Haus der TechnikHaus der Technik - intensiv-filter.com · Intensiv-Filter in Velbert-Langenberg,...

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Intensiv-Filter GmbH & Co. KG

Haus der TechnikHaus der Technik3. Fachtagung

FilteranlagentechnikLeitung: Prof. Dr.-Ing. W. Schulteß

Neue Konzepte energieeffizienter Filteranlagen Dipl.-Ing. Theo Schrooten; Dipl.-Ing. (FH) Tim Neuhaus,

Dipl.-Ing. Peng Bai; Dr.-Ing. Gunnar-Marcel Klein

Mai 2011

Neue Konzepte energieeffizienter Filteranlagen

Inhalt

• Einführung

• Optimierung von Jet-Pulse SchlauchfilteranlagenOp e u g o Je u se Sc auc e a age CFD–Simulation

Injektorsysteme

Druckimpulsmessungen

• ProTex Filtermedien

• Three E Technologie

• ProExpertise R d i d B t i b k t Reduzierung der Betriebskosten

• Filteranlagen, Referenzen

Haus der Technik, 3.Fachtagung Filteranlagentechnik 2

•2

Internationale Standorte der Intensiv-Filter Gruppe

Einführung

3

400 Mitarbeiter weltweit

Haus der Technik, 3.Fachtagung Filteranlagentechnik

Intensiv-Filter Daten und Fakten

1922 GründungIntensiv-Filterin Wuppertal

d h Th d 2009durch Theodor Hansen

1930Umzug nach

1953 Gründung

Filtres-Intensive in Frankreich

1967Gründung

Infastaub in Bad H b

1973GründungS lid i

1970Markteinführung Coanda-Injektor

1998Gründung

Intensiv-Filter in Brasilien

1999Gründung

Intensiv-Filter in Korea und

2003Übernahme der

Geschäftsführung durch Thomas

Blüggel

2006Gründung

200785-Jahr-FeierIntensiv-Filter

Velbert-Langenberg

2008Gründung

Intensiv-Filter in Österreich

2009Product launch ProJet mega®

2011Product launch ProExpertise

CIP-Filter®

Filter bags up to 8 m length

Firmenpräsentation Intensiv-Filter_AsK_Rev2 4

gVelbert-

LangenbergHomburg Solidux in

BillerbeckKorea und England

Intensiv-Filter in Indien

Österreich 2010Product launch ProJet smart®

up to 8 m length

•3

Intensiv-Filter in Velbert-Langenberg, Deutschland

Einführung

20112011

Industrielle Enstaubungstechnologie seit mehr als 85 Jahren

19225Haus der Technik, 3.Fachtagung Filteranlagentechnik

Zemnet, Kalk, Gips – Beispiel Zementherstellung

Einführung1 Steinbruch

2 Brecheranlage

3 Rohmaterial-homogenisierung

4 Zuschlagsstoffe

5 Rohmaterial Silo

6 Kamin

7 Filter Ofen-/Rohmehlmahlanlage

8 Rohmehlmahlanlage (Vertikalmühle)

9 Rohmaterial Silo

10 Verdampfungskühler

11 Filter Alkali Bypass

12 Mischkammer Alkali Bypass

13 Zyklonvorwärmer

14 Kohle

15 Kohlemahlanlage

6

16 Filter Kohlemahlanlage

17 Röhernkühler

18 Filter Klinkerkühler

19 Klinkerkühler

20 Drehrohrofen

21 Klinkersilo

22 Gips

23 Mineralien

24 Sichter 25 Zementmühle

26 Filter Zementmahlanlage

27 Verpackungsanlage 28 PalettieranlageHaus der Technik, 3.Fachtagung Filteranlagentechnik

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Effektivität der Partikelabscheidung von unterschiedlichen industriellen Gasreinigungsanlagen

