Reduzierung der Brückenbildung in Trichtern von Entstaubungsanlagen

Während Diskussionen über die Dimensionierung des Staubabscheiders und die Filtereffizienz bei der Geräteauswahl üblich sind, wird in der Literatur kaum über die Notwendigkeit diskutiert, dass das gesammelte Material frei aus dem Trichter in ein letztes Fass, einen Behälter oder einen Sack fließen muss. Die Beseitigung der Brückenbildung im Trichter in einer Entstaubungsanlage bedeutet die Beseitigung eines möglichen Wartungsproblems. 

Schlauch- und Patronenfilter verwenden Trichter, um den anfallenden Staub in Staubeimer oder Staubtransportsystemen zu leiten. Die Trichter der Entstaubungsanlagen sind nicht dafür vorgesehen, das gesammelte Produkt zu lagern. Wenn das Material nicht ausgetragen wird, kann die Leistung der Entstaubungsanlage beeinträchtigt werden. Dies kann zusätzliche Wartungsprobleme zur Folge haben.

Es gibt viele Möglichkeiten, die zu einer Brückenbildung im Trichter in der Entstaubungsanlage führen können – eine ärgerliche Erscheinung, bei dem sich Staub an Stellen sammelt, an denen er nicht gewünscht ist, und an denen er ungewollt den Austrag blockiert. Letztendlich wird durch Brückenbildung der Staub im Trichter angesammelt. Dadurch, dass der Staub aus dem Filter nicht ausgetragen wird, kann der Differenzdruck im Filter auf ein unzulässiges Maß ansteigen. In diesem Dokument werden einige der häufigsten Ursachen für die Überbrückung des Trichters behandelt und Vorschläge zur Reduzierung dieses Risikos gemacht. Hierdurch werden Sie darauf vorbereitet, das Thema in der Anfangsphase Ihres Projekts mit Ihrem Entstaubungsanlagen-Hersteller zu einem günstigsten Zeitpunkt zu besprechen.

Die folgenden vier Varianten tragen häufig zur Brückenbildung in Trichtern von Entstaubungsanlagen bei:

1. Staubeigenschaften
2. Trichterkonstruktion
3. Wartung und Größe der Zellenradschleuse
4. Kondensation/Feuchtigkeit

Staubcharakteristik und Trichterkonstruktion

Selbst feine, trockene Stäube können Eigenschaften aufweisen, die die Handhabung innerhalb eines Trichters von Entstaubungsanlagen erschweren. Einige Stäube agglomerieren, während andere an den Seiten des Trichters eine hohe Reibung aufweisen, die den Staub daran hindern kann, einfach zum Staubaustrag zu fließen.

Holzstaub ist ein hervorragendes Beispiel für stark faserige Stäube, bei denen die Fasern aneinander haften. Wenn ein Trichterauslass relativ klein ist, können die faserigen Holzstaubfasern in der Lage sein, sich zu verbinden und die Öffnung zu blockieren. Sobald die Öffnung überbrückt ist, tritt kein Staub mehr aus und der Trichter füllt sich mit Staub. In extremen Situationen kann sich die Staubansammlung bis in das Gehäuse der Entstaubungsanlage erstrecken, bevor das Problem erkannt wird.

Die Brückenbildung ist oft problematisch, da dieses Verhalten erst nach Installation und Inbetriebnahme der Filteranlage auftritt. Zu diesem späten Zeitpunkt können Lösungen teurer werden. Die Überprüfung der Staubeigenschaften zu Beginn eines Projekts kann frühzeitige Konstruktionsentscheidungen ermöglichen, die das Risiko einer Überbrückung minimieren.

Staubeigenschaften können konstruktive Maßnahmen erfordern, durch die das Risiko einer Brückenbildung verringert wird. Dies könnten zum Beispiel sein: Vergrößern der Auslassöffnung, Vermeiden von scharfen Kanten im Trichter durch Kanten mit einem größeren Radius oder sogar Verwenden von größeren/steileren Trichtern, um die Staubrückhaltung zu verringern.

