Verfahren und Einrichtung zur Abacheidung von Staubpartikeln aus einem Gasstrom. Vorliegende Erfindung betrifft ein Ver fahren und eine Einrichtung zum Abscheiden von Staubpartikeln aus einem Gasstrom, wo bei unter Staubpartikeln jeder Fremdstoff zu verstehen isst, welcher auf elektrischem Wego aus Gasen abgeschieden werden kann, z. B. atmosphärischer Staub in strömender Luft oder Bearbeitungsstaub in industriellen Abgasen oder andern Gasen, selbst mit hohem Staubgehalt.
Die bisher in der Praxis verwendeten elektrischen Fällapparaturen arbeiten meist mach dem Prinzip, die Staubpartikel elek trisch zu laden und dann gegen eine Anzahl begrenzter, entgegengesetzt geladener Fäl lungselektroden, w elche sich längs des Gas stromes erstrecken, zu leiten, damit sich die Partikel auf den Fällungselektroden sam meln. Die gewöhnliche Cottrell-Fällungsan- lage z.
B., welche gewöhnlich für die Ab- von Flugasche aus Verbrennungs- basen und auch von Arbeitsstaub benützt Wird, ist eine Form dieser bekannten Vor richtungen, bei welchen die Staubpartikel ge laden und in einer einzigen Zone gesammelt werden, und zwar werden die Staubpartikel zuerst durch eine Ionisieruugseinrichtung in einer Zone geladen und dann in einer dar auffolgenden getrennten Zone durch Fäl lungsmittel gesammelt. Je mehr Staub sich auf den Fällelektroden ansammelt, desto mehr nimmt die Wirksamkeit der Fällmittel ab, so dass die Fällelektroden auf irgendeine Art gereinigt werden müssen, falls eine dauernd befriedigende Gasreinigung erzielt werden soll.
Es sind schon viele Mittel zum Entfernen des angesammelten Schmutzes von den Fällelektroden vorgeschlagen worden, welche von der besonderen Art und Konstruk tion der Fällungsvorrichtung abhängen und welche z. B. den angesammelten Schmutz davon abstreifen, und zwar gewöhnlich in einen darunter befindlichen Behälter; ferner kann diese Reinigung durch ein gelegent liches Abspülen der Fällelektroden erfolgen oder indem die Fällelektroden in Form eines vertikal angeordneten, laufenden, endlosen Bandes oder einer Kette angeordnet werden, wovon der untere Teil in ein Ölbad ein taucht, um den angesammelten Schmutz ab zuspülen.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht, periodisch zu betätigende Rteinigungseinrich- tungen für Fällelektroden, gegen welche die geladenen Staubpartikel wandern und. sich darauf ansammeln, wegzulassen und die Zahl dieser Elektroden oder deren Umfang zu reduzieren, da sie ermöglicht, den angesam melten Staub :derart aus dem Gastram zu entfernen, dass sich auf den Teilen der Staub- fällungsvori-ichtung kein oder nur wenig Staub kann.
Dass Verfahren gemäss der Erfindung be- steht,d'arin dass man die im Gasistrom befind lichen Staubpartikel in einem elektrostati schen Feld mit der einen Palgrität elektrisch lädt und das Gas und die geladenen Partikel mit einer zerstäubten und mit der andern Polarität geladenen Flüssigkeit mischt, zum Zwecke, eine Anziehung zwischen den gela denen Flüssigkeitsteilchen und den geladenen Staubpartikeln zu bewirken und diese danach mit den Flüssigkeitstropfen vom Gas zu trennen.
Die Erfindung betrifft ferner eine Ein richtung zur Ausführung des Verfahrens mit einem Gaskanal mit einer ionisierenden Zone zur Ionisierung der Staubpartikel im Gasstrom.
Die Einrichtung gemäss der Erfindung zeichnet sich durch mindestens eine in Rich tung der Gasströmung gesehen nach der Ionisierungszone angeordnete Flüssigkeitszer- stäubungsvorrichtung aus sowie durch eine Felderzeugungselektrode, welche mit der Zer stäubungsvorrichtung derart zusammenwirkt, dass die Flüssigkeitsteilchen in einem Zer stäubungskegel elektrisch geladen werden.
Einige Ausführungsbeispiele der zur Durchführung des erfindungsgemässen Ver fahrens dienenden Einrichtung sind in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine erste, einen waagrechten Gaskanal auf weisende Ausführungsform.
Fig. 2 und 3 zeigen horizontale Schnitte von Varianten der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform.
Fig. 4 zeigt in senkrechtem Schnitt eine weitere Ausführungsform.
Fig. 5 zeigt in einem senkrechten Schnitt eine der in Fig. 4 gezeigten ähnliche Gas- reinigungseinrivhtung mit Doppelausrüstung in einem einzigen Gaskanal.
Fig. 6 zeigt in senkrechtem Schnitt eine weitere Ausführungsform der Einrichtung mit senkrecht abwärtsströmendem Gas, und Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch eine Variante derselben.
Die dargestellten Einrichtungen besitzen einen Gaskanal zur Aufnahme des zu reini genden Gasstromes, in welchen Gaskanal nacheinander in Richtung des Gasstromes folgende Vorrichtungen eingesetzt sind: Eine Staubaufladevorrichtung in einer Ionisierungszone, in welche Ionisierungs mittel zur Erzeugung eines elektrostatischen Ionisierungsfeldes eingesetzt sind, durch wel ches das Gas hindurchströmt und in welchem die Staubpartikel des Gases mit der einen Polarität geladen werden, ferner eine Staub fällvorrichtung mit einer Flüssigkeitszerstäu- bungsvorrichtung und einem Mittel zum elek trischen Laden des durch die Zerstäubungs vorrichtung erzeugten Zerstäubungskegels mit der andern Polarität, welche Flüssigkeit derart in den Gaskanal eingespritzt wird,
dass das Gas durch diessen Kegel hindurchströmt und weitere Mittel zum Trennen der zufolge ihrer Ladung mit den Staubpartikeln ver einigten Flüssigkeitsteilchen vom gereinigten Gas. Es können ausserdem Mittel vorgesehen sein zur Verminderung der Raumladung, welche der geladene Flüssigkeitsstreukegel zu erzeugen bestrebt ist.
Die in Fig. 1 dargestellte Gasreinigungs apparatur 2 weist eine metallische Gasleitung 4, 6 mit einem waagrechten Leitungsabschnitt 4 und einem senkrechten Kanalstück 6 auf. Die Richtung des Gasstromes isst durch die Pfeile 7 angedeutet; in einem ersten Teil des Leitungsabschnittes 4 befindet sich die Ioni sierungszone 8, in welcher als Ionisierungs mittel ein von der Kanalwand elektrisch isoliert angebrachter Ionisierungsdraht 10 zwischen zwei geerdeten, röhrenförmigen, nicht sprühenden Elektroden 12 endet. Wenn die Elektroden 10 und 12 in geeigneter Weise gespeist werden, entsteht in der Ionisierungs zone 8 ein elektrostatisches Ionisierungsfeld. Bei dieser Ausführungsform hat der Lei tungsabschnitt 4 gewöhnlich rechteckigen Querschnitt.
Der Ionisierungsidraht 10 ist verhältnis, mässig dünn, so dass .genügende Aufladung -der Staubpartikel des Gases im Gasstrom er zielt werden kann;
.die Lade,ströme bewirken eine geringe Ozonerzeugung, bedingen aber nur einen geringen Energieaufwand. Die ge erdeten, röhrenförtmigen Elektroden 12 sind gewöhlieh und wie dargestellt im Querschnitt kreisrunde, metallische Hohlstangen von Pans- sendem Durchmesser, welcher im Verhältnis zu demjenigen des Ionisierungsdrahtes 10 relativ gross ist.
