AT513391B1

AT513391B1 - Electrostatic separator for the exhaust gases from a boiler

Info

Publication number: AT513391B1
Application number: ATA50437/2012A
Authority: AT
Original assignee: Hargassner Gmbh
Priority date: 2012-10-08
Filing date: 2012-10-08
Publication date: 2014-04-15
Also published as: AT513391A4; EP2716367A2; EP2716367A3

Abstract

Es wird ein elektrostatischer Abscheider für die Abgase aus einem Heizkessel miteinem einen Strömungsweg für die Abgase zwischen einem Abgaseinlass (8) undeinem Abgasauslass (9) bildenden Gehäuse (1) beschrieben, das im Anschluss anden Abgaseinlass (8) wenigstens eine Hochspannungsstrecke (10) mit zumindesteiner Sprühelektrode (11) zur Erzeugung eines Hochspannungsfeldes und stromabwärtsder Hochspannungsstrecke (10) über den Strömungsweg verteilte Abscheideelektrodenaufweist. Um vorteilhafte Konstruktionsbedingungen zu schaffen,wird vorgeschlagen, dass die Abscheideelektroden als quer zur Strömungsrichtungangeordnete Walzenbürsten (13) ausgebildet sind.An electrostatic precipitator for the exhaust gases from a boiler is described with a housing (1) forming a flow path for the exhaust gases between an exhaust inlet (8) and an exhaust outlet (9), which communicates with at least one high voltage section (10) adjacent the exhaust inlet (8) at least one discharge electrode (11) for generating a high voltage field and downstream of the high voltage path (10) distributed over the flow path separating electrodes. In order to provide advantageous design conditions, it is proposed that the deposition electrodes are formed as roller brushes (13) arranged transversely to the flow direction.

Description

österreichisches Patentamt AT 513 391 B1 2014-04-15Austrian Patent Office AT 513 391 B1 2014-04-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrostatischen Abscheider für die Abgase aus einem Heizkessel mit einem einen Strömungsweg für die Abgase zwischen einem Abgaseinlass und einem Abgasauslass bildenden Gehäuse, das im Anschluss an den Abgaseinlass wenigstens eine Hochspannungsstrecke mit zumindest einer Sprühelektrode zur Erzeugung eines Hochspannungsfeldes und stromabwärts der Hochspannungsstrecke über den Strömungsweg verteilte Abscheideelektroden aufweist.The invention relates to an electrostatic precipitator for the exhaust gases from a boiler having a housing forming a flow path for the exhaust gases between an exhaust inlet and an exhaust outlet, the at least one high-voltage path with at least one spray electrode following the exhaust gas inlet High-voltage field and downstream of the high-voltage path via the flow path distributed deposition electrodes.

[0002] Damit die Feststofffracht der Abgase von Heizkesseln, die mit Brennstoffen insbesondere auf der Basis nachwachsender Rohstoffe betrieben werden, keine Umweltbelastung nach sich ziehen kann, ist es bekannt, die Abgase über einen an den Heizkessel angeschlossenen elektrostatischen Abscheider zu führen. In diesem elektrostatischen Abscheider werden die Feststoffteilchen zunächst in einem Hochspannungsfeld elektrisch aufgeladen, um im Anschluss an die Hochspannungsstrecke die elektrisch aufgeladenen Teilchen an Abscheideelektroden festzuhalten, die üblicherweise den Strömungsweg für die Abgase in Form von Platten oder Rohren bestimmen. Damit eine möglichst vollkommene Abscheidung der Feststoffteilchen stattfinden kann, bedarf es einer Anordnung der Abscheideelektroden entlang einer ausreichenden Strömungsstrecke, was sich nicht nur nachteilig auf den Bauaufwand, sondern auch auf den Heizkesselbetrieb auswirkt, wenn aufgrund eines erhöhten Strömungswiderstands im elektrostatischen Abscheider der Kesselzug beeinträchtigt wird.Thus, the solids load of the exhaust gases of boilers, which are operated with fuels in particular based on renewable raw materials, no environmental pollution can entail, it is known to lead the exhaust gases via a connected to the boiler electrostatic precipitator. In this electrostatic precipitator, the particulate matter is first electrically charged in a high voltage field to adhere, after the high voltage path, the electrically charged particles to deposition electrodes, which typically determine the flow path for the exhaust gases in the form of plates or tubes. For the most complete possible separation of the solid particles, it is necessary to arrange the separation electrodes along a sufficient flow path, which not only adversely affects the construction costs, but also the boiler operation, if the boiler draft is impaired due to an increased flow resistance in the electrostatic precipitator.

