DE2814610A1

DE2814610A1 - Entstaubungseinrichtung fuer einen elektrofilter

Info

Publication number: DE2814610A1
Application number: DE19782814610
Authority: DE
Inventors: Yoichi Matsumoto
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1977-04-28
Filing date: 1978-04-05
Publication date: 1978-11-02
Also published as: US4326861A; JPS53135071A

Description

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IiETALLGSSELLSCHAFJ? AG Ffm., 30.03.197-

Reuterweg 14 MLK/OKU

6000 Frankfurt/Main 1

Prov.Nr. 8131 LT

Entstaubungseinrichtung für einen Elektrofilter

Die Erfindung bezieht sich auf eine Entstaubungseinrichtung für einen Elektrofilter zur Abscheidung hochohmiger Stäube aus einem Gasstrom, bestehend aus einer Mehrzahl parallel zur Gasströmungsrichtung im Abstand zueinander angeordneter plattenförmiger Niederschlagselektroden, sowie aus Reihen von etwa in der Mitte zwischen je zwei Niederschlagselektroden senkrecht zum Gasstrom angeordneten Sprühelektroden, wobei die Niederschlagselektroden mit dem Pluspol und die Sprühelektroden mit dem Minuspol einer Hochspannungsgleichstromquelle verbunden sind.

Derartige Entstaubungseinrichtungen bilden zusammen mit einem Gehäuse mit Eintritts- und Austrittsstutzen, unterhalb angeordneten Staubsammeibunkern, Klopfeinrichtungen zur mechanischen Abreinigung des niedergeschlagenen Staubes und den erforderlichen elektrischen Einrichtungen ein Elektrofilter für die Reinigung von Gasen mittels elektrostatischer Felder. Dabei werden die im allgemeinen elektrisch neutralen Staubpartikel durch den von den Sprühspitzen bzw. Sprühkanten ausgehenden Koronastrom negativ aufgeladen und durch die quer

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auf den zum Gasstrom verlaufende Feldkrafi^Niederschlagselektroden mit positiver Polarität abgeschieden. Dabei werden auf den Niederschlagselektroden Staubschichten angesammelt, die in vorgegebenen Zeitabständen mittels Klopfeinrichtungen abgelöst werden und durch Schwerkraft in die darunter befindlichen Staubsammelbunker fallen.

Dieser Abscheidevorgang macht bei Stäuben mit einer gewissen elektrischen Leitfähigkeit keine besonderen Schwierigkeiten. Sollen jedoch hochohmige Stäube, d.h. solche mit sehr geringer elektrischer Leitfähigkeit, abgeschieden werden, werden häufig die angestrebten Abscheideleistungen des Elektrofilter nicht erreicht, weil das Phänomen de:? sogenannten Rückionisierung eintritt. Dabei werden Staubpartikel auf ihrem Weg durch die Entstaubungseinrichtung zunächst in üblicher Weise negativ aufgeladen und in Richtung auf die Niederschlagselektroden aus dem Gasstrom abgelenkt. In der Nähe der Niederschlagselektroden verliert jedoch ein Teil der Staubpartikel seine negative Ladung und wird danach - nunmehr positiv geladen - in Richtung auf die Sprühelektroden abgelenkt. Dieser Vorgang kann sich bei üblichen Entstaubungseinrichtungen mehrfach wiederholen, so daß Staubpartikel die Einrichtung von Anfang bis Ende auf einem zickzackförmigen Weg durchlaufen, ohne abgeschieden zu werden,und letztlich die Entstaubungseinrichtung mit dem Gasstrom verlassen.

Zur Verbesserung der Abscheideleistung bei der Entfernung von hochohmigen Stäuben aus Gasen ist bereits vorgeschlagen worden, deren elektrische Leitfähigkeit zu beeinflussen, etwa durch Eindüsen geeigneter Flüssigkeiten in den Gasstrom. Die vorgeschlagenen Maßnahmen sind mit nicht unerheblichen Investitions-

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und Betriebskosten verbunden und überdies nicht in allen Fällen anwendbar, weil entweder bestimmte Gase oder Stäube nicht mit Flüssigkeiten in Berührung kommen dürfen oder aber, weil die Maßnahmen nicht oder nicht ausreichend wirksam waren.