In der Ausführungsform nach Fig. 1 wird zweckmässig eine positive Ionisation benützt, und zu diesem Zweck ist der Ionisierungsdraht mit dem positiven Pol einer geeigneten elektrischen Energiequelle bei P+ verbunden, während die negative Klemme P- der Stromquelle geerdet ist, so dass in Wirklichkeit die geerdeten Elektroden 12 elektrisch mit der Klemme P- verbunden sind.
Als Stromquelle dient z. B. ein Gleich richter, welcher den in der Regel zur Verfü gung stehenden Wechselstrom umformt und Sicherungsvorrichtungen enthält, durch wel che ermöglicht wird, dass er wiederholten Kurzschlüssen standhalten kann und dass ausserdem Störungen im Betrieb angezeigt werden.
Als Teil der Fälleinrichtung ist bei der Ausführungsform nach Fig. 1 eine Zerstäu ber- oder Streudüse 14 vorhanden, deren Aus trittsöffnung 15 in der Läagsachse des Lei tungsabschnittes 4 oder wenig darüber ange ordnet ist; dieser Streudüse 14 wird ständig eine Flüssigkeit, im vorliegenden Falle Was ser, durch eine Speiseleitung 16 zugeführt. Der aus der Düse 14 austretende Streukegel 18 ist genügend ausgebreitet, um schliesslich die volle Querschnittafläche des Leitungsab schnittes 4 zu bestreichen. In axialem Ab- etand von der Öffnung 15 ist eine Felderzeu gungselektrode 20 angeordnet. Diese Felder zeugungselektrode ist ein im Querschnitt kreisförmiger Metalltorus 20, welcher ent weder völlig geschlossen oder auch offen sein kann.
Der Ring 20 ist mittels eines Stütz armes 21 auf einem an der Wand des Lei tungsabschnittes 4 befestigten Isolator 22 an gebracht. Der Ring 20 ist an einen isoliert durch die Wand der Leitung 4 hindurch gehenden Leiter 24 angeslchlossen. Zum Laden des Streukegels ist die negative Klemme P'- einer Gleichstromquelle mit der Wand des Kanalteils 4 verbunden, das heisst geerdet und die positive Klemme P'+ der- selben an den Leiter 24 angeschlossen, so dass der Metallring 20 in bezug auf den Lei tungsabschnitt 4 ein positives Potential be sitzt und infolgedessen auch ein positives Potential in bezug auf die Öffnung 15 der Düse 14, da ihre Zufuhrleitung 16 und die Leitung 4 geerdet sind und die Düse 14 und die Leitungen 4,
16 aus Metall bestehen. In manchen Fällen kann die gleiche Strom quelle mit Erfolg zur Erzeugung eines Fel des zwischen der Düse 14 und dem Ring 20 und zur Speisung der Ionisierungselektrode 10 der Ionisierungszone 8 verwendet werden.
Das zwischen den Teilen 15, 20 erzeugte elektrostatische Feld ist an der Düse 14 hoch konzentriert, so dass die Streutropfen durch Kontakt und durch Induktion negativ ge laden werden; diese Aufladung suoht ausser dem ein Ausbreiten der Tropfen und selbst eine bessere Zerstäubung zu bewirken. Im all gemeinen ergibt eine spitze Düse eine grössere Feldstärke und infolgedessen einen höheren Ladeeffekt für den Streukegel, als eine Boh rung in einer z. B. quadratischen Düsenend- fläche. Der Felderzeugungsring 20 oder an dessen Stelle ein Gitter irgendwelcher Art.
.sollten einen möglichst kleinen Spitzeneffekt zeigen, um hohe örtliche Feldstärken in der Nähe dieser Felderzeubgungselektroden und dadurch entstehendes Sprühen zu verhindern..
Während des G.aereinigungsvorgauges wird der Streukegel kontinuierlich in den Weg der strömenden Gase :eingespritzt und werden die aufgeladenen Staubpartikel von den erLtgegengesetzt geladenen Tröpfchen des Streukegels 18 angezogen und mechanisch an dieselben gebunden. Natürlich könnten die Polaritäten der beiden Felder auch umgekehrt sein, so dass die Staubpartikel negativ und die Wassertropfen positiv geladen werden.
Für die Erzeugung des Streukegels wird vorzugsweise eine Flüssigkeit oder eine Lö sung 'benützt, welche leicht erhältlich ist und nicht leicht Feuer fängt. Es eignen sich hier für Flüssigkeiten, welche mindestens in ge wissem Umfang elektrisch leitend. sind, da der Flüssigkeitsstrom beim Verlassen der Streudüse den Ladestrom bis zu der in ge ringem Abstand von der Düse liegenden Stelle leitet,
wo der Flüssigkeitsstrom in kleine Streupartikel oder Streutropfen zer teilt wird. Gewöhnliches Leitungswasser und selbst gewöhnliches destilliertes Wasser be sitzen zu diesem Zwecke eine genügende Leit fähigkeit.
Wenn die Flüssigkeit Wasser ist, können alle wasserlöslichen Staubpartikel im Wasser strahl gelöst werden; unlösliche oder schlecht lösliche, geladene Staubpartikel werden aber auch durch die entgegengesetzt geladenen Streutropfen durch elektrische Kraft ange zogen. Wenn die Staubpartikel keine gute Fähigkeit besitzen, an den Streutropfen anzu haften, kann der Streuflüssigkeit ein Benet zungsmittel beigefügt werden. Indessen sollte bei Luftreinigungsanlagen das Benetzungs mittel nicht ätzend und frei von für Menschen schädlichen Wirkungen sein und keinerlei Störung im Betrieb verursachen. Wenn Wasser als Streuflüssigkeit benützt wird, kann das zugesetzte Benetzungsmittel auch zur Herabsetzung des Gefrierpunktes der Streuflüssigkeit dienen.
Befriedigende Resul tate werden hierbei mit kohlensaurem Natron oder Kali und mit Äthylen-Glykol erzielt. Ein dem Wasser zugesetztes Benetzungsmit tel bewirkt ausserdem die Erzeugung kleinerer Streutropfen und kann auch dadurch den Wirkungsgrad der Reinigung verbessern.
Es wird vorzugsweise ein Streukegel be nützt, in welchem die Tropfen grösser sind als Nebeltröpfchen, aber kleiner als Regen tropfen oder als die aus einer Pipette von 1 mm Innendurchmesser und 2 mm Aussen durchmesser austretenden Tropfen. Indessen sollen diese Tropfen nicht so klein sein, dass sie von den strömenden Gasen nicht getrennt werden können; es hat sich gezeigt, dass die besten Resultate mit Tropfen von einer Grösse von 0,1 bis 0,5 mm erzielt werden, obgleich dieselben auch eine Grösse von 1 mm oder auch nur 0,01 mm haben können.
Manchmal ist es erwünscht, Streutropfen von einer sol ahen Grösse zu benützen, dass die Schwerkraft eine genügende Wirkung entgegen der Wir- kung des Luftstromes ausübt, um durch blosses senkrechtes Ablenken des Gasstromes die beladene Streuflüssigkeit vom gereinigten Gas zu scheiden.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausfüh rungsform werden die Flüssigkeitstropfen in mehrfacher Weise vom gereinigten Gas ge trennt, und zwar teilweise infolge ihrer Schwere, teilweise dadurch, dass man den die Flüssigkeitstropfen enthaltenden Gasstrom auf eine Anzahl Wasserabseheidungs-Prell- platten 30 auftreffen lässt, welche sämtlich mit der Gasleitung 4 elektrisch verbunden oder aber an einer bestimmten Spannung, wie z. B. an positivem Potential in bezug auf die Gasleitung 4 liegen, und teilweise infolge der Trägheit der Streutropfen, durch die diese Tropfen auf die Abschlusswand des horizon talen Leitungsabschnittes 4 aufprallen.
