Für einen sicheren und reibungslosen Silobetrieb zählt auch die korrekte Auslegung vom Silofilter. Infastaub ist Experte auf diesem Gebiet und für Abreinigungsfilter.

1. Safety first:
Silofilter als wichtige Komponente
für den reibungslosen und
sicheren Silobetrieb
1

2. Sicher ist
sicher …
2

3. Pneumatische Befüllung im Überdruck Pneumatische Befüllung im Überdruck mit
mit freiem Ausblas Weiterleitung des Reingases
- Sammelleitung z.B. zur Reststaub-
- Silofahrzeug mit Bordkompressor
messung oder Zuführung zu
(Endschwall)
Sicherheitsfilter
- Stationäre Kompressoranlage
- Befüllung im Unterdruck (Saugförderung)
(z.B. Bahnwaggonentladung)
Einsatzmöglichkeiten von Silofiltern - Teil 1/3 3

4. Pneumatische Befüllung im Überdruck mit Mechanische Befüllung mit angebautem
Ausblasklappe und Saugventilator Ventilator zur Zwangsabsaugung
Bypassklappe zur Abführung des
Endschwalls bei Silofahrzeugbefüllung
Ventilator zur Verhinderung des
Falschluftzutritts in das Silo über den Filter
(z.B. hygroskopische Produkte)
Einsatzmöglichkeiten von Silofiltern - Teil 2/3 4

5. Mechanische Befüllung: Pneumatische Befüllung im Überdruck:
Filter mit angebautem Ventilator zur Filter mit angebautem Ventilator nur zur
Zwangsabsaugung Überwindung des Leitungswiderstandes
Silo mit separat gestelltem Filter (z.B. Höhenbegrenzung oder Sammelfilter)
Einsatzmöglichkeiten von Silofiltern - Teil 3/3 5

6. Eine wahre Geschichte:
Ein Silo für PP-Pulver wurde pneumatisch befüllt und gleichzeitig mit N2 im
geschlossenen Kreislauf inertisiert.
Da die Filterfläche im Verhältnis zur Förderleistung zu klein dimensioniert
war, verstopften die Filtermedien, wodurch der Gegendruck im Silo während
der Förderung anstieg.
Man erhöhte also den Förderdruck bis unbeabsichtigt das Sicherheitsventil
am Silo öffnete. Das Bedienpersonal registrierte dies durch einen
Stickstoffverlust im System und behob die Leckage durch zusätzliche
Gewichte auf der Klappe des Sicherheitsventils.
Weil sich dadurch der Filterwiderstand erneut erhöhte, steigerte man
wiederum den Förderdruck. Dieser Automatismus wurde erst unterbrochen,
als der Überdruck im Silo mit 150 mbar dreimal höher war als zulässig.
Pneumatisch befüllte Silos: Was kann passieren ? 6

7. Schlussfolgerung:
Ein reibungsloser und sicherer Betrieb von Silos ist nur möglich, wenn
- in der Planungsphase der richtige Filtertyp ausgewählt wird
- während des Betriebes das Bedienpersonal die nötige Kenntnis über
eventuelle Fehlfunktionen der Gesamtanlage (auch der Filter !), deren
Ursache, mögliche Folgeschäden und deren Beseitigung besitzt.
- durch Inspektion und Wartung die Funktionsfähigkeit des Filters
dauerhaft erhalten wird.
Wie vermeidet man Fehlfunktionen des Filters ? 7

8. I. Sicherstellung der reibungslosen Funktion:
1. Planung
- Auswahl des richtigen Abreinigungssystems und Filtermediums
(Schlauch – Patrone – Tasche – Lamelle)
- Filterfläche in Abhängigkeit von Volumenstrom, Filtermedium,
Produkt, Betriebsweise etc. (spezifische Filterflächenbelastung)
- Richtig dimensioniertes Filtergehäuse
(Auftriebsgeschwindigkeit < Sinkgeschwindigkeit)
2. Betrieb
- Inbetriebnahme / Sicherstellung der Funktionsfähigkeit
- Einbindung in das „Komplettsystem Silo“
3. Inspektion / Wartung
- Inspektionsplan
- Wartungsfreundlichkeit
Was ist zu tun ? 8