Denken Sie daran, dass die Trichter von Entstaubungsanlagen nicht für die Speicherung von Staub geeignet sind. Dies bedeutet jedoch nicht, dass durch eine Prozessstörung oder durch eine absichtliche Off-Line-Reinigung keine Staubansammlung entstehen kann. Diese Staubansammlungen erfordern, dass der Entstaubungsanlagentrichter als temporäre Staublagerung dient. In diesen Situationen können erhebliche Mengen an Staub in den Trichter eintreten und diese Mengen müssen schnell und effektiv wieder aus dem Trichter hinauskönnen, da sonst die Gesamtleistung der Entstaubungsanlage beeinträchtigt werden kann.

Durch die Verwendung von steileren Trichterwänden kann die Gefahr einer Brückenbildung verringert werden, da sich dadurch nur eine begrenzte Menge an Staub an den Seitenwänden des Trichters ansammeln kann. Alle Stäube haben einen Schüttwinkel, der den maximalen Winkel relativ zur Horizontalen darstellt, an dem der Staub fließen wird. Wenn dieser Wert bekannt ist, kann sichergestellt werden, dass die Trichterwinkel/-neigungen steil genug sind, sodass der Staub frei zum Auslass fließen kann.

Selbst feine, trockene Stäube können an einem Trichterauslass noch eine Brücke bilden, wenn sie sich über die Trichterauslassöffnung miteinander verbinden können. Es ist wichtig sicherzustellen, dass die Auslassöffnung groß genug ist und die Trichterwinkel steil genug sind, um den notwendigen Druck zu erzeugen und so die Entstehung einer Brückenbildung zu vermeiden. 

Dies wird umso wichtiger, wenn eine Zellenradschleuse am Trichterauslass angebracht ist. Das Vorhandensein einer Zellenradschleuse begrenzt die Abgaberate des Trichters und es kann während des Entladens für kurze Zeit eine Staubansammlung innerhalb des Trichters entstehen. Die Verweilzeit und die Füllhöhe des Staubs können manchmal zu einer Brückenbildung führen, wenn sich die Zellenradschleuse dreht.

Sie sollten auf Standardtrichter der Entstaubungsanlage, nicht grundsätzlich vertrauen. Berücksichtigen Sie die Staubcharakteristika und zögern Sie nicht, Konstruktionsänderungen und Alternativen anzufragen. Diese sind zu Beginn eines Projekts viel einfacher umzusetzen.

Zellenradschleuse – Größe und Wartung

Die Hauptfunktion einer Zellenradschleuse besteht darin, eine Luftabdichtung an der Auslassöffnung des Entstaubungsanlagenrichters bereitzustellen. Zellenradschleusen sind oft zwischen dem Trichterauslass und einem Förderorgan oder Entsorgungsbehälter montiert. Die Zellenradschleuse erscheint für die gesamte Leistung der Entstaubungsanlage nicht bedeutsam zu sein, sie kann jedoch bei falscher Dimensionierung und/oder unzureichender Wertung viele Probleme verursachen.

Die meisten Entstaubungsanlagen arbeiten mit Unterdruck. Daher können verschlissene Zellenradschleusen zu Luftleckagen im Bereich der Auslassöffnung des Entstaubungsanlagentrichters führen. Unabhängig davon, ob sich die Anlage im Innen- oder Außenbereich befindet, können ein paar Mechanismen dieser Luftleckage zu einer Überbrückung führen. Die Luftleckage kann Feuchtigkeit von außerhalb der Entstaubungsanlage in den Trichter einbringen. Dadurch kann normalerweise trockener Staub klebrig werden, oder er kann anfangen zusammenzubacken. Selbst wenn der Staub trocken bleibt, kann die Luftleckage dazu führen, dass angesammelter Staub im Trichter nicht frei in die Zellenradschleuse fließt. Diese Luftleckage führt dann zu Staubansammlungen im Trichter, wodurch das Risiko eines Wiedereintrags des Staubs, eines höheren Druckverlusts und/oder einer kürzeren Filterlebensdauer erhöht werden. Das Gehäuse und die Rotorblätter an einer Zellenradschleuse müssen regelmäßig auf Verschleiß überprüft werden, wobei ein Zeitplan für den Austausch festgelegt wird.