Ein Teil der geladenen Streutropfen kann auch von den geerdeten Metallwänden des Gaslei tungsabschnittes 4 elektrisch angezogen werden. Die aus der Sammlung der Streu tropfen sich ergebende, abgetrennte Flüssig keit fliesst auf dem geneigten Boden 32 des Leitungsabschnittes 4 abwärts in ein Abfluss rohr 34, das in ein Vorlagegefäss 36 ein taucht, das einen über dem Abflussrohr 34 liegenden Auslass 38 hat. Das Vorlagegefäss 36 verhütet ein Ausströmen von Gas durch das Auslassrohr 34.
Fig. 2 zeigt eine Variante mit einer Gas leitung von grösserer Qwerschnittsfläche. Bei dieser Ausführungsform sind drei geerdete Elektroden 50 und zwei Ionisierungsdrähte 52 vorgesehen, die durch die mittlere geerdete Elektrode 50 getragen werden. Es ist eine Wasserzufuhrleitung 54 vorhanden, welche mit einer Anzahl über ihren in den Gaskanal hineinragenden Teil gleichmässig verteilter Streudüsen 56 versehen ist.
Jeder Streudüse ist eine mit ihr zusammenwirkende Ringelek trode 58 zugeordnet. Die nebeneinander ange ordneten Ringe 58 können, wie gezeigt, mit einander in Berühru=ng stehen, so dass sämt- liche Ringe zusammen :durch eine einzige Hochspannungsleitung 24' .ges=peis=t werden können.
Indessen kann in grossen Einheiten und sogar in kleineren Einheiten durch die gela dene Streuflüssigkeit eine grosse Raumladung in der Zone des Streukegels stromabwärts von den Ringelektroden 58 erzeugt werden, und diese Raumladung kann, wie festgestellt wurde, zeitweise eine höhere Spannung als die Überschlagsspannung des durchströmen- dlen Gases haben, wodurch häufige Funken entladungen und Lichtbögen entstehen könn ten, welche den Betrieb und den Wirkungs grad der G asreinigungs-Fällvorrichtung be einträchtigen würden. Um nun diese Span nung in erträglichen Grenzen und insbeson- lere unter dem Überschlagswert zu halten.
können in dem vom Wasserstreukegel einge nommenen Teil auf der strömungsabwärts liegenden Seite der Streukegel-Ladeelektroden iRaumladungsfeldbeeinflussmittel vorgesehen sein. Diese bestehen, wie aus Fig. 2 ersicht lich, aus einer Anzahl Elektroden in Form paralleler Metallplatten 62 und 64, zwischen welchen je ein Wasserstreukegel hindurch tritt. Die Platten 62 und 64 stehen unter einer solchen Spannung, dass die durch die negativ geladenen Streupartikel angesam melte negative Raumladung aufgehoben oder verringert wird. In Fig. 2 sind diese Platten als geerdet dargestellt.
Die strömungsauf wärts liegenden Enden dieser Platten liegen in. einem solchen Abstand von den Ringen 58, dass eine zu hohe Feldkonzentration zwi schen den geerdeten Platten und den Hoch spannungsringen vermieden wird, und die Ausdehnung der Platten muss eine genügende sein, wenn dieselben ihre regelnde Einwir kung auf das Feld ausüben sollen.
Da im allgemeinen die totale Ladung der Staubpartikel im Vergleich zu jenem der Streutropfen gering ist, wird die Raumladung in dem von den Metallplatten 62 und 64 ein genommenen Teil der Gasleitung in erster Linie durch die Ladung der Streutropfen be stimmt; unter dem Einfluss des Raumladungs feldes werden indessen die Streutropfen gegen die geerdeten Platten 62 und 64 getrieben, wodurch das Raumladungsfeld geschwächt wird. Ausserdem werden durch die Metall- platten quer zum Streustrahl ausgedehnte Flächen mit Erdpotential geschaffen, wo durch hohe Totalspannungen zwischen zwei Punkten in der Streukegelzone vermieden werden.
Wenn man annimmt, dass der Luftstrom diese geladenen Streutropfen zwischen den parallelen Platten 62 und 64 hindurehführt, wird das Raumpotential in der Mitte zwi schen einem Paar benachbarten Platten ein Maximum sein und, wie durch Messungen festgestellt, mit dem Quadrat des Plattenab standes sich ändern mit einem maximalen Spannungsgradienten an den Oberflächen der Platten, wobei der Spannungsgradient direkt proportional dem Abstand der Platten vonein ander ist.
In diesem ungleichförmigen negativen Feld zwischen je zwei Platten 62 und 64 zier Fig. 2 werden .die negativ geladenen Wasser- tröpfchen und die positiv geladenen Staub partikel, welche an jedem Punkt ;
anders als in der genauen Mitte des Raumes zwischen den Platten sind, elektrostatischen Kräften ausgesetzt, welche bestrebt sind, dieselben gegen die Platten hin oder von denselben wegzubewegen. Die positiv geladenen Parti kel, nämlich die Staubpartikel bewegen sich gegen die Mitte des Raumes zwischen den Platten, wo ,das negative Potential am gröss ten ist.
Die negativ geladenen Partikel, also die Streupartikel, bewegen sich in der ent gegengesetzten Richtung, also gegen die Nähe der Platten. Es ist nun erwünscht, dass diese dicht nebeneinander vorbeiströmenden Paare entgegengesetzt sich bewegender und ent- gegengesetzt -geladener Partikel Zeit haben, bis zur Berührung miteinander angezogen zu werden. Die Anziehungskraft zwischen jedem Paar entgegengesetzt geila;
dener Parti kel ändert sich umgekehrt mit dem Abstand zwischen ihren Mittelpunkten, und es besteht deshalb -keinerlei Auziehungskra.ft ausser, wenn der Abstand zwischen den Partikeln nur einige wenige Durchmesser eines jeden beträgt, und zwa=r .des Durchmessers des grö sseren Partikels., welches gewöhnlich das Wassertröpfchen ist.
Es ist klar, dass, wenn die entgegengesetzten Geschwindigkeiten der entgegengesetzt geladenen Partikel unter dem Einfluss des allgemeinen Raumladungsfeldes zu gross werden, nur wenige dieser Partikel paare jemals dicht genug zusammenkommen, um unter dem Einfluss ihrer gegenseitigen Anziehungskräfte vereinigt zu werden.
Wenn man die Möglichkeit in Betracht zieht, mit welcher jedes gegebene geladene Staubpartikel mit einem entgegengesetzt ge ladenen Wassertropfen in Berührung kom men kann, müssen die Platten 62 und 64 sehr dicht beieinander liegen, um eine niedere Spannung im Raum zwischen den Platten zu erzeugen. Wenn jedoch die Platten näher zu sammengebracht werden, bewirkt fliese starke Herabsetzung der Spannung auch eine Ver- ringerungder Streutropfen, welche bei jedem Megebenen Staubpartikel vorbeigetrieben wer t' den.
Aus diesem Grunde müssen die Platten nur so dicht beieinander sitzen, dass ein Fun kenübergang verhütet wird, und unter den vorausgesetzten Verhältnissen würde dieser Abstand die Grössenanordnung von ungefähr 5 bis 12,7 cm am strömungsaufwärts liegen den Ende der Platten 62/64 haben, welcher Abstand am strömungsabwärts liegenden Ende infolge der durch die nun weniger zahl- reiehen, geladenen Wassertröpfchen und des halb verminderten Raumladungsdichte noch weiter erhöht werden kann. Dementsprechend können, wie aus Fig. 2 ersichtlich, die Platten 62 abwechselnd kürzer gemacht werden, in dem stromabwärts die Platten 62 vor den Platten 64 endigen.
