VDI 3677 Blatt 1-2010 Filtering separators - Surface filters.pdf

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1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREFilternde AbscheiderOberflchenfilterFiltering separatorsSurface filtersVDI 3677Blatt 1 / Part 1Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 6: Abgasreinigung StaubtechnikVDI-RICHTLINIENZubeziehen durch /Available at BeuthVerlag GmbH,

2、10772 Berlin AlleRechtevorbehalten /All rights reserved Verein Deutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf 2010Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet / Reproduction evenfor internal use not permittedDer Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen

3、 Einspruchsverfahren unterworfen.Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 13.040.240 November 2010The draft of this guideline has been subject to public scrutiny afterannouncement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette).The German version of this guideline shall be taken as authori

4、ta-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation. Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 22 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Formelzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Ein

5、fhrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54.1 Systematik der filternden Abscheider. . . . 54.2 Einflsse auf das Betriebsverhaltenvon Oberflchenfiltern . . . . . . . . . . . 55 Grundlagen der Oberflchenfiltration . . . . . 55.1 Partikelabscheidung . . . . . . . . . . . . . 55.2 Durchstrmungswider

6、stand . . . . . . . . . 85.3 Regenerierung. . . . . . . . . . . . . . . . 96 Filtermedien. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136.1 Flexible Filtermedien . . . . . . . . . . . . 136.2 Starre Filtermedien . . . . . . . . . . . . . 236.3 Schttschichten . . . . . . . . . . . . . . . 247 Bauformen . .

7、. . . . . . . . . . . . . . . . . 247.1 Gehuse, Staubsammelraum undStaubaustrag. . . . . . . . . . . . . . . . . 257.2 Filterelemente . . . . . . . . . . . . . . . . 277.3 Regenerierungseinrichtungen . . . . . . . . 317.4 Zusatzkomponenten, weitereEinsatzbereiche fr filternde Abscheider . . 328 Ausl

8、egung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348.1 Allgemeine Hinweise . . . . . . . . . . . . 348.2 Erforderliche Angaben . . . . . . . . . . . 37Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Terms and definitions . . . . .

9、 . . . . . . . . 33 Symbols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54.1 Classification of filtering separators . . . . 54.2 Factors affecting the operating behaviourof surface filters . . . . . . . . . . . . . . 55 Principles of surface filtration

10、 . . . . . . . . 55.1 Particle collection . . . . . . . . . . . . . 55.2 Resistance to flow . . . . . . . . . . . . . 85.3 Regeneration . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Filter media. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136.1 Flexible filter media . . . . . . . . . . . . 136.2 Rigid filter media. .

11、 . . . . . . . . . . . . 236.3 Packed beds . . . . . . . . . . . . . . . . 247 Types of filtering separators . . . . . . . . . 247.1 Casing, dust hopper and dust discharge system . . . . . . . . . . . 257.2 Filter elements . . . . . . . . . . . . . . . 277.3 Regeneration equipment . . . . . . . . .

12、. 317.4 Additional equipment, further applications of filtering separators . . . . . 328 Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348.1 General notes. . . . . . . . . . . . . . . . 348.2 Required data. . . . . . . . . . . . . . . . 37FrhereAusgaben: 07.97; 11.09 Entwurf, deutschFormer editio

13、ns: 07/97; 11/09Draft, in German onlyKommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdLFachbereich UmweltschutztechnikB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 2 VDI 3677 Blatt 1 / Par

14、t 1Seite9 Technische Gewhrleistung, Betrieb und Instandhaltung . . . . . . . . . . . . . . 399.1 Technische Gewhrleistung. . . . . . . . . 399.2 Betrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399.3 Instandhaltung . . . . . . . . . . . . . . . 45Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46V

15、orbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, derFotokopie, der elektronischen Verwendung und derbersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig,sind vorbehalten.Die Nutzun

16、g dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrungdes Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in denVDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieserVDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.Eine Liste der aktuell verfgba

17、ren Bltter dieserRichtlinienreihe ist im Internet abrufbar unterwww.vdi.de/3677.1 AnwendungsbereichIn dieser Richtlinie wird die Abtrennung fester Parti-kel aus Gasen mit filternden Abscheidern (Oberfl-chenfilter) zur Emissionsminderung, zur Prozessgas-reinigung und zur Produktgewinnung behandelt.Fi

18、ltereinrichtungen zur Reinigung der Zu- und Abluftvon klima- und raumlufttechnischen Anlagen (Tie-fenfilter) werden in VDI 3677 Blatt 2 beschrieben.Hinweise fr Planung, Bau und Betrieb von Heigas-filtern fr Betriebstemperaturen bis zu 1000 C fin-den sich in VDI 3677 Blatt 3.Weitere relevante Richtli