[0003] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektrostatischen Abscheider der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass sich eine gute Abscheidewirkung im Bereich eines vergleichsweise kurzen Strömungswegs für das Abgas ergibt und der Strömungswiderstand der Abgase im Bereich dieses elektrostatischen Abscheiders klein gehalten werden kann.The invention is therefore the object of an electrostatic precipitator of the type described in such a way that there is a good Abscheidewirkung in the range of a comparatively short flow path for the exhaust and the flow resistance of the exhaust gases can be kept small in the range of this electrostatic precipitator ,

[0004] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Abscheideelektroden als quer zur Strömungsrichtung angeordnete Walzenbürsten ausgebildet sind.The invention solves the problem set by the fact that the deposition electrodes are formed as arranged transversely to the flow direction roller brushes.

[0005] Durch die Ausbildung der Abscheideelektroden in Form von Walzenbürsten ergibt sich der Vorteil, dass durch die radial vom Bürstenkörper abstehenden, metallischen Bürsten borsten aufgrund der Vielzahl dieser Borsten eine große Abscheidefläche für die elektrisch geladenen Teilchen auf vergleichsweise engem Raum zur Verfügung gestellt werden kann, was eine wesentliche Voraussetzung für einen entsprechend kurzen Strömungsweg für den Abscheidevorgang darstellt. Außerdem kann der Strömungswiderstand kleingehalten werden, sodass besonders vorteilhafte Konstruktionsbedingungen für den elektrostatischen Abscheider gewährleistet werden.Due to the formation of the deposition electrodes in the form of roller brushes there is the advantage that bristles can be made available in a comparatively narrow space by radially projecting from the brush body, metallic bristles due to the large number of these bristles a large Abscheidefläche for the electrically charged particles , which is an essential prerequisite for a correspondingly short flow path for the deposition process. In addition, the flow resistance can be kept low, so that particularly advantageous design conditions for the electrostatic precipitator are ensured.

[0006] Um die Eigenschaften der als Walzenbürsten ausgebildeten Abscheideelektroden hinsichtlich der Abscheidung der elektrisch geladenen Teilchen aus dem Abgasstrom vorteilhaft nützen zu können, können die achsparallelen Walzenbürsten in wenigstens zwei in Strömungsrichtung verlaufenden Reihen vorgesehen und reihenweise auf Lücke versetzt angeordnet werden. Die reihenweise auf Lücke versetzte Anordnung der Walzenbürsten zieht einen Strömungsweg nach sich, der im Bereich der einzelnen Walzenbürsten eine Strömungsumlenkung mit der Wirkung bedingt, dass die Abgasströmung von den Bürstenborsten weitgehend erfasst werden kann, sodass aufgrund kurzer Abstände zwischen den mit den Abgasströmung mitgeführten elektrisch geladenen Teilchen und den Bürstenborsten eine gute Abscheiderate erzielt wird, ohne den Strömungswiderstand in unzulässigerweise zu erhöhen.In order to be able to advantageously use the properties of the separator brushes designed as roller brushes with regard to the separation of the electrically charged particles from the exhaust gas flow, the paraxial roller brushes can be provided in at least two rows running in the flow direction and can be arranged in rows offset to the gap. The row-wise gap-staggered arrangement of the roller brushes draws a flow path, which causes a flow deflection in the region of the individual roller brushes with the effect that the exhaust gas flow from the brush bristles can be largely detected, so that due to short distances between the entrained with the exhaust gas flow electrically charged Particles and the brush bristles a good deposition rate is achieved without unduly increasing the flow resistance.

