Verfahren und Elektrofilter zur elektrischen Abscheidung von nicht oder schlecht leitenden Schwebeteilchen ans Gasen oder Gasgemischen. Gegenstand der Erfindung ist ein Ver fahren zur elektrischen Abscheidung von nicht oder schlecht leitenden Schwebeteilchen aus Gassen oder Gasgemischen in einem Gliechspannungsfeld zwischen mindestens einer Sprüh- und mindestens einer Nieder- sohl'a.gselektrode sowie ein Elektrofilter zur Ausführung des Verfahrens Letzteres hat. die Vermeidung dor sogenannten Stauhioni- sation zum Ziel.
Der Begriff der Staubionisation ist in der Elektrofiltertechnik bekannt und sei nasch stehend näher erläutert: Bei Elektrofiltern, die nicht oder schlecht leitende Schwebeteilchen aus Gasen oder Gas- bemnschen abzuscheiden haben, haben sich bekanntlich störende Erscheinungen bemerk bar gemacht, die auf den hohen Isolations wert der abgeschiedenen und an den Nieder- svhlagselektroden haftenden Teilchen zurück- zuführen sind. Im einzelnen äussern sichdiese störenden Erscheinungen folgendermassen: a) Infolge sehr hoben Widerstandes der niiedergesehlagenen Teilchen nimmt das Elek trofilter nur einen aussergewöhnlich niedri gen Strom auf.
b) Durch Kondensatorwirkung treten an der Niederschlagsschicht hohe Spannungen auf, welche elektrische Durchschläge an diesem Schicht hervorrufen, denen häufig elektrische Überschläge zwischen den Elektroden des Elektrofilters, z. B. Sprüh- und Niederschlags elektroden, folgen.
c ) Ebenfalls durch Kondensatorwirkung an vier Niederschlagsschicht entsteht das be kannte Rücksprühen an den mit isolierenden Teilchen behafteten Niederschlagselektroden. In Fig. 1. der beiliegenden Zeichnung ist dies an einem Beispiel erläutert. Infolge der iLs,ollierenden Eigenschaft der an der Nieder- 1 haiftenden und der dadurch entstehenden Kondensator wirkung sammelt sieh auf der Seite dieser Staubschicht, dies der an der Hochspannungs gleichstromquelle 4 liegenden Sprühelelk- trode 3 zugekehrt ist,
eine der Sprühelektrodf- g o leiehnamige, im Beispielsfalle also e inr negative elektrisehe Ladung an. Bei genü gend hoher Feldstärke an dieser Stelle tritt eine Ionisierung der umgebenden Gasteile ein, als deren Folge negative Ladungsträger zur Niederschlagselektrode wandern (was in einer erhöhten Anzeige des Milliampere meters 5 sich bemerkbar macht) und positive Ionen auf die Sprühelektrode zu getrieben werden. Die Entstehu eng der positiven Ionen und ihr Abwandern in der Nähe der Nieder schlagselektrode äussert sieh in der bekannten Erscheinung des positiven Rückspriihens.
Die praktisehe Folge jeder Arscheinungs- form der Staubionisation ist eine ungenii- gende Abscheidung der im Gas vorhandenen Schwebekörper.
Staubionisation tritt in erster Linie an Elektrofiltern auf, die mit Gleichspannung betrieben werden, bei mit Wechselspannung betriebenen Anlagen nur dann, wenn die Zeitspanne des Verlaufs einer Teilwelle einer der beiden Polaritäten zur Ausbildung der Staubionisation ausreicht bezw. wenn die von den Teilvellen der einen Polarität erzeugte Staubionisation durch die Gegenvirkung der Teilwellen der andern Polarität nicht auf- gehaben wird. Das Verfahren nach der Er findung bezieht sich nur auf Elektrofilter, die mit Gleiehspannung betrieben werden.
Man hat die Staubionisation bisher in der Hauptsache durch von der eigentlichen Elek trofilterung getrennte Behandlung der Gase oder der Schvebeteilchen bekämpft, so bei spielsweise durch Befeuchtung der Gase und damit des Niederschlages mittels einer in das Gas eingeführten, z. B. eingedüsten Flüssig keit, durch Barieselung der Elektroden, durch Zugabe von Wasser- oder Säuredämpfen in das Gas, durch Kühlung der Niederschlags elektroden zwecks Kondensation der in den Gasen enthaltenen Dämpfe und dadurch ein tretende Befeuchtung des isolierenden Nieder- schlages oder durch Einführung gut leiten der Teilchen in die Gase. Auf diese Weise sollte dem Staubansatz eine eihölhte Leit fähigkeit gegeben werden.