19、nien zur Partikelabschei-dung sind: VDI 3676 (Massenkraftabscheider) VDI 3678 Blatt 1 und Blatt 2 (Elektrofilter) VDI 3679 Blatt 1 bis Blatt 3 (Nassabscheider)Page9 Technical warranty, operationand maintenance. . . . . . . . . . . . . . . . 399.1 Technical warranty . . . . . . . . . . . . . 399.2 Op

20、eration . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399.3 Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . 45Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46Preliminary noteThe content of this guideline has been developed instrict accordance with the requirements and recom-mendations of the guideline VDI

21、1000.All rights are reserved, including those of reprinting,reproduction (photocopying, micro copying), storagein data processing systems and translation, either ofthe full text or of extracts.The use of this guideline without infringement of copy-right is permitted subject to the licensing conditio

22、nsspecified in the VDI notices (www.vdi-richtlinien.de).We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.A catalogue of all available parts of this series ofguidelines can be accessed on the internet atwww.vdi.de/3677.1 ScopeThis guideline covers filtering separators

23、(surface fil-ters) for the collection of solid particles from gasstreams in emission control, process gas cleaning andproduct separation applications.Filter systems for the cleanup of intake and exhaustair of heating, ventilation and air conditioning sys-tems (depth filters) are covered by VDI 3677

24、Part 2.For information on the design, construction and oper-ation of hot gas filters operating at temperatures of upto 1000 C, reference is made to VDI 3677 Part 3.Further guidelines of relevance to particle collectionare: VDI 3676 (Inertial separators) VDI 3678 Part 1 and Part 2(Electrostatic preci

25、pitators) VDI 3679 Part 1 to Part 3 (Wet separators)B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 VDI 3677 Blatt 1 / Part 1 3 2 BegriffeFr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die fol-genden Begriffe:Abschei

26、derGert zum Abtrennen von Partikeln aus Gasstr-men.Aerodynamischer quivalentdurchmesserDurchmesser der Kugel gleicher Sinkgeschwindig-keit bei einer per Definition festgelegten Dichtediffe-renz von 1 g/cm3 zur umgebenden, kontinuierlichenPhase.AerosolDisperses System, dessen disperse Phase fest oder

27、flssig und dessen umgebendes Medium gasfrmigist.Anmerkung: Die die disperse Phase darstellenden Partikeln ha-ben meist eine sehr geringe Sinkgeschwindigkeit, sodass sie alsgasgetragen bezeichnet werden knnen.Betriebszustand eines GasesDer Betriebszustand eines Gases wird charakterisiertdurch die Ang

28、abe der momentanen Betriebswerte frTemperatur und Druck des betrachteten Gasvolu-menstroms.Disperses SystemEin disperses System besteht aus mindestens einerdispersen Phase und einer zusammenhngenden bzw.kontinuierlichen Phase.Anmerkung: Eine Menge wird dispers genannt, wenn sie aus ein-zelnen, vonei

29、nander abgegrenzten Elementen (z.B. Partikeln)aufgebaut ist. Eine Gas-Feststoff-Strmung sei als Beispiel fr eindisperses System genannt.Filteranstrmgeschwindigkeit (Filterflchenbelastung, Filterbeaufschlagung; v)Auf die gesamte fr die Filtration zur Verfgung ste-hende Filterflche bezogener Rohgasvol

30、umenstromim Betriebszustand.Anmerkung: Typische Maeinheiten sind m/min oder m3/(m2h).Normzustand eines GasesZustand des trockenen Gases, der durch die Norm-temperatur TN = 273,15 K (0 C) und den NormdruckpN = 1013,25 hPa (mbar) bestimmt ist.PartikelZusammenhngende Masse aus fester oder flssigerMater

31、ie, deren Gre durch einen quivalentdurch-messer charakterisiert wird, der typischerweise imBereich von 5 nm bis 500 m liegt.Anmerkung: Als Beispiele fr geeignete quivalentdurchmesserseien der Durchmesser der Kugel gleicher mittlerer Projektionsfl-che, der Durchmesser der Kugel gleichen Volumens und

32、der Durch-2 Terms and definitionsFor the purposes of this guideline, the followingterms and definitions apply:SeparatorDevice for the removal of particles from gasstreams.Aerodynamic equivalent diameterDiameter of a sphere having the same settling veloc-ity as the particle investigated at a defined

33、densitygradient of 1 g/cm3 relative to the surrounding con-tinuous phase.AerosolAn aerosol is a disperse system whose dispersephase is either solid or liquid and whose surroundingmedium is gaseous.Note: The particles forming the disperse phase normally have avery low settling velocity so that they c

34、an be referred to as gas-borne.Operating condition of a gasThe operating condition of a gas is described by themomentary operating temperature and pressure of thevolumetric gas flow investigated.Disperse systemA disperse system consists of a minimum of one dis-perse phase and one coherent or continu

