CH333901A - Separator electrode system for electrostatic precipitators - Google Patents

Separator electrode system for electrostatic precipitators

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CH333901A
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Holger Dr Lueder
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Holger Dr Lueder
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03CMAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/40Electrode constructions
    • B03C3/60Use of special materials other than liquids

Description

  

      Abscheider.Elektrodensystem    für     Elektrofilter       Die Erfindung bezieht. sich auf ein     Ab-          t5    für Elektrofilter  und ist.     äekennzeiehnet    durch mindestens eine       fliiclienartig    ausgebildete Elektrode mit einem  spezifischen Flächenwiderstand von minde  stens<I>106</I>     S2.     



  Unter dem spezifischen Flächenwiderstand       versteht    man eine Grösse, aus welcher sich  durch Multiplikation mit der Länge des Wi  derstandskörpers (das ist die Abmessung in       Riehtung    des elektrischen     Stromes)    und Divi  sion durch die Breite des Widerstandskör  pers (das ist die Abmessung quer zur Rich  tung des elektrischen Stromes) der Gesamt  widerstand dieses Körpers ergibt. Die Dicke  des Körpers findet also keine besondere     Be-          rüeksielitigung,    beziehungsweise ist in dem  Ausdruck  spezifischer Flächenwiderstand   bereits mit. einbegriffen.

   Der     spezifische        Flä-          ehenwiderstand    wird hauptsächlich in Ver  bindung mit flächenartigen Widerstandskör  pern, zum Beispiel halbleitenden Kunststoff  platten, verwendet und hat die Dimension  Ohm.  



  Elektrofilter arbeiten bekanntlich in der  Weise, dass die aus einem Gas     abzuseheiden-          den    Teilchen elektrisch aufgeladen und     an-          sehliessend    in einem     elektrisehen    Feld aus der  Richtung des strömenden Gases abgelenkt und  auf den Feldelektroden abgeschieden werden.  Bisher war es üblich, diese     Abscheider-Elek-          t.roden    aus einem elektrisch gut leitenden  Material     herzustellen,    insbesondere aus Metall.

      Der Nachteil derartiger     Abscheider-Elektro-          den    war aber, dass man die Feldstärke zwi  schen den Elektroden wesentlich unterhalb  der     Durchbriichsfeldstärke    halten musste, weil  sonst.     geringe    Unebenheiten der Elektroden  oberfläche, die     beispielsweise    auf Bearbei  tungsfehler zurückzuführen sind oder von  bereits abgeschiedenen Teilchen hervorgeru  fen werden, infolge der Feldüberhöhung an  diesen Stellen leicht     zii        Glimmentladungs-          erseheinungen    oder sogar zu     Funkenbildung     führen.

   Da auch bei verminderter Feldstärke  für die Vermeidung von     Überschlagsfunken     nicht garantiert werden konnte, waren diese       Abscheider    nicht für die Reinigung von feuer  gefährlichen oder explosiven Gasen geeignet,  ganz abgesehen davon, dass solche Überschlags  funken auch in einer normalen     Anlage    bereits  unliebsame Störungen hervorrufen können.  



  Die der Erfindung zugrunde liegende Er  kenntnis besteht darin, dass die Stromstär  ken, die infolge einer nicht sichtbaren     Towns-          end-Entladung    in dem Luftraum zwischen  den beiden Elektroden auftreten, etwa in der  Grössenordnung von     10-6        A/m2.    liegen und  dass diese geringen Ströme ohne wesentlichen  Spannungsabfall in einer flächenartigen Elek  trode geleitet werden können, welche einen  spezifischen Flächenwiderstand von minde  stens     106,Q    besitzt.

   Wenn man aber eine  solche Elektrode benutzt - und selbstver  ständlich dafür sorgt, dass nicht etwa die       Anschlussstelle    der metallischen Elektroden-      Zuführungsleitung und ihre nähere     Unige-          bung    zu Störungen Anlass gibt -, kann sich  grundsätzlich kein     Überschlagsfunken    und  keine zündfähige Gasentladung bilden, da der  Strom infolge der Drosselung in dem Wider  stand der Elektrode hierzu nicht ausreicht.

    Die     neuartige    Ausbildung der     Elektrode    ga  rantiert also eine Stabilisierung der nicht  sichtbaren     Townsend-Entladung    der Elek  trode, und man kann gefahrlos brennbare  und explosive Gase durch den     Abscheider     leiten.  



  Besondere Vorteile bietet. es, wenn die  Elektrode aus Glas oder einem glasartigen  Kunststoff besteht.. In diesem Fall kann näm  lich der Verschmutzungsgrad des     Abschei-          ders    auf einfache Weise, beispielsweise durch  Messung des durchfallenden Lichtes, festge  stellt werden. Fernerhin kann der abgeschie  dene Stoff zum Beispiel mit Säure abgespült  und sofort anschliessend einer chemischen  Analyse unterzogen werden.  