Die oben beschriebenen Streudüsen 14 und 56 sind von jener Art, welche zum Ausstossen eines Streukegels bestimmt ist. Man kann diese Art Zerstäubung auch in irgendeiner andern Weise erhalten; bei der Ausführung nach Fig. 3 wird der Streustrahl durch die Verwendung von Druckluft erzeugt. Bei dieser Ausführungsform ist die Ionisierungs zone 70 in irgendeiner passenden, z. B. in der in Fig. 1 gezeigten Weise ausgebildet und als Zerstäubungsvorrichtung dient ein Was serzuleitungsrohr 72 mit einer Auslassspitze 74 und ein zweites Rohr 76, das Druckluft zu einer Luftauslassdüse 78 leitet, welche Luft quer über die Wasserauslassspitze 74 bläst, wodurch ein mit seiner Achse in Rieh- tung des Gasstromes liegender Wasserstreu kegel erzeugt wird.
Das in die Druckluftlei tung 76 einzuführende Gas kann dem dass gereinigte Gas enthaltenden Ende der Gas leitung entnommen werden.
Für die Erzeugung des Hoechspannungs- feldes für die Ladung der Flüssigkeitsteil chen kann mehr als eine Gegenelelktrode in Richtung des Gasstromes hintereinander an geordnet sein. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform dienen z. B. zwei Metall ringe 80 und 82 von gleicher Grösse als Gegenelektroden.
Die Mittel zur Reduktion der Raum ladung im Streukegel bestehen nach Fig. 3 aus einer Anzahl geerdeter Platten 86 und 88, welche elektrisch leitend an der Gasleitung- befestigt sind und welche gebogen oder ge wellt sind um die Streutropfen besser aufzu fangen und auf diese Weise als Trennvor richtung zum Trennen der Streutropfen vom gereinigten Gasstrom zu wirken. Im übrigen ist die Wirkungsweise die gleiche wie die der Platten 62 und 64 in Fig. 2.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausfüh rungsform ist die Zerstäubungsvorrichtung analog derjenigen in Fig. 3, jedoch nur mit einem Ring 90 als Gegenelektrode ausge rüstet. Die Wasserleitung ist mit 92 und die Druckluftleitung mit 94 bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch der Gas kanal 100 als Rohr von kreisförmigem Quer schnitt ausgeführt. Bei einem solchen Gas kanal eignet sich ein in Längsrichtung des Kanals anstatt in Querrichtung liegender. gleichaxiger Ionisierungsdraht 96 als Elek trode, wobei das äussere Rohr 100 wieder selbst als nicht sprühende Erdungselektrode der Ianisierungsvori: chtung dient.
Der Ioni- sierungsdraht 96 ist an zwei, am geerdeten Gasleitungsrohr 100 angebrachten Isolatoren 98 befestigt.
Wenn die Gasreinigungseinrichtung neu gebaut wird, können: die verschiedenen Teile für einen maximalen Wirkungsgrad der Ein richtung dimensioniert werden. Vene jedoch die Erfindung bei einem bestehenden Gas- hanal angewendet werden soll, kann es er wünscht sein, eine Anzahl von in Fig. 4 ge zeigten Gasreinigungsvorrichttungen in Serie enzuordnen; Fig. 5 zeigt eine solche Ausfüh rungsform.
Bei dieser ist links eine zweite, zusätzliche Einrichtung von im allgemeinen z ätzliche in jeder Beziehung gleicher Ausbildung wie jene nach Fig. 4 in den Gasstrom eingesetzt, so dass das Gas zwei Reinigungsbelandlun- gen unterzogen wird.
Indessen ist es er- die Streutropfen beim Verlassen der ersten Gasreinigungsvorrichtung zuerst gegen die Leitungswandung zu treiben, bevor das Gas in die nacehfolgende Gasreinigungsvor richtung eintritt und zu diesem Zweck ist eine Felderzeugungsvorrichtung vorgesehen, welche einen negativ geladenen (wie durch P- angegeben) isoliert angebrachten Ionisie rungsdraht 110 aufweist,
während der Ioni- isierungsdraht 96 der Gasreingungsvorrich- tung 112 auf der stromaufwä rts liegenden Seite und der Ionisierungsdraht 113 der Gras- ruiniguligsvorrichtung 114 auf der stromab- i v ärtes liegenden Seite positiv geladen sind uld die Streutropfen eine negative Ladung l haben, so dass die negativ geladenen Streu tropfen beim Austreten aus der ersten Gas- 112 zuerst geben die Leitungswandung getrieben und gehindert werden, in die Ionisierungszone der zweiten Gasreinigtungsvorrichtung 114 einzutreten.
Zu diesem Zweck sind die Stromquellen für die Ionisierungsdrähte 96 und 113 und für die Rirngelektroden mit ihren positiven Klein- i men an kiese Drähte Lund Elektroden ange schlossen, während die negativen Klemmen dieser Stromquellen mit der Gasleitung ver bunden sind. Der Ionisierungsdraht 110 ist seinerseits mit dem negativen Pol einer Stromquelle verbunden, deren positive Klamme mit der Gasleitung verbunden ist. Da die Sprühtropfen negativ geladen sind, werden sie vom negativ geladenen Draht 110 weggestossen und gegen die Leitungswandung getrieben.
Nach den bisher beschriebenen Ausfüh rungsformen ist die Einrichtung in waag rechten Gaskanälen eingebaut; die Erfindung kann natürlich aber auch bei senkrecht flie ssenden Gasströmen verwendet werden und Fig. 6 zeigt eine solche Ausführungsform, bei welcher der Gasstrom durch die Pfeile 120 angedeutet ist. Bei dieser Ausführungs form ist der Gaskanal 122 ein rundes Rohr mit einer Ionisierungszone l24 und einer Fällungszone 126. Die Ionisierungszone ent hält einen positiv geladenen Ionisierungs draht 127, welcher gleichaxig in einem innern, metallisclhen, im Querschnitt kreis förmigen Rohr 128 angeordnet ist; dieses innere Rohr ist zur Erzielung eines konzen trierteren Ionisierungsfeldes im Kanal 122 koaxial eingesetzt. Ringförmige Abschluss scheiben 130 und 132 verhindern das des Gases zwischen dem innern Rohr 128 und der äussern Gasleitung l22.
Die Fällungszone 126 in Fig. 6 enthält eine Zerstäubungsvorrichtung mit einer Streudüse 134 mit einer Auslassöffnung 136, welche ikoaxial in der Gasleitung 122 ange ordnet isst. Eine Hocbspannungsringelektrode 138 ist konzentrisch in der Leitung 122 in solchem Abstand von der Auslassspitze 136 der Düse 134 eingesetzt, dass der Streukegel entsprechend geladen wird.
Die Ringelek trodenvorrichtung 138 besteht aus zwei kon zentrischen Ringen 138' und 138" und zwei zusätzlichen konzentrischen Ringen 138''' und 138"", welche strömungsiabwärts in einem kleinen Abstand von den Ringen 138' unid 138" liegen. Alle vier Ringe sind miteinander leitend verbunden und werden durch den iso liert angebrachten Leiter P'-;- geladen.
Es ist ein Gasauslassrohr 1.40 vorhanden, welches innerhalb der Gasleitung 122 einen abwärts gerichteten Krümmer 142 besitzt, so dass das gereinigte Ga.s beim Entweichen durch die Auslassleitung 140 seine Strömungsrichtung vollständig umkehren muss. Infolgedessen wird die Streuflüssigkeit infolge ihrer Träg- heit und durch ihre Schwere in einer am untern Ende der Leitung 122 angeordneten Vorlage 144 esammelt. Eine geeignete Feld <B>e,</B> beeinflussungsvorriehtung kann in der Streu zone beigefügt werden, um die Raumladung in derselben zu begrenzen und die Streuflüs sigkeit zu sammeln.