35、ous phase.Note: A phase is referred to as disperse if it is made up of individ-ual discrete elements (e.g. particles). A gas-solids dispersion is atypical example of a disperse system.Filter face velocity (specific filter area load, gas-to-cloth ratio; v)Raw gas flow rate at operating conditions rel

36、ated tothe entire surface area available for filtration.Note: Typically expressed in m/min or m3/(m2h).Standard condition of a gasCondition of the dry gas defined by the standard tem-perature TN = 273,15 K (0 C) and the standard pres-sure pN = 1013,25 hPa (mbar).ParticleA particle is a coherent mass

37、 either in the solid or liq-uid state whose size is characterized by a equivalentdiameter which is typically in the range of 5 nm to500 m.Note: Examples of suitable equivalent diameters are the diameterof a sphere which has the same mean projection area, the diameterof a sphere which has the same vo

38、lume and the diameter of aB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 4 VDI 3677 Blatt 1 / Part 1messer der Kugel gleicher Sinkgeschwindigkeit wie die der zu be-schreibenden Partikel genannt.PM10Partikel

39、n, die einen grenselektierenden Luftein-lass passieren, der fr einen aerodynamischenquivalentdurchmesser von 10 m eine Abscheide-wirksamkeit von 50 % aufweist.PM2,5Partikeln, die einen grenselektierenden Luftein-lass passieren, der fr einen aerodynamischenquivalentdurchmesser von 2,5 m eine Abscheid

40、e-wirksamkeit von 50 % aufweist.ReingasAus einem Abscheider austretender, von Partikelnweitgehend befreiter Gasstrom.Anmerkung: Hinter Oberflchenfiltern liegen die Partikelkonzent-rationen hufig in der Grenordnung von einigen mg/m3 oder we-niger.RohgasPartikelbeladener Gasstrom (Aerosol), der einemA

41、bscheider zugefhrt wird.Anmerkung: Vor Oberflchenfiltern liegen die Partikelkonzentra-tionen hufig im Bereich von einigen g/m3 oder mehr.StaubDisperser Feststoff in Form eines Aerosols oder ei-nes trockenen Haufwerks.Staubbeladung (Staubgehalt, Staubkonzentration und Partikelmassenkonzentration; c)V

42、erhltnis von dem durch eine Kontrollflche hin-durchtretenden Partikelmassenstrom zu dem zugeh-rigen Gasvolumenstrom.3 FormelzeichenIn dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten Formelzeichen verwendet:c StaubbeladungDF FaserdurchmesserE Gesamtabscheidegrad (E 1)KS FilterkuchenwiderstandL

43、Dicke der Faserschicht bzw. der KrnerschichtpG Druckverlust des FiltergehusespR Druckverlust des Filtermediums (Faserschichtbzw. Krnerschicht)pS Druckverlust des FilterkuchensSV volumenspezifische Oberflche der Krnert ZeitT Fraktionsabscheidegradv Filterflchenbelastungsphere which has the same settl

44、ing velocity as the particle investi-gated.PM10Particles passing through a size-selective air inletthat has a separation efficiency of 50 % for an aer-odynamic equivalent diameter of 10 m.PM2,5Particles passing through a size-selective air inletthat has a separation efficiency of 50 % for an aero-dy

45、namic equivalent diameter of 2,5 m.Clean gasGas stream exiting a separator which has been largelyfreed from particles.Note: Downstream of surface filters, particle concentrations areusually of the order of some mg/m3 or less.Raw gasParticle-laden gas stream (aerosol) routed to a sep-arator.Note: Ups

46、tream of surface filters, particle concentrations are typi-cally in the range of several g/m3 or more.DustA solid dispersoid in the form of an aerosol or a drybulk material.Dust load (dust content, dust concentration and particle mass concentration; c)The ratio of the particle mass flow passing thro

47、ugh acontrol surface to the associated gas flow rate.3 SymbolsThe following symbols and abbreviations are usedthroughout this guideline:c dust loadDF fibre diameterE total collection efficiency (E 1)KS filter cake resistanceL thickness of fibre or granule layerpG pressure drop across filter casingpR

48、 pressure drop across filter medium (fibre layeror granule layer)pS pressure drop across filter cakeSV volume-specific surface area of the granulest timeT fractional separation efficiencyv specific filter area loadB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserve

49、d Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 VDI 3677 Blatt 1 / Part 1 5 W auf die Filterflche bezogene, abgeschiedenePartikelmasse Schichtporositt (Porenvolumenanteil) dynamische Gasviskositt4 Einfhrung4.1 Systematik der filternden AbscheiderNach ihrer Wirkungsweise lassen sich filternde Ab-scheider in zwei Hauptgruppen einteilen, und zwar inOberflchenfilter (Abreinigungsfilter) und Tiefenfil-ter (Speic