[0007] Der kompakten Bauweise des elektrostatischen Abscheiders dient eine Abgasführung, bei der die Walzenbürsten in zwei vertikalen, im unteren Endbereich miteinander strömungsverbundenen Abgaszügen angeordnet sind. Diese Abgasführung bringt außerdem den Vorteil mit sich, dass beim Reinigen der Walzenbürsten, beispielsweise durch einen Waschvorgang, die mit dem Waschwasser anfallenden Feststoffteilchen über den Boden des Gehäuses des elektrostatischen Abscheiders ausgetragen werden können. 1 /4 österreichisches Patentamt AT 513 391 B1 2014-04-15 [0008] In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar wird ein erfindungsgemäßer elektrostatischer Abscheider in einem schematischen Vertikalschnitt gezeigt.The compact design of the electrostatic precipitator serves an exhaust system, in which the roller brushes are arranged in two vertical, in the lower end region flow-connected together exhaust flues. This exhaust system also brings with it the advantage that when cleaning the roller brushes, for example by a washing process, the resulting with the washing water solid particles can be discharged through the bottom of the housing of the electrostatic precipitator. In the drawing, the subject invention is shown, for example, and indeed an inventive electrostatic precipitator is shown in a schematic vertical section.

[0009] Der dargestellte elektrostatische Abscheider weist ein Gehäuse 1 auf, das zwischen einer Decke 2 und einem Boden 3 zwei durch eine Trennwand 4 voneinander getrennte Abgaszüge 5 und 6 bildet, wobei der Bereich zwischen dem Boden 3 und der Trennwand 4 eine Umlenkkammer 7 zur Strömungsverbindung der beiden Abgaszüge 5 und 6 darstellt. Die Abgaszüge 5 und 6 sind im Bereich der Decke 2 einerseits an einen Abgaseinlass 8 und anderseits an einen Abgasauslass 9 angeschlossen.The illustrated electrostatic precipitator has a housing 1, which forms between a ceiling 2 and a bottom 3 two by a partition wall 4 separate exhaust trains 5 and 6, wherein the area between the bottom 3 and the partition 4, a deflection chamber 7 for Flow connection of the two exhaust trains 5 and 6 represents. The exhaust trains 5 and 6 are connected in the area of the ceiling 2 on the one hand to an exhaust gas inlet 8 and on the other hand to an exhaust gas outlet 9.

[0010] Im Abgaszug 5 ist unterhalb der Decke 2 eine Hochspannungsstrecke 10 mit beispielsweise vier im Quadrat angeordneten Sprühelektroden 11 vorgesehen, die Strömungsrohre 12 als Gegenelektroden durchsetzen, sodass sich zwischen den Sprühelektroden 11 und den Strömungsrohren 12 ein entsprechendes Hochspannungsfeld zum Aufladen der mit der Abgasströmung mitgeführten Feststofffracht aufbauen kann. Im Anschluss an die Hochspannungsstrecke 10 sind entlang des Strömungswegs Abscheideelektroden in Form von Walzenbürsten 13 vorgesehen. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die zueinander parallelen Walzenbürsten 13, die quer zur Strömungsrichtung verlaufen, in drei Reihen angeordnet, die jeweils gegeneinander auf Lücke versetzt sind, sodass der Strömungsquerschnitt in einer Projektion in Strömungsrichtung von den Walzenbürsten 13 abgedeckt wird, was eine hohe Abscheiderate sicherstellt, weil die Bürstenborsten einerseits eine große Abscheiderfläche darstellen und anderseits den gesamten Strömungsquerschnitt erfassen. Zur Lagerung der Walzenbürsten 13 sind auf den beiden Stirnseiten der Bürstenwalzen 13 vertikale Tragschienen 14 vorgesehen.In the exhaust 5 is below the ceiling 2, a high-voltage section 10 with, for example, four square arranged spray electrodes 11, the flow tubes 12 enforce as counter electrodes, so that between the spray electrodes 11 and the flow tubes 12, a corresponding high-voltage field for charging with the exhaust gas flow can build up entrained solids freight. Following the high-voltage path 10, deposition electrodes in the form of roller brushes 13 are provided along the flow path. According to the illustrated embodiment, the mutually parallel roller brushes 13, which extend transversely to the flow direction, arranged in three rows, which are each offset from each other in gap, so that the flow cross-section is covered in a projection in the flow direction of the roller brushes 13, which ensures a high deposition rate because the brush bristles on the one hand represent a large separator surface and on the other hand capture the entire flow cross-section. For supporting the roller brushes 13, vertical support rails 14 are provided on the two end faces of the brush rollers 13.