Für die Ausscheidung von atmosphäri schem Staub, Flugasche und Russ ist ein nach Fig. 6 ausgebildeter Apparat in folgen der Ausbildung benützt worden: Ein Ionisie rungsdraht 127 aus Wolfram mit einem Durchmesser von 0,127 mm und einer Länge von 38 emn in symmetrischem Abstand von einem innern Metallrohr 128 mit einem In- rnendurchmesser von 76 mm und einer Länge von 30 cm wurde koaxial in eine Gasleitung mit einem Durchmesser von 16 cm über die ganze Ionisierungszone und die Fällungszone eingesetzt. Die Fällungszone enthielt eine Streudüse 134, deren Auslassöffnung 136 un gefähr 15 cm vom untern Ende des Ionisie rungsdrahtes entfernt lag.
Die Elektrode 138 enthielt zwei Paare konzentrierter Ringe mit einem Durchmesser von 53 bzw. 79 mm, und zwar lag das erste Paar in einem Abstand von 25 mm unter der Auslassspitze 136 der Streudüse und das zweite Paar in einem Ab stand von ungefähr 6 mm vom 'ersten Ring paar. Alle vier Ringe bestanden aus Draht mit 1,5 mm Durchmesser und waren leitend miteinander verbunden.
Bei einem der Versuche mit dieser Ein richtung wurden die Teile 127 und 138 elek trisch nicht angeschlossen; der Reinigungs wirkungsgrad wurde zu 13,8% gemessen. Alsdann wurde nach Laden des Wasserstreu kegels mit einer Gleichspannung zwischen 9 und 10 kV bei negativer Streudüse, wie dar gestellt, aber noch ohne irgendwelche Staub ladespannung am Ionisierungsdraht 127 ein Staubreinigungswirkungsgrad von 21,5 festgestellt, nach Laden des Ionisierungs drahtes 127 mit einer positiven Gleichspan nung von ungefähr 12,5 kV unter Benützung eines ungeladenen Wasserstreukegels einen Staubreinigungswirkungsgrad von 34,9 %. Schliesslich ergab sich bei Benützung gela denen Staubes und eines geladenen Streu wasserkegele ein Wirkungsgrad von 44,8 l o%.
Dieselbe Einrichtung wurde auch mit Er folg für das Abscheiden von Flugasche aus Luft mit einem guten Wirkungsgrad und sogar in befriedigender Weise zum Abschei den von Petroleumlampenruss aus der Luft benützt.
Die Menge der durch die Wassertropfen abgeführten Elektrizität hängt von der Span nung zwischen der Streudüse 134 und der Hoch spannungs-Ringelektrodenvorrichtung 138 für das Laden des Streukegels ab. Für einen be stimmten Abstand zwischen der Streudüse und der Ringelektrodenvorrichtung vergrö sserte sich der Ladestrom mit zunehmenden Spannungen bis zu einem optimalen Wert. Bei über dem Optimalwert liegenden Span nungen verringerte sich der Ladestrom des Wasserstreukegels, was auf das beginnende Sprühen der Ringelektrodenvorriehtung zu rückzuführen sein dürfte.
Der Betrag der dem Streukegel erteilten Ladung wird auch durch den Alistand zwi schen der Streudüse 134 und der mit ihr zu sammenwirkenden Elektrodenvorrichtung 138 beeinflusst. Der Ladestrom (und infolgedessen die Ladung der Wassertröpfehen des Streu kegels) nimmt gewöhnlich mit .einem gerin geren Abstand zwisich en der Ringelektroden- vorrichtung und der Streudüse zu, .obgleich auch ein Optima.lwert für diesen Abstand zu bestehen scheint. Indessen nimmt bei verhält nismässig,
grossen Abständen mit weiterer Er höhung des Abstandes zwischen der Ring elektrodenvorrichtung und der Düse der Ladestrom rapid ab.
Der Ladestrom: wird auch durch die Menge des zerstäubten Wassers, und zwar fast direkt proportional :dazu beeinflusst, in, dem mit zunehmendem Streustrom der Lade strom grösser wird, wobei zu berücksichtigen ist, dass eine .Streudüse :eine begrenzte Streu leistung hat.
Die Einrichtung kann so eingerichtet wer den, dass sie zur Luftkonditionierung benützt werden kann. Ein Streukegel mit kaltem Wasser dient z. B. zur Luftkonditionierung (Kühlen) im Sommer und ein Streukegel mit warmem Wasser für das Anfeuchten und Erwärmen der Luft im Winter. Überdies dient der Streukegel auch zur Beseitigung von in der Luft befindlichen lästigen Ge- riüchen oder löslichen Staubpartikeln. Wenn rauchhaltige Luft, welche S02 enthält, gerei nigt werden soll, ist die Zugabe von etwas Alkali zum Wasser erwünscht, um die durch die Aufnahme von S02 entstehende Säure zu neutralisieren.
Für das Reinigungswasser kann ge wünschtenfalls ein Kreislaus vorgesehen wer den, indem das Wasser mittels Pumpen durch passende Filter umgewälzt wird zwecks Ab scheidung des im Wasser festgehaltenen Staubes. Ein solcher Kreislauf ist erwünscht beim Reinigen von Gas oder Luft mit Flüs- igkeiten, welche Zusätze enthalten oder zu kostspielig sind, um ständig frisch zuge führt zu werden.
Die in Fig. 6 dargestellte Einrichtung zeigt einen solchen Kreislauf der Reinigungs flüssigkeit mittels einer Pumpe 145, deren Saugleitung, welche in die Vorlage 144 ein- taueht, ein Schmutzfilter 148 enthält. Die Pumpe 145 pumpt die Flüssigkeit durch eine Druckleitung 150 in die Düse 134. Wenn z. B. der zu sammelnde Staub wasserabsto ssend ist, ist es erwünscht, dem Wasser ein Benetzungsmittel beizufügen.
Ein besserer Wirkungsgrad der Reini gung kann, insbesondere bei Gasleitungen von geringerem Querschnitt, wie z. B. bei der in Fig. 6 dargestellten, erzielt werden, wenn eine Anzahl Gasreinsgungsvorrichtungen in Serie angeordnet werden.
Fig. 7 zeigt eine Variante zu Fig. 6, in welcher zwei in der Gasleitung in der Strö mungsrichtung hintereinander angeordnete Streudüsen vorhanden sind. Diese Ausfüh- run-gsform weist eine Ionisierungszone 160 nach Fig. 6 und die Streudüsen 162 und 164 in einer Gasleitung 166 auf. Jeder der Streu düsen 162 und 164 ist je eine Felderzeugungs elektrode 168 und 170 in Form eines metal lischen Ringes zugeordnet. Ferner ist ein zu sätzlicher Ablauf 172 für die Flüssigkeit vorhanden. Eine Verbesserung des Gasreinigungswir kungsgrades kann auch erzielt werden durch verbesserte Streuungsmittel, welche die Streuflüssigkeit in grösseren Mengen und in feineren Tropfen abgeben können.
Der Gas- reinigungswirkunbgrad kann auch durch Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit des Gases durch die Reinigungsapparatur ver bessert werden.
Obgleich in den dargestellten Ausfüh rungsformen die Flüssigkeitsspeiseleitung und die Streudüsen geerdet und die zugehörigen Felderzeugungselektroden, welche damit zu sammenwirken, isoliert sind, wäre es auch möglich, die Düse zu isolieren und die Feld erzeugungselektroden zu erden. In diesem Falle müsste die Flüssigkeit in besonderer Weise zugeführt werden, um einen Erd- schlu ss zu verhüten, und durch isolierte Mit tel gesammelt werden, um zu verhüten, dass ein ständiger Flüssigkeitsstrom die Hoch- spannungeseite der mit der Düse verbundenen Stromquelle erdet.