  Insbesondere bei sehr grossen     Elektroden     ist es zur gleichmässigen Verteilung des     Ab-          scheiderstromes    zweckmässig, wenn die Elek  trode im wesentlichen aus einem Material mit  hohem elektrischem Widerstand besteht, in  welches mindestens eine Schicht aus einem  Material mit geringerem elektrischem Wider  stand eingebettet ist, welche mit der Strom  zuleitung in Verbindung steht, wobei der  spezifische Flächenwiderstand der Gesamt  elektrode mindestens<B>1062</B> beträgt.     Wenn     diese eingebettete Schicht ausserdem licht  durchlässig ist, kann die Prüfung des     Ver-          schmutzungsgrades    dadurch nicht behindert  werden.

   Ausserdem ist gewährleistet, dass bei  gefährlichen, höheren Stromstärken die dünne  Schicht sofort zerstört wird und dadurch die  im Vergleich zum übrigen     Elektrodenmaterial     gut leitende Verbindung unterbrochen wird.  



  Zur Stabilisierung der     Townsend-Entla-          dung    reicht es aus, wenn von     zwei    Elektroden  unterschiedlicher Polarität wenigstens die eine  einen spezifischen Flächenwiderstand von  mindestens 106     S2    besitzt.  



  Es wurde bereits erwähnt, dass     der    An  ordnung der     Anschlussstellen    der Stromzufüh-         rungsleitungen    für die Elektroden eine ge  wisse Sorgfalt geschenkt werden     muss,    damit.  sieh nicht dort oder in ihrer unmittelbaren  Umgebung     zündfähige    Gasentladungen bil  den. So ist es vorteilhaft, wenn die Elektrode  über den     Abseheiderraum    hinausragt und  die     Stromzufübrungsstelle    an dieser Stelle   also ausserhalb des     abzuseheidenden    Feldes  angeschlossen ist.

   Damit. sind auch die der       Stromzuführungsstelle    benachbarten Teile des       Abscheiderraumes    bereits durch einen ausrei  chenden     Vorschaltwiderstand    gegen das Auf  treten grösserer     Stromstärken    gesichert.  



  In gleicher     Weise    lässt sieh eine solche       Absicherung    auch dadurch erreichen, dass die       Stromzuführungsleitungen    zu zwei Elektro  den unterschiedlicher Polarität mit einem spe  zifischen Flächenwiderstand von mindestens  106     SZ    an entgegengesetzte Randbereiche der  Elektroden anschliessen.  



  Ausführungsbeispiele der Erfindung er  geben sich aus der Beschreibung im Zu  sammenhang mit der Zeichnung. Hierin zei  gen:       Fig.    1 ein     Abscheider-Elektrodensystem,     bei dem eine Elektrode in der erfindungs  gemässen Weise ausgebildet ist, und       Fig.    2 ein ähnliches     Elektrodensystem,    bei  dem     sämtlielre    Elektroden die     erfindun#"sge-          mässe    Bedingung erfüllen.  



  Das     Elektrodensystem    irr     Fig.    1 besteht  aus den beiden äussern Elektroden 1 und     ?,     welche auf dem Bleiehen Potential liegen.  Zwischen diesen befindet sich eine mittlere  Elektrode 3, die mit den andern beiden Elek  troden über eine     Gleielrspannungsquelle    1 ver  bunden ist, so dass in den etwa. durch die  Stellen A und B begrenzten     Räumen    5 zwi  schen. den beiden     Elektrodensjstemen    ein  starkes elektrisches Feld herrscht. Tritt nun  das zu reinigende Gas in Pfeilrichtung in  diese Feldräume 5 ein, so scheiden sieh die  in dem Gasstrom mitgeführten, elektrisch auf  geladenen Teilchen auf den Elektroden ab.

    Da die Teilchen     vorzugsweise    unipolar auf  geladen sind, erfolgt die     Abseheidung    im all  gemeinen lediglich auf einem der beiden     Elek-          trodensysteme.              1n    diesem Ausführungsbeispiel sollen die  Elektroden 1 und 2 aus Metall, die Elektrode  3 dagegen aus Glas, glasartigem     Kunststoff,     Porzellan oder dergleichen bestehen. Bekannt  lich besitzt Glas einen spezifischen elektrischen  Widerstand von 8     #    1011 bis 3     #        101-        .SZ    cm.

