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.
Process and electrostatic precipitator for the electrical separation of non-conductive or poorly conductive suspended particles from gases or gas mixtures. The invention relates to a method for the electrical separation of non-conductive or poorly conductive suspended particles from lanes or gas mixtures in a DC voltage field between at least one spray and at least one low-level electrode and an electrostatic precipitator for performing the method. the avoidance of so-called accumulation ionization is the goal.
The term dust ionization is known in electrostatic precipitator technology and will be explained in more detail below: In electrostatic precipitators that have to separate suspended particles that are not conductive or poorly conductive from gases or gas people, disturbing phenomena have become noticeable, as is well known, which affect the high insulation value of the particles that have separated out and adhered to the low-voltage electrodes are to be returned. In detail, these disturbing phenomena manifest themselves as follows: a) Due to the very high resistance of the low-lying particles, the electrostatic precipitator only absorbs an exceptionally low current.
b) As a result of the capacitor effect, high voltages occur on the precipitation layer, which cause electrical breakdowns in this layer. B. spray and precipitation electrodes follow.
c) Also due to the capacitor effect on four layers of precipitation, the known back-spraying occurs on the precipitation electrodes with insulating particles. This is explained using an example in FIG. 1 of the accompanying drawing. As a result of the iLs, olling property of the condenser effect which is held on the 1 and the resultant capacitor effect collects on the side of this layer of dust, this is facing the spray electrode 3 lying on the high-voltage direct current source 4,
One of the spray electrodes is assumed to have a surrogate name, in the example case a negative electrical charge. If the field strength is sufficiently high at this point, the surrounding gas parts are ionized, as a result of which negative charge carriers migrate to the collecting electrode (which is noticeable in an increased display of the milliampere meter 5) and positive ions are driven towards the spray electrode. The formation of the positive ions and their migration near the deposition electrode is expressed in the familiar phenomenon of positive back-spraying.
The practical consequence of every appearance of dust ionization is an inadequate separation of the floating bodies present in the gas.
Dust ionization occurs primarily on electrostatic precipitators that are operated with direct voltage, in systems operated with alternating voltage only when the time span of the course of a partial wave of one of the two polarities is sufficient for dust ionization to develop. if the dust ionization produced by the partial waves of one polarity is not stopped by the counter-action of the partial waves of the other polarity. The method according to the invention relates only to electrostatic precipitators that are operated with equilibrium voltage.
One has fought the dust ionization mainly by trofilterung from the actual Elek separate treatment of the gases or the floating particles, for example by humidifying the gases and thus the precipitate by means of an introduced into the gas, for. B. injected liquid speed, by irrigation of the electrodes, by adding water or acid vapors to the gas, by cooling the precipitation electrodes for condensation of the vapors contained in the gases and thereby an emerging humidification of the insulating precipitate or by introduction of the particles in the gases. In this way, the dust accumulation should be given increased conductivity.
However, all the inconveniences arose in this case that were not necessary for the wet pretreatment of a component. of gases and suspended particles are connected, z. B. the compulsion to set up coolers and pumps and to provide the substance to be added respectively. of the cooling water, the accumulation of the goods which are expediently dry and never to be whipped as sludge, either completely or partially as sludge, sticking of the electrodes, clogging of the mist nozzles, corrosion of the components, etc .;
In addition, many gases at the operational temperature are poorly suited for the transfer of liquid mist to the float and, in addition, some dusts are naturally so liquid-repellent that they are very difficult to humidify.
The method according to the invention now has the advantage of solving the underlying task not from the gas and dust side, but by electrical means. According to the method according to the invention, the self-web particles are partly distributed with negative and partly with positive electricity and deposited in the area of the precipitation electrode. The suspended particles can be charged either in a positive or negative manner alternating in time, or at the same time. that some of the floating bodies are positively and some negatively charged.
The alternating positive and negative charging can be achieved through continuous, expediently automatic polarity reversal of the spray electrodes and precipitation electrodes (case I) and the simultaneous influencing of both polarities by separating the spray electrodes into two groups. one of which sprayed negative and the other positive (case II).
The Tiedersehlagselehtrode is expediently designed either simply in the form of a lattice or as a whole consisting of two or three lattices that are electrically isolated from one another. The lowering electrode can, depending on the nature of its training, be suspended as a whole in an insulated manner, or it can be grounded in whole or in part. In the following, exemplary embodiments of the methods according to the invention are described.