Method and device for removing dust particles from a gas flow. The present invention relates to a Ver drive and a device for separating dust particles from a gas stream, where under dust particles to understand each foreign substance eats, which can be separated from gases by electrical Wego, z. B. atmospheric dust in flowing air or processing dust in industrial exhaust gases or other gases, even with a high dust content.
The electrical precipitation apparatus used so far in practice mostly work on the principle of charging the dust particles elec trically and then guiding them against a number of limited, oppositely charged precipitation electrodes, which extend along the gas stream, so that the particles are on the Collect the precipitation electrodes. The usual Cottrell precipitation plant z.
B., which is usually used for the removal of fly ash from combustion bases and also of working dust, is one form of these known devices in which the dust particles are loaded and collected in a single zone, namely the dust particles first charged by an ionizing device in one zone and then collected in a subsequent separate zone by precipitating agents. The more dust accumulates on the felling electrodes, the more the effectiveness of the precipitating agents decreases, so that the felling electrodes have to be cleaned in some way if a permanently satisfactory gas cleaning is to be achieved.
There have been many means for removing the accumulated dirt from the felling electrodes have been proposed, which depend on the particular type and construction of the precipitation device and which z. B. wiping off the accumulated dirt therefrom, usually into a container below; Furthermore, this cleaning can be done by occasionally rinsing the felling electrodes or by arranging the felling electrodes in the form of a vertically arranged, running, endless belt or chain, of which the lower part is immersed in an oil bath to rinse off the accumulated dirt.
The present invention makes it possible to periodically operate cleaning devices for felling electrodes against which the charged dust particles migrate and. accumulate on it, omit and reduce the number of these electrodes or their size, since it enables the accumulated dust to be removed from the gastram in such a way that little or no dust can be found on the parts of the dust precipitation device.
The method according to the invention consists in that the dust particles located in the gas flow are electrically charged in an electrostatic field with one degree of flexibility and the gas and the charged particles are mixed with an atomized liquid charged with the other polarity, for the purpose of causing an attraction between the gela which liquid particles and the charged dust particles and then separating them with the liquid droplets from the gas.
The invention also relates to a device for performing the method with a gas channel with an ionizing zone for ionizing the dust particles in the gas flow.
The device according to the invention is characterized by at least one liquid atomization device arranged after the ionization zone, as seen in the direction of the gas flow, and by a field-generating electrode which interacts with the atomization device in such a way that the liquid particles are electrically charged in an atomization cone.
Some exemplary embodiments of the device used to carry out the process according to the invention are shown in the drawing, namely: FIG. 1 shows a vertical section through a first embodiment pointing to a horizontal gas duct.
FIGS. 2 and 3 show horizontal sections of variants of the embodiment shown in FIG.
Fig. 4 shows a further embodiment in vertical section.
FIG. 5 shows, in a vertical section, a gas cleaning device similar to that shown in FIG. 4 with double equipment in a single gas duct.
FIG. 6 shows in vertical section a further embodiment of the device with gas flowing vertically downwards, and FIG. 7 shows a section through a variant of the same.
The devices shown have a gas channel for receiving the gas flow to be cleaned, in which gas channel the following devices are used one after the other in the direction of the gas flow: A dust charging device in an ionization zone, in which ionization means are used to generate an electrostatic ionization field, through which the gas flows through it and in which the dust particles of the gas are charged with one polarity, furthermore a dust precipitator with a liquid atomization device and a means for electrically charging the atomization cone generated by the atomization device with the other polarity, which liquid is injected into the gas duct in this way becomes,
that the gas flows through this cone and further means for separating the liquid particles, which are united with the dust particles due to their charge, from the purified gas. Means can also be provided to reduce the space charge which the charged liquid scattering cone strives to generate.
The gas cleaning apparatus 2 shown in FIG. 1 has a metallic gas line 4, 6 with a horizontal line section 4 and a vertical channel piece 6. The direction of the gas flow is indicated by the arrows 7; In a first part of the line section 4 there is the ionization zone 8, in which an ionization wire 10, attached electrically insulated from the channel wall, ends as an ionization medium between two grounded, tubular, non-spraying electrodes 12. If the electrodes 10 and 12 are fed in a suitable manner, an electrostatic ionization field is created in the ionization zone 8. In this embodiment, the line section 4 usually has a rectangular cross section.
The ionization wire 10 is relatively, moderately thin, so that sufficient charging of the dust particles of the gas in the gas stream can be targeted;
.The charging currents cause a small amount of ozone to be generated, but only require a small amount of energy. The grounded, tubular electrodes 12 are customary and, as shown, have a circular cross-section, metallic hollow rods with a diameter which is relatively large in relation to that of the ionization wire 10.
In the embodiment according to FIG. 1, a positive ionization is expediently used, and for this purpose the ionization wire is connected to the positive pole of a suitable electrical power source at P +, while the negative terminal P- of the power source is grounded, so that in reality the grounded Electrodes 12 are electrically connected to the terminal P-.
As a power source z. B. a rectifier, which converts the usually available alternating current and contains safety devices, is made possible by wel che that it can withstand repeated short circuits and that faults in operation are also displayed.
As part of the case device, in the embodiment of Figure 1, an atomizer or sprinkler nozzle 14 is present, the exit opening 15 from which is arranged in the Läagsachse of Lei processing section 4 or a little above it; this nozzle 14 is constantly a liquid, in the present case What water, fed through a feed line 16. The emerging from the nozzle 14 scattering cone 18 is sufficiently expanded to finally coat the full cross-sectional area of the line 4 section. A field generating electrode 20 is arranged at an axial distance from the opening 15. This fields generating electrode is a metal torus 20 of circular cross-section, which can be either completely closed or open.
The ring 20 is brought by means of a support arm 21 on an insulator 22 attached to the wall of the line section 4. The ring 20 is connected to an insulated conductor 24 passing through the wall of the line 4. To charge the scattering cone, the negative terminal P'- of a direct current source is connected to the wall of the duct part 4, that is to say grounded, and the positive terminal P '+ of the same is connected to the conductor 24, so that the metal ring 20 with respect to the lei processing section 4 has a positive potential and consequently also a positive potential with respect to the opening 15 of the nozzle 14, since its supply line 16 and the line 4 are grounded and the nozzle 14 and the lines 4,
16 made of metal. In some cases, the same power source can be used successfully to generate a field between the nozzle 14 and the ring 20 and to feed the ionization electrode 10 of the ionization zone 8.
The electrostatic field generated between the parts 15, 20 is highly concentrated at the nozzle 14, so that the scattered drops are negatively charged by contact and by induction; this charge also causes the drops to spread and itself to produce better atomization. In general, a pointed nozzle gives a greater field strength and, as a result, a higher loading effect for the scatter cone than a Boh tion in a z. B. square nozzle end face. The field generating ring 20 or in its place a grid of some kind.
.should show the smallest possible peak effect in order to prevent high local field strengths in the vicinity of these field generation electrodes and the resulting spraying.
During the cleaning process, the scattering cone is continuously injected into the path of the flowing gases: and the charged dust particles are attracted by the oppositely charged droplets of the scattering cone 18 and mechanically bound to them. Of course, the polarities of the two fields could also be reversed, so that the dust particles are negatively charged and the water droplets are positively charged.
For the generation of the scatter cone, a liquid or a solution is preferably used, which is easily available and does not catch fire easily. It is suitable for liquids that are electrically conductive at least to a certain extent. as the liquid flow, when leaving the nozzle, directs the charging flow to the point a short distance from the nozzle,
where the flow of liquid is divided into small scatter particles or scatter drops. Ordinary tap water and even ordinary distilled water have sufficient conductivity for this purpose.
If the liquid is water, all water-soluble dust particles can be dissolved in the water jet; Insoluble or poorly soluble, charged dust particles are also attracted by the oppositely charged scattered droplets by electrical force. If the dust particles do not have a good ability to adhere to the scattering drops, a wetting agent can be added to the scattering liquid. In the case of air purification systems, however, the wetting agent should not be corrosive and free from harmful effects to people and should not cause any disruption in operation. If water is used as the scattering liquid, the added wetting agent can also serve to lower the freezing point of the scattering liquid.