Es besteht somit die Aufgabe, die Abscheideleistung von Elektrofiltern für die Entfernung von hochohmigen Stäuben aus Gasen auf andere Weise zu verbessern, wobei insbesondere die Beeinträchtigung der Staubabscheidung durch Rückionisation zu vermeiden, mindestens jedoch wesentlich herabzusetzen ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Entstaubungseinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sprühelektroden zu der einen benachbarten Niederschlagselektrode hin Spitzen oder Kanten für die Koronaentladung und zu der anderen benachbarten Niederschlagselektrode hin, eine Niederschlagsfläche für rückionisierte Staubpartikel aufweisen. Dabei werden die Sprühelektroden mit ihren unterschiedlich ausgebildeten Seiten in GasStrömungsrichtung vorzugsweise alternierend angeordnet. Die Niederschlagsflächen der Sprühelektroden sind zur Niederschlagselektrode hin zweckmäßigerweise gewölbt. Nach einer weiteren Ausbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die Sprühelektrode einen rohrförmigen Querschnitt hat, wobei auf der einen Seite eine durchgehende Kante ausgebildet ist. Die Sprühelektrode kann auch im Querschnitt C-förmig ausgebildet sein und auf der Innenseite eine Vielzahl von Spitzen aufweisen,, Nach einer weiteren Ausführungsform besteht die Sprühelektrode im Querschnitt gesehen aus zwei nebeneinander liegenden, halbkreisförmigen Bögen, die in der Mitte in einen verlängerten Steg münden. Schließlich ist vorgesehen, daß die Sprühelektroden in an sich bekannter ¥eise

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in Rahrnen eingespannt sind.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß für die rückionisierten Staubpartikel eine Möglichkeit geschaffen v/erden muß, so daß sie ohne erneute negative Aufladung aus dem Gasstrom abgeschieden werden können. Eine derartige Möglichkeit ist bei den üblicherweise aus dünnen Drähten oder spitzenbesetzten Bändern bestehenden Sprühelektroden nicht gegeben. Hier werden wie bereits beschrieben, positiv geladene Staubteilchen stets erneut negativ aufgeladen und auf ihrem Weg durch das elektrische Feld nur alternierend zu der Niederschlags- bzw. zu den Sprühelektroden hin abgelenkt, ohne niedergeschlagen zu werden. Demgegenüber entsteht auf der als Niederschlagsfläche ausgebildeten Seite der erfindungsgemäßen Sprühelektroden kein Koronastrom, d.h. keine Abgabe von Elektronen, so daß hier lediglich ein elektrostatisches Feld aufgebaut wird, in dem die positiv geladenen Staubpartikel die Möglichkeit haben, eine eindeutige Ablenkung ohne erneute Negativaufladung zu erfahren. Sie können auf diese Weise an den entsprechend ausgebildeten Flächen der Sprühelektroden abgeschieden werden. Durch die alternie-rende Anordnung der Sprühelektroden erfolgt dieser Vorgang in jedem der Teilgasströme zu beiden Seiten der in einer Reihe angeordneten Niederschlagselektroden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert₀

Figur 1 zeigt schematisiert einen Ausschnitt aus einer Entstaubungseinrichtung nach dem Stand der Technik.

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Figur 2 zeigt einen Abschnitt einer Sprühelektrode gemäß der Erfindung.

Figur 3 zeigt schematisiert einen Ausschnitt aus einer Entstaubungseinrichtung gemäß der Erfindung.

Figur 4 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sprühelektrode.

Figur 5 zeigt schematisiert die Anordnung der Sprühelektroden in einem Rahmen.

Figur 6 zeigt eine Alternativausführung zu Figur 3.

Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sprühelektrode.