Jedoch traten hierbei alle Umstandlichlkeiten auf, die nit der feuchten Vorbehandlung eines zu tren nenden. aus Gasen und schwebeteilchen he- stehenden Gemenges verbunden sind, z. B. der Zwang zur Aufstellung von Kühlern und Pumpen und zur Bereitstellung des zuzuge- benden Stoffes bezw. des Kühlwassers, der Anfall des zweckmässigerweise trocken nie derzuschlagenden Gutes völlig oder teiilweise als Schlamm, eine Verklebung der Elektro den, Verstopfung der Nebeldüsen, Korrosion der Bauteile usw.;
hinzu kommt noch, dass sieh viele Gase bei der letrieblich vorliegen- ,den Temperatur schlecht zur Übertragung von Flüssigkeitsnebeln an die Schwebekörper eignen und ausserdem manche Stäube von Natur aus so flüssigkeitsabweisend sind, dass sie sich nur sehr schwer befeuchten lassen.
Das Verfahren nach der Erfindung hat nun den Vorzug, die zugrunde liegende Auf gabe nicht von der Gas- und Staubseite her, sondern auf elektrischem Wege zu lösen. Gemäss dem, Verfahren nach der Erfindung werden die Selwebeteilchen teils mit nega tiver und teils mit positiver Elektrizität ver- sellien und im Bereich der Niederschlagseleh- trode abgeschieden. Das Aufladen der Schwebeteilchen kann entweder zeitlich ab- weehselnd positiv oder negativ oder gleich zeitig so erfolgen. dass ein Teil der Scbwebe- körper positiv und ein Teil negativ geladen ist.
Die abwechselnd positive und negative Aufladung kmnn durch kontinuierliche, zweck mässigerweise selbsttätige Umpolung der Sprühelektrorlen und der Niederschlagselek troden (Fall I) und die gleichzeitige Be einflussung nit beiden Polaritäten durch Trennung der Sprühelektroden in zwei Grup pen erzielt werden. von denen die eine negativ und die andere positiv sprüht (Fall II).
Die Tiedersehlagselehtrode st dabei zweckmässi- entweder einfach gitterförmig- ausgebildet oder Ire,#telit im ganzen aus zwei oder drei Gittern, dio voneinander elektrisch isoliert sind. Die Niederscblagselektrode kann, je nach der Art ihrer Ausbildung, im ganzen isoliert aufgehängt oder aber ganz oder teil weise geerdet werden. Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Verfahzen beschreiben.
Bei Umpolung der Elektroden (Fall I) gelangen im Verlauf des Elektrofilterbetrie bes verschiedene postitiv und negativ aufge ladene Niederschlagsschichten aufeinander folgend en die Niederschlagselektroden. Da bekanntlich die elektrischen Ladungen von Schwebeteilchen am deren Oberfläche sitzen, so findet bei der Berührung der verschiede nen positiv und negativ geladenen Schichten ein Ladung sauergleich statt. Infolgedessen können sich niemals hohe Feldstärken der einen Polarität auf der Stauboberfläche aus bilden, so dass eine Kondensatorwirkung un möglich ist und auch deren Folgen, wie Durchschläge der Staubschicht und Über schläge zwischen den Elektroden des Elektro filters sowie Rücksprühen, nicht eintreten können.
Aussterdem fällt eine elektrisch neu trale Staubmasse erheblich leichter von den Niederschlagselektroden ab als eine elek trisch geladene Schicht. Hierdurch wiederum wird auch die Dicke der an den Nieder schlagselektroden haftenden Staubschicht ge ringer, so dass deren Widerstand sinkt.
Bei Einteilung der Sprühelektroden in zwei Gruppen (Fall II) wird jede Nieder schlagselektrode, die jeweils in der Mitte zwischen zwei Sprühsystemen liegt, von denen das eine negativ und das andere posi tiv sprüht, von zwei Seiten her mit aufgela denen Schwebeteilchen verschiedenen La dungsvorzeichens beaufschlagt. Alle Nieder schlagselektroden sind, wie schon erwähnt, sieb- oder gitterförmig ausgebildet, so dass die von der einen Seite ankommenden, negativ geladenen Teilchen und die von der andern Seite ankommenden, positiv geladenen Teil chen irgendwie einander berühren und ihre entgegengesetzten Ladungen ausgleichen kön nen.
Auf diese Weise scheiden sich an den Niederschlagselektroden elektrisch neutrale Staubmassen ab, die auf Grund eben dieser Neutralität von selbst von den Niederschlags elektroden abfallen oder durch Klopfvorrich tungen leicht zum Ablösten gebracht werden können. so dass sich dickere Schichten nicht ansetzen können. Eine unmittelbare Folge der geringeren Stärke der Staubschicht und damit des geringeren elektrischen Wider standes dieser Schicht ist eine höhere Strom aufnahme des Elektrofilters. Ausserdem kön nen infolge der ständigen Neutralität des Staubniederschlages Kondensatorwirkungen und deren Folgeerscheinungen nicht auf treten.