Satisfactory results are achieved with carbonate of soda or potash and with ethylene glycol. A wetting agent added to the water also causes the generation of smaller scattered droplets and can also improve the cleaning efficiency.
A scattering cone is preferably used in which the drops are larger than mist droplets, but smaller than rain drops or than the drops emerging from a pipette with an inner diameter of 1 mm and an outer diameter of 2 mm. However, these drops should not be so small that they cannot be separated from the flowing gases; It has been shown that the best results are achieved with drops of a size of 0.1 to 0.5 mm, although they can also have a size of 1 mm or even only 0.01 mm.
Sometimes it is desirable to use scattering drops of such a size that gravity has a sufficient effect against the action of the air flow to separate the loaded scattering liquid from the cleaned gas by simply deflecting the gas flow vertically.
In the embodiment shown in Fig. 1, the liquid droplets are separated from the purified gas in several ways, partly due to their severity, partly because the gas stream containing the liquid droplets is allowed to impinge on a number of water separation baffle plates 30, which are all electrically connected to the gas line 4 or at a certain voltage, such as. B. at a positive potential with respect to the gas line 4, and partly due to the inertia of the scattered droplets through which these drops hit the end wall of the horizon tal line section 4.
A part of the charged scattering droplets can also be electrically attracted to the grounded metal walls of the gas line section 4. The separated liquid resulting from the collection of the litter flows down the inclined floor 32 of the line section 4 into a drainage pipe 34, which is immersed in a receptacle 36 which has an outlet 38 located above the drainage pipe 34. The receiving vessel 36 prevents gas from flowing out through the outlet pipe 34.
Fig. 2 shows a variant with a gas line with a larger cross-sectional area. In this embodiment, there are three grounded electrodes 50 and two ionization wires 52 carried by the center grounded electrode 50. There is a water supply line 54 which is provided with a number of diffuser nozzles 56 evenly distributed over its part protruding into the gas duct.
Each scattering nozzle is assigned a ring electrode 58 that interacts with it. The rings 58 arranged next to one another can, as shown, be in contact with one another, so that all the rings together: can be fed by a single high-voltage line 24 '.
In the meantime, in large units and even in smaller units, the charged stray liquid can generate a large space charge in the zone of the scatter cone downstream of the ring electrodes 58, and this space charge can, as has been established, at times have a higher voltage than the breakdown voltage of the dlen gas, whereby frequent sparks discharges and arcs could occur, which would impair the operation and the efficiency of the gas cleaning precipitator. In order to keep this tension within tolerable limits and, in particular, below the approximate value.
Space charge field influencing means can be provided in the part occupied by the water scattering cone on the downstream side of the scattering cone charging electrodes. These consist, as ersicht Lich from Fig. 2, of a number of electrodes in the form of parallel metal plates 62 and 64, between each of which a water scattering cone passes. The plates 62 and 64 are under such a voltage that the negative space charge accumulated by the negatively charged scattering particles is canceled or reduced. In Fig. 2 these plates are shown as being grounded.
The upstream ends of these plates are at such a distance from the rings 58 that too high a field concentration between the grounded plates and the high voltage rings is avoided, and the expansion of the plates must be sufficient if they have their controlling influence effect on the field.
Since the total charge of the dust particles is generally low compared to that of the scattered droplets, the space charge in the part of the gas line taken by the metal plates 62 and 64 is primarily determined by the charge of the scattered droplets; under the influence of the space charge field, however, the scattered drops are driven against the grounded plates 62 and 64, whereby the space charge field is weakened. In addition, the metal plates create extensive areas with earth potential across the scattered beam, where high total voltages between two points in the scattered cone zone are avoided.
If one assumes that the air flow leads these charged scattering drops between the parallel plates 62 and 64, the space potential in the middle between a pair of adjacent plates will be a maximum and, as determined by measurements, will change with the square of the plate spacing a maximum stress gradient on the surfaces of the plates, the stress gradient being directly proportional to the distance between the plates from one another.
In this non-uniform negative field between two plates 62 and 64 each of FIG. 2, the negatively charged water droplets and the positively charged dust particles, which at each point;
unlike in the exact center of the space between the plates, are exposed to electrostatic forces tending to move them towards or away from the plates. The positively charged particles, namely the dust particles, move towards the center of the space between the plates, where the negative potential is greatest.
The negatively charged particles, i.e. the scattering particles, move in the opposite direction, i.e. towards the vicinity of the plates. It is now desirable that these pairs of oppositely moving and oppositely charged particles flowing past one another have time to be attracted until they touch each other. The attraction between each couple is opposite geila;
These particles change inversely with the distance between their centers, and there is therefore no force of attraction except when the distance between the particles is only a few diameters of each and between the diameter of the larger particle. which is usually the water droplet.
It is clear that if the opposing velocities of the oppositely charged particles become too great under the influence of the general space charge field, only a few of these particles will ever come close enough together to be united under the influence of their mutual forces of attraction.
Considering the possibility that any given charged dust particle may come into contact with an oppositely charged drop of water, the plates 62 and 64 must be very close together to create a low voltage in the space between the plates. If, however, the plates are brought closer together, the large reduction in tension also causes a reduction in the scattering droplets which are driven past with any amount of dust particles.
For this reason, the plates need only sit close enough to prevent sparking, and under the assumed conditions this distance would be about 5 to 12.7 cm at the upstream end of the plates 62/64, which The distance at the downstream end can be increased even further as a result of the less numerous charged water droplets and the reduced space charge density. Accordingly, as can be seen from FIG. 2, the plates 62 can alternately be made shorter in that the plates 62 end in front of the plates 64 downstream.
The scattering nozzles 14 and 56 described above are of the type which is intended for ejecting a scattering cone. This kind of atomization can also be obtained in some other way; in the embodiment according to FIG. 3, the scattered jet is generated by the use of compressed air. In this embodiment, the ionization zone 70 is in any suitable, e.g. B. in the manner shown in Fig. 1 and used as an atomizing device what serzuleitungsrohr 72 with an outlet tip 74 and a second pipe 76, the compressed air leads to an air outlet nozzle 78, which blows air across the water outlet tip 74, whereby a with his Axis in the direction of the gas flow lying water cone is generated.
The gas to be introduced into the compressed air line 76 can be taken from the end of the gas line containing the purified gas.
To generate the high voltage field for charging the liquid particles, more than one counter-electrode can be arranged one behind the other in the direction of the gas flow. In the embodiment shown in Fig. 3 z. B. two metal rings 80 and 82 of the same size as counter electrodes.
The means for reducing the space charge in the scatter cone consist of FIG. 3 from a number of grounded plates 86 and 88, which are electrically conductive attached to the gas line and which are bent or corrugated ge to catch the scattering drops better and in this way than Trennvor direction to separate the scattered droplets from the purified gas flow to act. Otherwise, the mode of operation is the same as that of the plates 62 and 64 in FIG. 2.
In the embodiment shown in Fig. 4, the atomizing device is analogous to that in Fig. 3, but only equipped with a ring 90 as a counter electrode. The water line is designated by 92 and the compressed air line by 94. In this embodiment, however, the gas channel 100 is designed as a tube of circular cross-section. In the case of such a gas channel, a one lying in the longitudinal direction of the channel instead of in the transverse direction is suitable. equiaxed ionization wire 96 as an electrode, the outer tube 100 itself again serving as a non-spraying grounding electrode for the ionization device.
The ionization wire 96 is attached to two insulators 98 attached to the grounded gas conduit pipe 100.