If the polarity of the electrodes is reversed (case I), various positively and negatively charged precipitation layers successively reach the precipitation electrodes in the course of the electrostatic precipitator operation. Since it is known that the electrical charges of suspended particles sit on their surface, when the various positively and negatively charged layers come into contact with each other, an acidic charge takes place. As a result, high field strengths of one polarity can never form on the dust surface, so that a capacitor effect is impossible and its consequences, such as breakdowns of the dust layer and flashovers between the electrodes of the electric filter and spray back, cannot occur.
In addition, an electrically neutral mass of dust falls off the collecting electrodes much more easily than an electrically charged layer. This in turn also reduces the thickness of the dust layer adhering to the dropping electrodes, so that their resistance decreases.
If the spray electrodes are divided into two groups (case II), each dropping electrode, which is located in the middle between two spray systems, one of which sprays negatively and the other positively, is acted upon from two sides with charged suspended particles of different charge signs . As already mentioned, all precipitation electrodes are sieve or grid-shaped, so that the negatively charged particles arriving from one side and the positively charged particles arriving from the other side somehow touch each other and balance their opposing charges.
In this way, electrically neutral dust masses are deposited on the collecting electrodes, which, because of this neutrality, fall off the collecting electrodes by themselves or can be easily detached by knocking devices. so that thicker layers cannot adhere. A direct consequence of the lower thickness of the dust layer and thus the lower electrical resistance of this layer is a higher current consumption of the electrostatic precipitator. In addition, due to the constant neutrality of the dust deposit, capacitor effects and their consequences cannot occur.
Various exemplary embodiments of electrostatic precipitators for carrying out the method according to the invention are schematically mixed up in the drawing.
In Fig. 2, which refers to the aforementioned case I, the spray electrode of the electrostatic precipitator is denoted by 6 and the oeerdete precipitation surface by 7. The spray electrode 6 is connected to the mechanical high-voltage rectifier 8 as usual. In the supply line 9 to the spray electrode are two advantageously motorized by means of the linkage 10 to switch 11, 12, which are provided with the 13, 14 Vorschaltwiderstän. By means of this switch, the spray electrode is alternately charged negatively and positively with a corresponding effect on the floating particles.
Fig. 3 relates to case II. Here det see between a negative spraying electrode 15 and a positive spraying electrode 16, an insulated suspended grid 17 as a collecting electrode. The charge balance of the positively and negatively sprayed suspended particles takes place on this precipitation grid 17.
The circuit according to FIG. 4 differs from that according to FIG. 3 only in that the Nied'ersichlagsboitter 17 is grounded. A milliampeter 18 in the ground line @goleb .es shows either zero or low values fluctuating around zero.
According to Fig. 5, the precipitation 7 consists of: two grids 19, 20, which through. insulating intermediate layers 21 are kept ge separated from each other. The grid 19 is sprayed negative from the electrode 15 and the grid 20 sprayed positively from the electrode 16. The precipitation between the two grids balances out its charges and falls in an electrically neutralized agglomerated state down, where it is collected and discharged.
According to FIG. 6, between the electrically insulated grids 19, 20 of the collecting electrode, there is a third grid 22, which is insulated from the outer grid 19, 20 and either re-earthed or, as shown in FIG. 6, with the inclusion of a millimeter 23 can be buried. This middle grid 22 serves as a collecting electrode for the neutralized, coagulated dust.
In Figs. 7 respectively. 8 is in a schematic longitudinal section through the narrow sides BEZW. An electrostatic precipitator is shown on the broad sides. In the housing 24, which is provided with the raw gas inlet 25 and the clean gas outlet 26, two groups of spray electrodes are accommodated. The group 27 is attached to the bushing insulator 28 and is e.g. B. placed on the positive pole of the DC voltage. The second spray group 29 is e.g. B. negatively charged and carried by the insulators 30. Between the spray groups 27, 29, the bitter or sieve-like perforated perforated precipitating electrodes 31 are supported on insulators 32 against the electrostatic precipitator housing 24. As can be seen.
the gas to be cleaned flows from the bottom to the top between the positive precipitation grids 31 on one side and negative on the other.
Various measures can be taken to avoid that between the housing walls and the outer electrodes of the spray group 29 there is only a one-way dust charge. For example, the distance between the outer electrodes 29 and the chamber wall can be chosen to be greater than between 29 and the adjacent collecting electrodes 31, so that a field sufficient for effective dust charging does not arise in the direction of the chamber walls. Furthermore, by designing it on one side, the outer electrodes 29 cannot be sprayed towards the chamber walls or spray less than onto the adjacent precipitation grids 31.
Another means is the incorporation of guide surfaces 33 at the location of the gas inlet, which keep the raw gas as far away as possible from the outer zones 34 of the electrostatic precipitator chamber.