Einführung


Pre-Processor

Optimierung von Jet-Pulse Schlauchfilteranlagen

CFD – Simulation

ProJet CIP®

Solid W k

CFX-M h

CFX-Design M d l

Geometry

Meshing

CFD-PreSolver Post-Processor

ProJet CIP

Works MeshModeler


•5

ProJet CIP ®IF-PJC-XX-236-01-8000…

IFJC-332/1-5625 RR


CFD – Simulation

Plane V1

5.6

m b

ags

8.0

m b

ags


Parameter des „Compound-Betriebs“-Auslegungsdaten• Temperatur: 150 °C

• Volumenstrom: 1.200.000 m³/h


CFD – Simulation

Plane XY 01-1 Plane XY

01-2

SymmetryMesh generation

10

Plane XY 02-1

Plane XY 02-2


•6

Auslegungsdaten

Volumenstrom: 1.200.000 m³/h

Betriebsdaten

Volumenstrom: 860.000 m³/h


CFD – Simulation


Vergleich unterschiedlicher Injektorsysteme

Optimierung von Jet-Pulse SchlauchfilteranlagenInjektorsysteme


•7

Intensiv-Filter Coanda Injektor (patentiert)

Optimierung von Jet-Pulse SchlauchfilteranlagenInjektorsysteme


Optimierung von Jet-Pulse SchlauchfilteranlagenDruckimpuls

Piezoresistive pressure sensors

Measurement range:-50/50 hPa

Test frequency:1 ms


•8

pmax

Analyse der Impulse-Messung

re p


pD

pmax [Pa]: Maximum bag cleaning pressure

t1 t2time t

pre

ss

ur

0

pD

2

1

)(t

t

D dttpp

pD [Pa s]: Pressure impulse (F. Löffler: Staubabscheiden)

(Flächenintegral des positiven Anteils der Druckes im Schlauch)


Versuchsaufbau für die Innendruckmessung, bis zu 12 m Schlauchlänge


Positionierung der

Transmitter

“schneller”

Drucktransmitter

16

Einheit zur

AuswertungSoftware

Prüfstand


•9

Luftdurchlässigkeit beladener Filtermedien kurz vor der Abreinigung

Pressure drop of filter bags and cakes [Pa] @ air to cloth ratio of 1 m / min

Air permeability [l / (dm² min)] @ 200 Pa according to DIN EN ISO 9237

Optimierung von Jet-Pulse SchlauchfilteranlagenLuftdurchlässigkeit

[Pa] @ air to cloth ratio of 1 m / min Pa according to DIN EN ISO 9237

1000 2

800 2.5

600 3.3

400 5

17

200 10

• Der Differenzdruck im Einsatz (über den Schlauch, vor der Abreinigung) hat einen typischen Wert zwischen 200 and 1000 Pa.

• Zum testen der langen Filterschläuche wurde ein Medium mit einerLuftdurchlässigkeit von etwa 5 l / (dm2 min) gewählt.


Offline Abreinigung, max. Überdruck im Filterschlauch in Abhängigkeit der Luftdurchlässigkeit, Abreingungsdruck 0,1 MPaInfluence of the air permeability, air tank pressure 0.1 MPa



•10

Offline Abreinigung, max. Überdruck im Filterschlauch–Entscheidungsmatrix


19Minimum: about 300-400 Pa for limestone (Sievert)


Offline Abreinigung, Druckimpuls – Entscheidungsmatrix



•11

Online Abreinigung, max. Druck im Schlauch – Entscheidungsmatrix


21Minimum: about 900 - 1000 Pa for limestone (inclusive under pressure of 600 Pa)Haus der Technik, 3.Fachtagung Filteranlagentechnik

ProTex Filtermedien mit Mikrofasern und spezieller V d l di i h d h i

ProTex Filtermedien und Three E Technologie für Schlauchfilteranlagen

Vernadelung, die sich durch geringe Restdruckverluste und damit geringere mittlere Anlagendruckverluste auszeichnen.

Three E (Enhanced Energy Efficiency)Energiesparende Technologie; die Betriebsparameter der Filteranlage werden gemäß den Kriterien zur Optimierung des Energieverbrauchs angepasst.