    Es lassen sich also ohne Schwierigkeiten  flächenartige Elektroden daraus herstellen,  welche einen spezifischen Flächenwiderstand       voll    mindestens     106S2    aufweisen. In die mitt  lere Elektrode 3 ist eine, dünne,     liehtdtirch-          lässige    leitende Schicht 6 eingebettet, welche  mit der von der Spannungsquelle 1 kommen  den Zuleitung 7 unmittelbar verbunden ist..  Die Zuleitungen 7, 8 und 9 sind jeweils an       Elektrodenabsehnitten    10,<B>11.</B> bzw. 12 ange  schlossen, die über den     Abscheideraum    5 hin  ausragen.

      Wenn sämtliche Elektroden aus Glas sind,  kann man von aussen, gegebenenfalls unter  Zuhilfenahme einer Lichtquelle, ohne weiteres  den Verschmutzungsgrad der Anlage feststel  len. Eine solche Anordnung ist. in     Fig.    2 dar  gestellt. Die Elektroden 13, 11 und 15 er  füllen alle die erfindungsgemässe Bedingung,  dass sie einen spezifischen Flächenwiderstand  von mindestens<B>1069</B> besitzen. In jede Elek  trode ist,     eine    Schicht.     1$    aus im Vergleich  zum übrigen     Elektrodenmaterial    besser lei  tendem Stoff eingebettet. Von der Spannungs  quelle 17 führen die     Stromzuführungslei-          tungen    18, 19 und 20, zu den einzelnen Elek  troden.

   Hierbei sind die Anschlüsse an ent  gegengesetzten Randbereichen der Elektroden  unterschiedlicher Polarität vorgenommen, so  dass für die durch die Feldräume tretenden  Ströme an jeder Stelle etwa der gleiche Ge  samtwiderstand, der sich also im wesentlichen       raus    den einzelnen Widerständen der beiden       durchflossenen        Elektrodenabschnitte    ergibt,  besteht.  



  Es können     natürlich    auch     hehr    als zwei  Elektroden gleicher Polarität zu einer Gruppe  zusammengefasst werden, damit sich eine mög  lichst grosse     Abselieidefläche    ergibt. Die Form  der flächenartigen Elektroden ist beliebig, es  kommen nicht nur ebene, sondern auch zy-         lindrisclie,        kegelige    und andere Elektroden  formen in Betracht.



      Separator.Electrode system for electrostatic precipitators The invention relates. on an Ab- t5 for electrostatic precipitators and is. It is identified by at least one film-like electrode with a specific sheet resistance of at least <I> 106 </I> S2.



  The specific sheet resistance is understood to be a quantity which, by multiplying it by the length of the resistance body (that is the dimension in the direction of the electric current) and dividing it by the width of the resistance body (that is the dimension across the direction of the electric current) gives the total resistance of this body. The thickness of the body is therefore not given any special consideration, or is already included in the expression specific sheet resistance. included.

   The specific surface resistance is mainly used in connection with flat resistance bodies, for example semiconducting plastic plates, and has the dimension ohms.



  It is known that electrostatic precipitators work in such a way that the particles to be separated from a gas are electrically charged and then deflected in an electrical field from the direction of the flowing gas and deposited on the field electrodes. Up to now it has been customary to produce these separator electrodes from a material that is a good electrical conductor, in particular from metal.

      The disadvantage of such separator electrodes, however, was that the field strength between the electrodes had to be kept significantly below the breakdown field strength because otherwise slight unevenness of the electrode surface, which can be attributed to processing errors or caused by particles already separated , as a result of the excessive field at these points, can easily lead to glow discharge phenomena or even to spark formation.

   Since the avoidance of flashover sparks could not be guaranteed even with reduced field strength, these separators were not suitable for cleaning flammable or explosive gases, quite apart from the fact that such flashover sparks can cause undesirable disturbances even in a normal system.



  The knowledge on which the invention is based is that the current strengths that occur as a result of an invisible Townsend discharge in the air space between the two electrodes are of the order of magnitude of 10-6 A / m2. and that these low currents can be conducted without a significant voltage drop in a flat electrode which has a specific sheet resistance of at least 106, Q.

   But if you use such an electrode - and of course ensure that the connection point of the metal electrode supply line and its closer proximity do not give rise to malfunctions -, in principle, no flashover spark and no ignitable gas discharge can form, because the current as a result of the throttling in the resistance, the electrode was not sufficient for this.

    The new design of the electrode guarantees stabilization of the invisible Townsend discharge from the electrode, and flammable and explosive gases can be passed safely through the separator.



  Offers particular advantages. it is when the electrode is made of glass or a glass-like plastic. In this case, the degree of contamination of the separator can be determined in a simple manner, for example by measuring the light passing through it. Furthermore, the deposited substance can be rinsed off with acid, for example, and then immediately subjected to a chemical analysis.