9. 1. Planung:
a) Motorisch abgereinigter Filter (Rüttelfilter)
- Abreinigung nur nach Ende des Befüllvorgangs
(statische Luftverhältnisse)
- Kontinuierlich steigender Filterwiderstand führt zu
erhöhtem Siloinnendruck und kann zum Ende des
Befüllvorgangs (Endschwall) evtl. zur Abschaltung der
Förderung oder sogar zum Staubaustritt durch
Entlastungsöffnungen führen.
b) Pneumatisch abgereinigter Filter (Jet-Filter)
- Abreinigung während des Befüllvorgangs (Gegenstrom)
- Filterwiderstand bleibt während der Befülldauer konstant
niedrig. Siloinnendruck steigt auch während des Endschwalls
nicht über die Alarm-, bzw. Auslöseschwelle für
Sicherheitseinrichtungen.
Planung: Auswahl des Silofilters nach Abreinigungssystem 9

10. Druck (daPa)
300
Druckverlauf Rüttelfilter
Druckverlauf Jet-Filter
250
200
150
100
50
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Zeit (Minuten)
Silobefüllung: Prinzipieller Druckverlauf bei Rüttelfilter und Jet-Filter 10

11. Endschwall bei Silobefüllung in Abhängigkeit
von Leitungsdurchmesser und Leitungslänge
Filter für Zement:
140
AJV 1100-1400-56P
120
Endschwall (m3/min.)
100 AJV 1100-1000-40P
DN 125
80
AJB 800-1400-31P
60 DN 100
40 DN 80
AJB 800-980-22P
20
0
10 20 30 40 50
Leitungslänge (m)
Fazit: Je kürzer die Befüllleitung und je größer ihr Durchmesser, desto
höher der Endschwall und desto größer die erforderliche Filterfläche !
Auswahl der Filterfläche nach Größe der Befüllleitung 11

12. Druck (daPa)
Kritischer Bereich
500
450
400
350 Überhöhter Bereich
300
250
200 Normaler Bereich Druck
150 während
Endschwall
100
Druck
50 während
Befüllung
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Anzahl Befüllungen
Gemessen wurde an einem pneumatisch abgereinigten Patronenfilter (22 m2 Filterfläche)
Filterdifferenzdruck während Silobefüllung und Endschwall 12

13. Auftriebsgeschwindigkeiten in Aufsatzfiltern bei typischen Filterflächenbelastungen
Gehäuse: Ø 800 mm - Anströmquerschnitt Abrutto 0,5 m2 - Anströmquerschnitt Anetto 0,32 m2
Schlauchfilter Schlauchfilter Patronenfilter Patronenfilter
Länge Filtermedium: Länge Filtermedium: Länge Filtermedium: Länge Filtermedium:
1100 mm 1600 mm 1000 mm 1400 mm
Filtertyp Filterfläche: 5 m2 Filterfläche: 7 m2 Filterfläche: 22 m2 Filterfläche: 31 m2
Volumenstrom
V (m3/min.) 9 13 22 31
Filterflächenbelastung
f (m3/m2 x min.) 1,8 1,85 1,0 1,0
Höhe Ummantelung
(mm) 1000 1500 1000 1500
Auftriebsgeschwindig-
keit vbrutto (m/s) 0,3 0,43 0,73 1,03
Auftriebsgeschwindig-
keit vnetto (m/s) 0,47 0,67 1,15 1,61
Produkte höherer Schüttdichte (ρSch >1.000 kg/m3): vnetto max. 1 m/s
Produkte mittlerer Schüttdichte (500< ρSch <1.000 kg/m3):0,5 m/s < vnetto < 1 m/s
Produkte geringer Schüttdichte (ρSch < 500 kg/m3): vnetto < 0,5 m/s
Bei zu hoher Auftriebsgeschwindigkeit: Filtermedien ins Silo hineinhängen lassen 13

14. 2. Betrieb:
a) Inbetriebnahme / Sicherstellung der Funktionsfähigkeit
- Ausreichender Druck für die Abreinigung im Druckluftspeicher. (5 – 6 bar)
- Druckluft trocken, öl- und partikelfrei (DIN ISO 8573-1, Klasse 2).
- Zuführleitungen entsprechend dem Druckluftverbrauch dimensionieren.
(min. R ½“) Schnelles Nachfüllen des DLS sicherstellen.
- Verbinden aller Kontakte mit der Schaltwarte:
Spannungsversorgung für Filtersteuerung, Fernstart, (Differenz-)Druckschalter
- Kontrolle aller Parameter der elektrischen Betriebsmittel (Impuls- und
Pausenzeiten sowie Ventilanzahl an Steuerung, Niveau der Druckschalter)
- Bei Ventilatoreinsatz: Funktionskontrolle – Unwucht – Drehrichtung –
Eindrosselung
- Winterbetrieb berücksichtigen (Einfrieren / Verspröden):
Geeignete Druckluftspeicher, Membran- und Magnetventile, Steuerung mit
Winterschutz
Fehlerquellen während der Inbetriebnahme 14