•12

Druckverlust von ProTex PES vs. anderer Medien innerhalb eines FiltrationszyklusesVDI 3926, v = 120 m3 / (m2 h), cRG = 10 g / m3, p = 0,5 MPa, test dust: Al2O3

ProTex PES Filtermedien – VDI 3926


Versuche a. d. Pilotanlage (10 Schläuche, 4 m) – ProTex vs. Referenz-Filtermedien

Intensiv-Filter ProTex Filtermedien-Technologie


•13

Versuche a. d. Pilotanlage (10 Schläuche, 4 m)– ProTex, Variation der Zykluszeit

Three E Technologie mit ProTex Filtermedien

ProExpertise – Reduzierung der Betriebskosten


Potential zur Reduzierung des Druckverlustes p

PES needle felt


100%

25%

PES needle felt

300 s cycle time100 s cycle time

Emission: 2,5 mg/m3 Emission: ≥ 10 mg/m3Time [s]


•14

Standardkonditionen (online) Three E / ProTex (online)

Energieflussdiagramm



ProExpertise – Grundgedanke



•15

Optimal operating cycle time

Basic equations of the filter expert system:

Cake filtration theory


CAFanFilter PPP

Op

erat

ing

co

sts

Minimal operating costs

Cake filtration theory

CCAFMCRGFCFP

FanFilter t

tcVP1

)(1 22

29

Cycle time


ProExpertise – Datenbasis sind experimentel ermittelte Parameter:

FM (spezifischer Filtermedienwiderstand, direkt nach der Abreinigung)

FC (spezifischer Widerstand des Filterkuchens)


Filtermedien-Prüfstand Pilotanlage

Für unterschiedliche Filtermedien, Staubgehalte, Betriebsbedingungen (z.B. Rohgaskonzentration, Abreingungsdruck, Filterflächenbelastung)

VDI 3926

Prüfstand

Intensiv-Filter

Pilotanlage

30

Prüfstand Pilotanlage

IFJ.. 10-4000


•16

• Eingabe der Design- und Betriebs-daten, wie z. B. Volumenstrom, Roh-gaskonzentration Betriebstempera-


gaskonzentration, Betriebstempera-tur, Zykluszeit, Filtermedium, Schlauchlänge

• Berechnung des Druckverlustes und des Energieverbrauchs, bzw. der daraus resultierenden Betriebs-kosten der Filteranlage

31

• Berechnung der optimalen Zykluszeit bei minimalen Betriebskosten für die jeweilige

• ProExpertise ist mit realen Betriebsdaten von Filteranlagen validiert


Optimale Zykluszeit als Funktion des Abreinigungsdruckes Beispiel: Ofen- /Rohmehlmühlen-Filter, PJM 136/36-8000 D


Optimal operating point


Energy saving: about 70.000 €/a

32



•17

Mehr als 50.000 installierte Filteranlagen weltweit

Filteranlagen, Referenzen

IF ProJet mega®

33

IF ProJet mega®

PJM 136/36-8000

Entstaubung Zementofen und Rohmehlmühle 1.200.000 m3/h


Entstaubung Zementofen und Rohmehlmühle


Gasvolumenstrom 1.200.000 m³/h i. B.

Temperatur 150 °C

Rohgasstaubgehalt 900 g/m³

Reststaubgehalt < 10 mg/m³ i. N. tr.


Schlauchlänge 8 m

Injektor / Betriebsart „Ideale Düse“ semi-offline

Abreinigungs-steuerung

C41 JetBusController®

Vordruckregelung

Tankdruck 0,3 bis 0,6 MPa

Druckverlust < 1.300 Pa

•18

Filternde Abscheider vs. elektrostatische Abscheider


35

Elektro-Filter (vor dem Umbau) Jet-Pulse Schlauch-Filter (nach dem Umbau)



Filternde Abscheider

Gasvolumenstrom 550.000 m³/h i. B.

Temperatur 110 bis 240 °C

Rohgasstaubgehalt 80 g/m³

Reststaubgehalt < 8 mg/m³ i. N. tr.

Schlauchlänge 8 m

Injektor / Betriebsart „Ideale Düse“ semi-offline

Abreinigungs- C41 JetBus Vordruckregelung


steuerung Controller®

Tankdruck 0,2 – 0,3 MPa

Druckverlust < 1.000 Pa

•19

Sprühturmentstaubung, ProJet CIP ®

Gasvolumenstrom 140.000 m³/h i.B.

Staubkonzentration, 30 g/m³


Rohgas

Staubkonzentration, Reingas

<10 mg/m³ i.N., tr

Staubart Magermilch-/ Molkepulver


www.intensiv-filter.com


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