If the gas cleaning device is built from scratch: The various parts can be dimensioned for maximum efficiency of the device. However, if the invention is to be applied to an existing gas duct, it may be desirable to arrange a number of the gas cleaning devices shown in FIG. 4 in series; Fig. 5 shows such a Ausfüh approximate shape.
In this, on the left, a second, additional device of generally additional design which is identical in every respect to that according to FIG. 4 is inserted into the gas flow, so that the gas is subjected to two cleaning treatments.
Meanwhile, it is necessary to drive the scattered droplets when leaving the first gas cleaning device first against the pipe wall before the gas enters the next gas cleaning device and for this purpose a field generating device is provided which insulates a negatively charged one (as indicated by P-) Has ionizing wire 110,
while the ionization wire 96 of the gas purification device 112 on the upstream side and the ionization wire 113 of the grass ruin device 114 on the downstream side are positively charged because the scattering drops have a negative charge I, so that the negative charged litter drops when exiting the first gas 112 first enter the line wall and are prevented from entering the ionization zone of the second gas cleaning device 114.
For this purpose the current sources for the ionization wires 96 and 113 and for the spiral electrodes are connected with their positive small pieces to gravel wires and electrodes, while the negative terminals of these current sources are connected to the gas line. The ionization wire 110 is in turn connected to the negative pole of a power source, the positive clamp of which is connected to the gas line. Since the spray drops are negatively charged, they are pushed away by the negatively charged wire 110 and driven against the pipe wall.
According to the embodiments described so far, the device is installed in horizontal gas channels; The invention can of course also be used with vertically flowing gas streams and FIG. 6 shows such an embodiment in which the gas stream is indicated by the arrows 120. In this embodiment, the gas channel 122 is a round tube with an ionization zone l24 and a precipitation zone 126. The ionization zone contains a positively charged ionization wire 127, which is arranged on the same axis in an inner, metallic tube 128 with a circular cross-section; this inner tube is used to achieve a concentrated ionization field in the channel 122 coaxially. Annular closing disks 130 and 132 prevent the gas from flowing between the inner tube 128 and the outer gas line l22.
The precipitation zone 126 in FIG. 6 contains an atomization device with a scattering nozzle 134 with an outlet opening 136, which is arranged coaxially in the gas line 122. A high voltage ring electrode 138 is placed concentrically in the conduit 122 at such a distance from the outlet tip 136 of the nozzle 134 that the scattering cone is appropriately charged.
The Ringelek electrode device 138 consists of two concentric rings 138 'and 138 "and two additional concentric rings 138"' and 138 "", which are downstream at a small distance from the rings 138 'unid 138 ". All four rings are conductively connected to one another and are charged by the insulated conductor P '-; -.
There is a gas outlet pipe 1.40 which has a downwardly directed bend 142 within the gas line 122, so that the purified gas has to completely reverse its flow direction when it escapes through the outlet line 140. As a result, as a result of its inertia and its weight, the scattering liquid is collected in a receiver 144 arranged at the lower end of the line 122. A suitable field <B> e </B> influencing device can be added in the scattering zone in order to limit the space charge in the same and to collect the scattering liquid.
For the elimination of atmospheric dust, fly ash and soot, an apparatus designed according to FIG. 6 has been used in the following training: An ionization wire 127 made of tungsten with a diameter of 0.127 mm and a length of 38 cm at a symmetrical distance from an interior Metal tube 128 with an internal diameter of 76 mm and a length of 30 cm was inserted coaxially into a gas line with a diameter of 16 cm over the entire ionization zone and the precipitation zone. The precipitation zone contained a scattering nozzle 134, the outlet opening 136 of which was approximately 15 cm from the lower end of the ionizing wire.
Electrode 138 contained two pairs of lumped rings, 53 and 79 mm in diameter, the first pair being 25 mm below the outlet tip 136 of the diffuser nozzle and the second pair being approximately 6 mm from the ' first ring pair. All four rings consisted of wire with a diameter of 1.5 mm and were conductively connected to one another.
In one of the experiments with this device, the parts 127 and 138 were not electrically connected; the cleaning efficiency was measured to be 13.8%. Then, after loading the water scatter cone with a DC voltage between 9 and 10 kV with a negative nozzle, as shown, but without any dust loading voltage on the ionization wire 127, a dust cleaning efficiency of 21.5 was found, after loading the ionization wire 127 with a positive DC voltage Using an uncharged water scattering cone, a dust cleaning efficiency of 34.9% is achieved by using approximately 12.5 kV. Finally, the use of charged dust and a charged litter cone resulted in an efficiency of 44.8 l o%.
The same device was also used with success for separating fly ash from air with a good degree of efficiency and even in a satisfactory manner for separating petroleum lamp soot from the air.
The amount of electricity carried away by the water droplets depends on the voltage between the scattering nozzle 134 and the high voltage ring electrode device 138 for charging the scattering cone. For a certain distance between the scattering nozzle and the ring electrode device, the charging current increased with increasing voltages up to an optimal value. At voltages above the optimum value, the charging current of the water scattering cone decreased, which is probably due to the start of the spraying of the ring electrode device.
The amount of charge given to the scattering cone is also influenced by the position between the scattering nozzle 134 and the electrode device 138 that interacts with it. The charging current (and consequently the charge of the water droplets of the scattering cone) usually increases with a smaller distance between the ring electrode device and the scattering nozzle, although there also seems to be an optimum value for this distance. In the meantime,
large distances with a further increase in the distance between the ring electrode device and the nozzle of the charging current rapidly.
The charging current: is also influenced by the amount of atomized water, almost directly proportional: to the fact that the charging current increases with increasing stray current, taking into account that a .Spray nozzle: has a limited spreading power.
The facility can be set up so that it can be used for air conditioning. A scattering cone with cold water is used e.g. B. for air conditioning (cooling) in summer and a scattering cone with warm water for humidifying and warming the air in winter. The scattering cone also serves to remove unpleasant odors or soluble dust particles in the air. If smoky air that contains SO2 is to be cleaned, it is desirable to add a little alkali to the water in order to neutralize the acid produced by the absorption of SO2.
If desired, a circuit louse can be provided for the cleaning water by circulating the water through suitable filters by means of pumps for the purpose of separating the dust trapped in the water. Such a cycle is desirable when cleaning gas or air with liquids which contain additives or which are too expensive to be constantly supplied fresh.
The device shown in FIG. 6 shows such a circuit of the cleaning liquid by means of a pump 145 whose suction line, which thaws into the reservoir 144, contains a dirt filter 148. The pump 145 pumps the liquid through a pressure line 150 into the nozzle 134. When e.g. B. the dust to be collected is wasserabsto ssend, it is desirable to add a wetting agent to the water.
A better efficiency of the cleaning can supply, especially with gas pipes of smaller cross-section, such as. B. in that shown in Fig. 6, can be achieved if a number of gas cleaning devices are arranged in series.
Fig. 7 shows a variant of FIG. 6, in which two scatter nozzles arranged one behind the other in the flow direction in the gas line are present. This embodiment has an ionization zone 160 according to FIG. 6 and the scattering nozzles 162 and 164 in a gas line 166. Each of the scatter nozzles 162 and 164 is assigned a field generating electrode 168 and 170 in the form of a metallic ring. There is also an additional drain 172 for the liquid. An improvement in the degree of gas cleaning efficiency can also be achieved through improved scattering agents, which can dispense the scattering liquid in larger quantities and in finer drops.
The gas cleaning efficiency can also be improved by reducing the flow rate of the gas through the cleaning apparatus.
Although in the illustrated embodiments, the liquid feed line and the scattering nozzles are grounded and the associated field-generating electrodes, which interact with them, are isolated, it would also be possible to isolate the nozzle and to ground the field-generating electrodes. In this case, the liquid would have to be supplied in a special way to prevent an earth fault and collected by insulated means to prevent a constant flow of liquid from grounding the high voltage side of the power source connected to the nozzle.