Auf der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele von Elektrofiltern zur Durchführung des erfindungsgemässen Ver fahrens schematisch vermischaulicht.
In Fig. 2, die sieh auf den vorerwähnten Fall I bezieht, ist die Sprühelektrode des Elektrofilters mit 6 und die oeerdete Nieder schlagsfläche mit 7 bezeichnet. Die Sprüh elektrode 6 isst wie üblich an den mechani schen Hochspannungsleichrichter 8 ange- sehlossen. In der Zuleitung 9 zur Sprüh elektrode liegen zwei vorteilhaft motorisch mittels des Gestänges 10 betätigte Um schalter 11, 12, die mit Vorschaltwiderstän den 13, 14 versehen sind. Mittels dieser Um schalter wird die Sprühelektrode mit ent sprechender Wirkung auf die Schwebe teilchen abwechselnd negativ und positiv geladen.
Fig. 3 hat auf Fall II Bezug. Hier befin det sieh zwischen einer negativ sprühenden Elektrode 15 und einer positiv sprühenden Elektrode 16 ein isoliert aufgehängtes Gitter 17 als Niederschlagselektrode. An diesem Niederschlagsgitter 17 erfoligt der Ladungs ausgleich der positiv und negativ besprühten Schwebeteilchen.
Die Schaltung nach Fig. 4 uuterscheidet sich von der nach Fig. 3 nur dadurch, dass das Nied'ersichlagsboitter 17 beerdet ist. Ein in die Erdleitung @goleb .es Milliampere- meter 18 zeigt entweder Null oder geringe um Null schwankende Werte an.
Nach Fig. 5 besteht die Niederschlags- 7 aus: zwei Gittern 19, 20, die durch. isolierende Zwischenlagen 21 voneinander ge trennt gehalten sind. Das Gitter 19 wird von der Elektrode 15 aus negativ und dass Gitter 20 von der Elektrode 16 aus positiv besprüht. Der zwischen beide Gitter eintre tende Niederschlag gleicht seine Ladungen aus und fällt in elelktrisch neutralisiertem zusammengeballten Zustand nach unten, wo er gesammelt und abgeführt wird.
Nach Fig. 6 liegt zwischen den elektrisch voneinander isolierten Gittern 19, 20 der Niederschlagselektrode eindrittes Gitter 22. das gegen die äussern Gitter 19, 20 isoliert ist und entweder umgeerdet oder, wie in Fig. 6 dargestellt, unter Einschaltung eines Milli- i mp ereineters 23 beerdet sein kann. Dieses mittlere Gitter 22 dient als Sammelelektrode für den neutralisierten zusammengeflockten Staub.
In den Fig. 7 bezw. 8 ist in einem schematischen Längsschnitt durch die Schmal seiten bezw. Breitseiten ein Elektrofilter dar gestellt. In dem Gehäuse 24, das mit dem Rohgaseinlass 25 und dem Reingasauslass 26 versehen ist, sind zwei Gruppen von Sprül- eleltroden untergebracht. Die Gruppe 27 hängt an dem Durchführungsisolator 28 und ist z. B. an den positiven Pol der Gleich spannung gelegt. Diie zweite Sprühgruppe 29 ist z. B. negativ geladen und wird von den Isolatoren 30 getragen. Zwischen den Sprüh gruppen 27, 29 sind die Bitter- oder siebartig durchgebrochenen durchgebrochenen Nierderschlagselektroden 31 auf Isolatoren 32 gegen das Elektrofilter gehäuse 24 abgestützt. Wie ersichtlich.
strömt das zu reinigende Gas voll unten nach oben zwischen den auf der einen Seite posi tiv, auf der andern negativ beaufschlagten Niederschlagsgittern 31 hindurch.
L m zu vermeiden, dass zwischen den Ge- häusowänden und den äussern Elektroden der Sprühgruppe 29 eine nur einsinnige Staub aufladung stattfindet, können verschiedene Massnahmen getroffen sein. Beispielsweisie kann der Abstand zwischen den äussern Elek troden 29 und der Kammerwand grösser ge wählt sein als zwischen 29 und den benach barten Niederschlagselektroden 31, so dass in Richtung auf die Kammerwände ein für eine wirksame Staubaufladung ausireichendes Feld nicht zustandekommt. Man kann ferner durch entsprechend einseitige Ausgestaltung die äussern Elektroden 29 nicht nach den Kam merwänden zu oder schwächer als auf die he- nachbarten Niederschlagsgitter 31 sprühen lassen.
Ein weiteres Mittel ist der Einhau von Leitflächen 33 an der Stelle des Gas- c intrittes, die dlas Rohgas von den äussern Zonen 34 der Elektrofilterkammer möglichst fernhalten.