15. Unter- / Überdruckventil
(-10/+40 mbar)
Druckschalter +5 mbar (Start Abreinigung)
Druckschalter +25 mbar (Voralarm an Schaltwarte)
Druckschalter +35 mbar (Schliessen Quetschventil)
1000 mm freier Expansionsraum bei Produkthöchststand
Position Max.-Melder (Überfüllung verhindern)
Absperrventil
(Quetschventil)
Position Min.-Melder
b) Einbindung des Filters in das „Komplettsystem Silo“ 15

16. Filterpatrone
nach Silo-
überfüllung
Maximalen Füllstand im Silo beachten ! 16

17. 3. Inspektion / Wartung:
a) Inspektionsplan (herstellerspezifisch)
Ziel: Fehlfunktionen erkennen,
Störfällen und Stillstand vorbeugen !
- Optische Kontrolle 1x pro Woche
- Wechsel der Filtermedien (Standzeit ca. 1-2 Jahre)
- Kontrolle der Reingasseite auf Staubdurchschlag
- Kontrolle der Rohgasseite durch Wartungsdeckel (falls vorhanden)
- Messung Filterwiderstand (max. 120 daPa während Silobefüllung)
- Kontrolle aller mechanischen und elektrischen Betriebsmittel
und deren Parametereinstellungen (Filtersteuerung,
Magnetventile, Ventilator-Unwucht-Drosselung,
Motoren-Stromaufnahme, evtl. vorhandene Klappen)
- Funktion des Abreinigungssystems und ausreichende
Druckluftnachführung (Membranventile, Druckluft-Wartungseinheit)
- Dokumentieren der Ergebnisse
Inspektionen nicht vergessen ! 17

18. b) Wartungsfreundlichkeit
Vermeidung des rohgasseitigen Wechsels von Filterelementen, weil:
- Erreichbarkeit aller Filterelemente erschwert
- Arbeiten an großen Öffnungen im Rohgasraum gefährlich
- Filtermedien und Werkzeug können ins Silo fallen
Deshalb:
Wechsel der Filtermedien nur zur Reingasseite !
Für die Wartung sind bei der Filterkonstruktion
zu berücksichtigen:
- Keine / wenige lose Teile („Schwenken statt Abbauen“)
- Öffnen / Lösen von Verbindungen durch einfache
Handgriffe
- Kein (Spezial-) Werkzeug
 Verwendung von Sterngriffen, Flügelmuttern usw.
Einfache Wartungsarbeiten schaffen Sicherheit ! 18

19. II. Sicherheit für Filter und Personal beim
Handling von explosiblen Schüttgütern:
1. Gefahrenquellen beim Silobetrieb
2. Explosionsvermeidung – ATEX
3. Konstruktiver Explosionsschutz
Dixie Crystals Refinery, Port Wentworth, Georgia (07.02.2008)
Quelle: Savannah Morning News
Vorsicht bei explosiblen Stoffen ! 19

20. 1. Gefahrenquellen beim Silobetrieb:
Für Silo-/Filteranlagen sind als Zündquelle allgemein zu
berücksichtigen:
- Heiße Oberflächen
- Flammen und heiße Gase
- Mechanisch erzeugte Funken
- Elektrische Anlagen
- Blitzschlag
- Exotherme Reaktionen,
einschließlich Selbstentzündung
- Statische Elektrizität
(Funkenentladung,
z.B. Schüttkegelentladung)
20

21. Statische Elektrizität
Funkenentladung
- Aufladung eines leitenden ungeerdeten
Bauteils
- Annäherung einer geerdeten leitfähigen
Elektrode
- Gesamte gespeicherte Energie wird in
Funken umgesetzt
- Schutzmaßnahme zur Explosions-
vermeidung:
Durchgängige ERDUNG
Ladungstrennung durch Transportvorgänge 21