Gemäß Figur 1 besteht eine Entstaubungseinrichtung nach dem Stand der Technik beispielsweise aus einer Reihe von Sprühelektroden a zwischen zwei ebenen Niederschlagselektroden b, die zu beiden Seiten in gleichem Abstand zu der Reihe der Sprühelektroden angeordnet sind. Dargestellt ist ein Teilschnitt durch eine Entstaubungseinrichtung, bei der die Elektroden sich senkrecht zur Darstellungsebene erstrecken. Die Sprühelektroden a sind mit dem negativen Pol einer nicht dargestellten Hochspannungsgleichstromquelle verbunden, während die Niederschlagselektroden b mit dem positiven Pol verbunden sindo Das Gas strömt durch die zwischen den Niederschlagselektroden b gebildete Gasse in der Darstellung von oben nach unten (siehe Pfeil). In der Praxis werden Elektrofilter häufig für horizontalen Gasdurchgang bei vertikal angeordneten Elektroden gebaut. Alle übrigen Teile des Elektrofilter wie Gehäuse, Eintrittsund Austrittsstutzen, Staubbunker und Klopfvorrichtungen, sind

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in der Figur weggelassen, da sie zur Erläuterung des Erfixidungsgedankens nicht erforderlich sind.

Beim Betrieb der in der Figur 1 dargestellten Entstaubungseinrichtung findet an den Sprühelektroden a entweder allseitig (bei glatten Drähten) oder aber in Richtung der Sprühspitzen eine Koronaentladung statt, durch die die Staubpartikel im Bereich dieser Sprühelektrode negativ aufgeladen werden. Dies ist durch kleine Kreise mit waagerechtem Strich in der Figur dargestellt. Diese negativ geladenen Staubpartikel werden normalerweise von der positiv geladenen Niederschlagselektrode b angezogen und darauf abgeschieden. Bei hochohmigen Stäuben jedoch, tritt häufig an einer mit c bezeichneten Stelle der Niederschlagselektrode eine Rückionisierung auf, wobei die Staubpartikel ihre negative Ladung abgeben und eine positive Ladung aufnehmen, dargestellt bei d durch kleine Kreise mit einem Kreuz. Betrachtet man nun ein bestimmtes Staubteilchen, dargestellt als schwarzer Punkt, so kann dieses in der Nähe der Sprühelektrode a eine negative Aufladung erfahren, in der Nähe der Niederschlagselektrode eine positive Aufladung und sofort, so daß es bei dem Durchgang durch die Entstaubungseinrichtung einen zickzackförmigen oder sinusförmigen Weg gemäß der durchgezogenen Linie e nimmt. Dieses Staubteilchen wird nicht abgeschieden und mit dem Gasstrom am Ende der Entstaubungseinrichtung ausgetragen.

Benutzt man dagegen eine Sprühelektrode 1 gemäß Figur 2, die beispielsweise aus einem dünnwandigen Rohr in der Weise geformt sein kann, daß sie auf der einen Seite eine gewölbte Niederschlagsfläche 35 und auf der anderen Seite eine durchlaufende scharfe Kante 2 aufweist, so können hochohmige Stäube besser abgeschieden werden, was anhand der Figur 3 näher erläutert wird. Hier besteht die Entstaubungseinrichtung aus

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plattenförmigen Niederschlagselektroden 4 und in einer Reihe angeordneten Sprühelektroden 1, die auf der einen Seite Sprühspitzen oder -kanten 2 und auf der anderen Seite Niederschlagsflächen 3 aufweisen. Auf der rechten Seite neben den Sprühelektroden sind die Feldlinien eingezeichnet, wie sie sich bei alternierender Anordnung der Sprühelektroden ausbilden. Auf der linken Seite neben den Sprühelektroden sind Staubpartikel als kleine Kreise und deren Weg durch die Entstaubungseinrichtung dargestellt. Normalerweise wird ein Staubteilchen 7 in der Nähe der oberen Sprühelektrode negativ aufgeladen und im Bereich 6 der Niederschlagselektrode 4 abgeschieden, (schwarz ausgefüllter Kreis). In den Bereichen 5 der Niederschlagselektrode 4, kann bei 8 jedoch eine Rückionisierung eines Staubpartikels 9 auftreten, so daß dieses - nunmehr positiv geladen - zur mittleren Sprühelektrode abgelenkt und dort bei erfindungsgemäßer Ausbildung der Sprühelektrode abgeschieden werden kann. Die Staubpartikel nehmen also einen der beiden durch ausgezogene Linien dargestellten Wege. Der gleiche Vorgang findet selbstverständlich auch auf der anderen Seite der Sprühelektroden statt und zwar in Gasströmungsrichtung gesehen jeweils um den Abstand der Sprühelektroden untereinander versetzt.

