oberfläche des Beutels zurückgeführt, was zu Druckabfall, übermäßigem Druckluftverbrauch und einer kürzeren Lebensdauer des Beutels führt. Ein typischer Wert für die Dosengeschwindigkeit ist 0,5 bis 1,2 m/sec.

Vi = Q / (At-Am)    y

At = A · L

Am = (π · Ø² · n) / 4

Wo:
Vi = interstitielle Geschwindigkeit (m/sec).
Q = Luftdurchsatz (m³/Sek.)
At = Querschnittsfläche des Filters (m²)
Am = Querschnittsfläche der Säcke (m²)
A und L = Seiten des Filters (m)
Ø = Durchmesser des Beutels (m)
n = Anzahl der Säcke


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