22. 2. Explosionsvermeidung - ATEX
Schutzkonzept „Erdung“ am Filter:
Bei explosiblen, statisch aufladbaren Stoffen
- Filtermedien „antistatisch“ (= ableitfähig, spezifischer Widerstand 105 - 109 Ωm. )
- Durchgängige Erdung vom Ende des Filtermediums bis zum Übergang
Filtergehäuse  Silo
Vom Filter selbst geht keine Gefahr aus
(Elektrische Verbraucher befinden sich außen)
Jedoch Achtung bei Eintrag von
anderen Zündquellen oder Selbstentzündung !
- Explosionsvermeidung durch Herabsetzen der
Sauerstoffgrenzkonzentration
(Inertisierung, z.B. N2)
Schutzkonzept immer mit dem Silohersteller,
bzw. mit dem Betreiber der Anlage abstimmen!
Explosionsvermeidung geht vor 22

23. Auch für Silofilter gilt:
Die Zoneneinteilung erfolgt immer durch den
Betreiber, nie durch den Hersteller !
ATEX: Aufteilung der Aufgaben beim Explosionsschutz 23

24. Filternde Abscheider
22 oder 22 oder 22 oder
20 21 21 21
Absaugleitung zonenfrei zonenfrei zonenfrei
Rohgasbereich des Abscheiders (1) 20 20 21 20 21
Rohgasbereich ohne betriebliche Abreinigung 21 22
Reingasbereich (2)
20 oder
21 21 21 21 21 22
-unbekannte Staubkonzentration 21 (6)
-Überwachungssystem (3) / Stillsetzung (4) 22 22 22 22 22 22 22
-Sicherheitsfilter (5) / Stillsetzung (4) zonenfrei zonenfrei zonenfrei zonenfrei zonenfrei zonenfrei zonenfrei
-rechnerische Staubkonzentration > 1% UEG 21 21 21 21 21 21 22
-rechnerische Staubkonzentration < 1% UEG
22 22 22 22 22 22 zonenfrei
ohne Kontroll-/Reinigungsmaßnahmen
-rechnerische Staubkonzentration < 1% UEG
zonenfrei zonenfrei zonenfrei zonenfrei zonenfrei zonenfrei zonenfrei
mit Kontroll-/Reinigungsmaßnahmen
(1) unter Berücksichtigung der Abreinigung außer Massenkraftabscheider und Nassabscheider
(2) unter Berücksichtigung eines Filterbruchs
(3) Überwachungssystem: bei Massenkraftabscheidern z.B. Füllstandüberwachung, ansonsten Stauberkennungssystem auf der Reingasseite
(4) Stillsetzung des nachgeschalteten Ventilators
(5) Bereich hinter Sicherheitsfilter
(6) Zone 20 z.B. bei Abscheider mit einer einzelnen Filterpatrone, ansonsten Zone 21
- Untere Explosionsgrenze (UEG) von Stäuben gemäß VDI 2263: 20 g/m3
- Reststaubgehalt für Silofilter gemäß TA-Luft: 20 mg/m3 = 0,1% der UEG
Beispiele für Zoneneinteilung bei filternden Abscheidern nach VDI 2263, Blatt 6 24

25. 3. Konstruktiver Explosionsschutz
Können explosionsfähige Atmosphäre und das Vorhandensein einer wirksamen
Zündquelle nicht ausgeschlossen werden, muss mit dem Auftreten einer
Explosion gerechnet werden.
 Konstruktive Explosionsschutzmaßnahmen ergreifen !
Explosionsdruck-
Explosionsdruckstoßfest für entlastung
den reduzierten
Explosionsdruck pred Explosions-
unterdrückung
Explosionsfeste Explosionsdruckstoßfest für
Bauweise den maximalen
(EN 14460, Explosionsdruck pmax
VDI 2263-3)
Explosionsdruckfest für den
maximalen Explosionsdruck
pmax
25

26. Zusammenfassung explosible Schüttgüter:
Prioritäten:
- Ersatz von brennbaren durch unbrennbare Stoffe
( nicht möglich, da vom Prozess vorgegeben)
- Begrenzen der Staubkonzentration
( nicht möglich, da vom Prozess vorgegeben)
- Vermeidung von Zündquellen
- Vermeiden des Wirksamwerdens von Zündquellen
- Verhindern, dass eine explosionsfähige
Atmosphäre die Zündquelle erreicht
- Konstruktive Maßnahmen zur Vermeidung
gefährlicher Auswirkung von Staubexplosionen
Rangfolge der Explosionsschutzmaßnahmen 26

27. Vielen Dank
für
Ihre Aufmerksamkeit !
27