Unter normalen Umständen ist die Dimensionierung einer Zellenradschleuse relativ einfach. Ihre Kapazität ist so gewählt, dass eine kontinuierliche Staubnennentleerungsmenge erreicht werden kann. Die Unterdimensionierung einer Zellenradschleuse geschieht im Allgemeinen zufällig, weil der Konstrukteur vergisst, die größeren Mengen an Staub zu berücksichtigen, die als Folge von Prozessstörungszuständen oder als Folge einer Standzeitreinigung in den Trichter gelangen können. Es kann auch sein, dass der Konstrukteur übersieht, dass angesammelter Staub oft unmittelbar nach dem Abschalten des Abluftgebläses in den Trichter fällt. 

Für den Fall, dass Staub nach dem Abschalten des Gebläses in den Trichter fällt, muss die Zellenradschleuse so dimensioniert sein, dass größere Staubentleerungsmengen bewältigt werden können. Wenn die Zellenradschleuse gleichzeitig mit dem Ventilator gestoppt wird, wird der Staub angesammelt, der in den Trichter fällt bis das System wieder anläuft. Dies kann wiederum zusätzlich zu anderen Effekten zu einer Brückenbildung führen. Es ist wichtig, eine Nachlaufzeit für jede Zellenradschleuse vorzusehen, um sicherzustellen, dass der Trichter vollständig leer ist, bevor die Schleuse abgeschaltet wird – unabhängig davon, ob Innen- oder Außenaufstellung.

Auch hier wird oft die Standardgröße des Trichterauslasses fälschlicherweise als ausreichend angesehen, um alle Staubcharakteristika abzudecken. Denken Sie daran, dass sich die Fließeigenschaften des gesammelten Staubs vollständig verändern können, wenn er in loser Form gehandhabt wird. Vergessen Sie auch nicht die Auswirkungen durch Trichterverengungen an den Staubauslässen.

In letzter Zeit haben Hersteller von Zellenradschleusen damit begonnen, austrittsseitig Schutzgitter an der Schleuse vorzusehen, um zu verhindern, dass Personal in die Schleuse hineingreift. Unglücklicherweise behindern diese Schutzgitter manchmal den freien Fluss des Staubs aus dem Zellenradschleusenauslass. Abhängig von den Eigenschaften des Staubs, müssen Anwender die möglicherweise durch die Schutzgitter entstehenden Brückenbildungen berücksichtigen.

Kondensation/Feuchtigkeit

Einige Stäube weisen eine Eigenschaft auf, die als Hygroskopizität bekannt ist. Diese Eigenschaft kann als die Neigung von Staub beschrieben werden, Feuchtigkeit aufzunehmen und zurückzuhalten. Dieses Verhalten kann Anlass zu Besorgnis geben, wenn im Trichter Feuchtigkeit vorhanden ist. Wenn hygroskopischer Staub in den Trichter fällt, kann sich durch die enthaltene Feuchtigkeit die endgültige Strömungscharakteristik ändern und somit viele der zuvor beschriebenen Überbrückungsprobleme verursachen.

Neben einer Leckage, durch die Feuchtigkeit in eine Trichterauslassöffnung eintreten kann, besteht auch die Möglichkeit, dass Feuchtigkeit an der Innenfläche eines zeitweise abgeschalteten Entstaubungsanlage-Trichters kondensiert. Dieses Problem tritt in vielen Regionen des Landes auf, wenn sich Entstaubungsanlagen im Freien befinden, es kann aber auch bei Anlagen in nicht klimatisierten Werken auftreten.