[0011] Nach der Umlenkung der Abgasströmung über die Umlenkkammer 7 durchströmen die Abgase im Abgaszug 6 eine weitere Abscheidestrecke aus reihenweise auf Lücke versetzten Bürstenwalzen 13, bevor sie, von der Feststofffracht gereinigt, den elektrostatischen Abscheider über den Abgasauslass 9 wieder verlassen.After the deflection of the exhaust gas flow over the deflection chamber 7, the exhaust gases in the flue 6 flow through a further separation line of rows of gap-stubbed brush rollers 13, before being cleaned from the solids load, leave the electrostatic precipitator through the exhaust outlet 9 again.

[0012] Der elektrostatische Abscheider muss von Zeit zu Zeit gewartet werden, um insbesondere die Abscheideelektroden von den abgeschiedenen Feststoffteilchen zu befreien. Zu diesem Zweck sind in herkömmlicherweise Waschbalken 15 vorgesehen, die an einen Waschwasseranschluss 16 angeschlossen sind und bei abgeschalteter Hochspannungsstrecke 10 für ein Abwaschen der auf den Walzenbürsten 13 abgeschiedenen Feststoffteilchen sorgen. Um eine gute Verteilung des Waschwassers zu erreichen, können die Waschbalken 15 drehbar gelagert sein.The electrostatic precipitator must be serviced from time to time in order to free in particular the deposition electrodes of the deposited solid particles. For this purpose, washing bars 15 are conventionally provided, which are connected to a washing water connection 16 and, when the high-voltage line 10 is switched off, ensure that the solid particles deposited on the roller brushes 13 are washed off. In order to achieve a good distribution of the washing water, the washing bars 15 can be rotatably mounted.

[0013] Da sich bereits im Bereich der Hochspannungsstrecke 10 Feststoffteilchen an den Strömungsrohren 12 anlagern, sind auch diese Strömungsrohre 12 zu reinigen, und zwar mit Hilfe entsprechender Düsenköpfe 17, die oberhalb der Strömungsrohre 12 angeordnet sind. Die abgewaschenen Feststoffteilchen der Strömungsrohre 12 und der Walzenbürsten 13 sammeln sich mit der Waschflüssigkeit in der Umlenkkammer 7 und können über einen Bodenauslass 18 aus dem Gehäuse 1 abgezogen werden. Die Abgasführung durch das Gehäuse 1 braucht während des Waschvorgangs nicht unterbrochen zu werden, weil ja der Strömungsweg zwischen den Walzenbürsten 13 frei bleibt. Es ist lediglich das Hochspannungsfeld abzuschalten. 2/4Since 10 solid particles attach to the flow tubes 12 in the high voltage section, these flow tubes 12 are to be cleaned, with the aid of corresponding nozzle heads 17, which are arranged above the flow tubes 12. The washed-off solid particles of the flow tubes 12 and the roller brushes 13 collect with the washing liquid in the deflection chamber 7 and can be removed from the housing 1 via a bottom outlet 18. The exhaust passage through the housing 1 need not be interrupted during the washing process, because the flow path between the roller brushes 13 remains free. It is only the high voltage field off. 2.4

Claims

Austrian Patent Office AT 513 391 B1 2014-04-15 Claims 1. An electrostatic precipitator for the exhaust gases from a boiler with a housing (1) forming a flow path for the exhaust gases between an exhaust gas inlet (8) and an exhaust gas outlet (9) comprising at least one high-voltage path (10) with at least one spray electrode (11) for generating a high-voltage field and separating electrodes distributed downstream of the high-voltage path (10) via the flow path, characterized in that the separation electrodes are arranged as roller brushes () arranged transversely to the flow direction. 13) are formed.

2. Electrostatic separator according to claim 1, characterized in that the axis-parallel roller brushes (13) provided in at least two rows extending in the flow direction and arranged in rows offset to the gap.

3. Electrostatic separator according to claim 1 or 2, characterized in that the roller brushes (13) in two vertical, in the lower end region together flow-connected exhaust trains (5, 6) are arranged. 1 sheet of drawings 3/4