Figur 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Sprühelektrode, die aus einer im Querschnitt gesehenen C-förmigen Niederschlagsfläche 10 und im Inneren angeordneten Sprühspitzen 11 besteht.

Die Sprühelektroden können in üblicher Weise gemäß Figur 5 in einem Rahmen 12 angeordnet sein, wobei ihre Niederschlagsflächen 10 und ihre Sprühspitzen 11 abwechselnd zur rechten bzw. linken Niederschlagselektrode weisen. Gemäß Figur 6 kann die Ausbildung der Sprühelektroden bei im Querschnitt meanderförmigen Niederschlagselektroden 13 in der Weise erfolgen,

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daß der Abstand D., zwischen dem Ende einer Sprühspitze 11 und der gegenüberliegenden Wand größer ist als der Absband Dp zwischen der Niederschlagsfläche 10 der Sprühelektrode und der gegenüberliegenden Wand der Niederschlagselektrode 13. Damit erhält man unterschiedliche Feldstärken zu beiden Seiten der Sprühelektrode, die sich aus der angelegten Spannung V und dem jeweiligen Abstand D ergibt. Es ist also:

E. = V/D. , E₀ =
1 ' 1 bzw. 2

Da D. größer ist als D₂, ist die Feldstärke E. kleiner als die Feldstärke Ep, wodurch die Gefahr der Rückionisierung zusätzlich verringert werden kann. Gleichzeitig wird wegen der größeren Feistärke Ep die Abscheidung rückionisierter Staubpartikel an der Niederschlagsfläche 10 der Sprühelektroden verbessert.

Figur 7 stellt noch eine v/eitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sprühelektrode 14 dar, wobei zwei halb zylindrische Niederschlagsflächen 16 und in der Mitte dazwischen zur anderen Seite hin eine scharfe Kante 15 ausgebildet sind. Die Breite W der Niederschlagsflächen 16 kann dabei 50 mm oder mehr betragen.

Für die Abreinigung des Staubes von den Niederschlagsflächen der Sprühelektroden, v/erden zweckmäßigerweise die gleichen Klopf einrichtungen verwendet, wie sie üblicherweise für die Abreinigung der Niederschlagselektroden vorhanden sind.

- 9 Patentansprüche

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

π J Entstaubungseinrichtung für einen Elektrofilter zur Abscheidung hochohmiger Stäube aus einem Gasstrom, bestehend aus einer Mehrzahl parallel zur Gasströmungsrichtung in Abstand zueinander angeordneter, plattenförmiger Niederschlagselektroden sowie aus Reihen von etwa in der Mitte zwischen je zwei Niederschlagselektroden senkrecht zum Gasstrom angeordneten Sprühelektroden, wobei die Niederschlagselektroden mit dem Pluspol und die Sprühelektroden mit dem Minuspol einer Hochspannungsgleichstromquelle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühelektroden (1) zu der einen benachbarten Niederschlagselektrode (4,13) hin Spitzen oder Kanten (2, 11, 15) für die Koronaentladung und zu der anderen benachbarten Niederschlagselektrode (4, 13) hin, eine Niederschlagsfläche (3, 10, 16) für rückionisierte Staubpartikel (9) aufweisen.
2. Entstaubungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühelektroden mit ihren unterschiedlich ausgebildeten Seiten im Gasstrom alternierend angeordnet sind.
3. Entstaubungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederschlagsflächen (3, 10, 16) der Sprühelektroden (1) zur Niederschlagselektrode (4, 13) hin konvex gewölbt sind.
4. Entstaubungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühelektroden (1 ) einen rohrförmigen Querschnitt haben, wobei auf der einen Seite durchgehende Kanten (2) ausgebildet sind (Figur 2).

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5. Entstaubungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederschlagsflächen (10) der Spruhelektroden (1) im Querschnitt C-förmig ausgebildet sind und auf der Innenseite eine Vielzahl von Spitzen (11) auf v/eis en (Figur 4).
6. Entstaubungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühelektroden (14) im Querschnitt gesehen aus zwei nebeneinander liegenden halbkreisförmigen Bögen (16) bestehen, die in der Mitte in einen verlängerten Steg (15) münden. (Figur 7)
7. Entstaubungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ^kennzeichnet,daß die Sprühelektroden (1, 14) in Rahmen (12) eingespannt sind.

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