Während die Temperaturen steigen und fallen, tritt warme Prozessluft in die Entstaubungsanlage ein, und diese Bedingungen ermöglichen es, dass Feuchtigkeit an der Innenseite von nicht isolierten Anlagewänden kondensiert. Die kondensierte Feuchtigkeit kann mit empfindlichen Stäuben reagieren, die dann an den Seiten des Trichters haften bleiben. Dieses Verhalten verringert die Fließfähigkeit von Stäuben und führt schließlich zu Überbrückungen. Das Gleiche gilt für Staub, der im Trichter verbleiben kann, wenn zeitgleich mit dem Abschalten des Abluftgebläses eine Zellenradschleuse angehalten wird. Kondensation kann die Eigenschaften des Staubdurchflusses verändern.

Wenn sich Entstaubungsanlagen an Orten befinden, an denen Kondenswasser auftreten kann, z. B. im Freien in kälteren Klimazonen, sollte das Abluftgebläse die Umluft durch die Anlage leiten, um das Gehäuse und den Trichter der Entstaubungsanlage zu erwärmen, bevor Staub in die Anlage gesaugt wird. Der Abluftventilator sollte noch einige Zeit weiterlaufen, nachdem kein Staub mehr in die Entstaubungsanlage gelangt ist, um sicherzustellen, dass die Oberflächen der Anlage so lange warm bleiben, bis der Staub vollständig aus der Anlage entfernt wurde. Diese Schritte helfen, die bei einem Kaltstart oder beim Herunterfahren auftretende Kondensation zu vermeiden Es kann auch eine Isolierung in Betracht gezogen werden, wenn dieser warm-/kalt-Zustand am Ort der Entstaubungsanlage offensichtlich ist.

Zusätzliche Schritte zur Vermeidung von Trichter-Überbrückung

Weitere Möglichkeiten, die dazu beitragen können, das Risiko einer Trichter-Überbrückung zu reduzieren, sind unter anderem:

• Nulldrehzahlschalter, die eine Zellenradschleuse überwachen, um sicherzustellen, dass sich der Rotor dreht und
• Trichter-Füllstandsanzeigen, die eine frühzeitige Anzeige von Staubansammlungen im Trichter ermöglichen. Diese Optionen sind oft relativ kostengünstig – vor allem im Hinblick auf die Probleme, die damit bewältiget werden können.

Es ist wichtig, die häufigsten Ursachen der Überbrückung zu kennen, um Wege zu finden, dieses ärgerliche Phänomen zu reduzieren. Dieses Wissen wird es Ihnen ermöglichen, Probleme durch Überbrückung in Gesprächen mit Vertretern für Entstaubungsanlagen frühzeitig zu diskutieren. Durch klebrigen oder feuchten Staub können steilere Trichter, eine werksseitig aufgebrachte Antihaftbeschichtung des inneren Trichters oder beides erforderlich sein. Trockener, loser Feinstaub, agglomerativer Staub und hygroskopischer Staub können größere Auslassöffnungen benötigen als bei Standard-Trichtern, und Zellenradschleusen müssen möglicherweise größer dimensioniert werden. Sogar Erwägungen wie eine externe Isolierung müssen diskutiert werden, wenn eine Kondensation im Trichter auftreten könnte.

Bei der Dimensionierung der Entstaubungsanlage oder deren Filtrationseffizienz bestehen nur selten Bedenken hinsichtlich der Brückenbildung, dieses Phänomen führt jedoch zu einem Produktionsausfall. Die gute Nachricht ist, dass die Brückenbildung im Trichter in vielen Fällen mit frühzeitigen Entscheidungen bezüglich der Konfiguration der Entstaubungsanlage und der Auswahl der Trichterauslassvorrichtung reduziert werden kann.