  Particularly in the case of very large electrodes, it is useful for even distribution of the separator current if the electrode consists essentially of a material with high electrical resistance, in which at least one layer of a material with lower electrical resistance is embedded, which stood with the Current supply line is connected, the specific sheet resistance of the total electrode is at least <B> 1062 </B>. If this embedded layer is also light-permeable, the examination of the degree of contamination cannot be hindered.

   In addition, it is ensured that in the event of dangerous, higher currents, the thin layer is immediately destroyed, thereby interrupting the connection, which is a good conductor compared to the rest of the electrode material.



  To stabilize the Townsend discharge, it is sufficient if at least one of two electrodes of different polarity has a specific sheet resistance of at least 106 S2.



  It has already been mentioned that the arrangement of the connection points of the power supply lines for the electrodes must be given a certain degree of care. do not see ignitable gas discharges there or in their immediate vicinity. It is therefore advantageous if the electrode protrudes beyond the separation space and the power supply point is connected at this point outside the field to be separated.

   In order to. the parts of the separator chamber adjacent to the power supply point are also secured against the occurrence of larger currents by a sufficient series resistor.



  In the same way, such protection can also be achieved by connecting the power supply lines to two electrodes of different polarity with a specific sheet resistance of at least 106 SZ to opposite edge areas of the electrodes.



  Embodiments of the invention he give out from the description in connection with the drawing. 1 shows a separator electrode system in which one electrode is designed in the manner according to the invention, and FIG. 2 shows a similar electrode system in which all electrodes meet the condition according to the invention.



  The electrode system in FIG. 1 consists of the two outer electrodes 1 and 1, which are at the lead potential. Between these there is a middle electrode 3, which is connected to the other two electrodes via a Gleielrspannungsquelle 1 a related party, so that approximately. spaces 5 between limited by the points A and B. There is a strong electric field between the two electrode systems. If the gas to be cleaned now enters these field spaces 5 in the direction of the arrow, the electrically charged particles carried along in the gas flow are deposited on the electrodes.

    Since the particles are preferably charged in a unipolar manner, separation generally only takes place on one of the two electrode systems. In this exemplary embodiment, electrodes 1 and 2 should be made of metal, while electrode 3 should be made of glass, glass-like plastic, porcelain or the like. As is well known, glass has a specific electrical resistance of 8 # 1011 to 3 # 101- .SZ cm.

    Sheet-like electrodes can therefore be produced from them without difficulty, which have a specific sheet resistance of at least 106S2. In the middle electrode 3, a thin, conductive layer 6 is embedded, which is directly connected to the supply line 7 coming from the voltage source 1. The supply lines 7, 8 and 9 are each attached to electrode attachments 10, <B > 11. </B> or 12 are connected, which protrude beyond the separation chamber 5.

      If all electrodes are made of glass, you can easily determine the degree of soiling of the system from the outside, if necessary with the aid of a light source. One such arrangement is. in Fig. 2 represents. The electrodes 13, 11 and 15 all fulfill the condition according to the invention that they have a specific sheet resistance of at least <B> 1069 </B>. There is a layer in each electrode. 1 $ made of a better conductive material than the rest of the electrode material. The power supply lines 18, 19 and 20 lead from the voltage source 17 to the individual electrodes.

   The connections are made to opposite edge areas of the electrodes of different polarity, so that the currents passing through the field spaces have approximately the same total resistance at every point, which is essentially the result of the individual resistances of the two electrode sections through which the flow passes.



  Of course, more than two electrodes of the same polarity can be combined to form a group so that the separation area is as large as possible. The shape of the flat electrodes is arbitrary; not only flat, but also cylindrical, conical and other electrode shapes come into consideration.

 

Claims (1)

PATENTAR SPRUCH Abscheider-Elektrodensystem für Elektro filter, gekennzeichnet durch mindestens eine flächenartig ausgebildete Elektrode mit einem spezifischen Flächenwiderstand von minde stens 106 SZ. UNTERANSPRÜCHE 1. Abscheider-Elektrodensystem nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode aus Glas besteht. PATENTARY Slogan Separator-electrode system for electric filters, characterized by at least one flat-shaped electrode with a specific sheet resistance of at least 106 SZ. SUBClaims 1. Separator-electrode system according to patent claim, characterized in that the electrode consists of glass. 2. Abscheider-Elektrodensystem nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode im wesentlichen aus einem Material mit hohem elektrischem Widerstand besteht, in welches mindestens eine Schicht aus einem Material mit geringerem elektri schem Widerstand eingebettet ist, welche mit der Stromzuleitung in Verbindung steht, wobei der spezifische Flächenwiderstand der Gesamtelektrode mindestens 106 S2 beträgt. 3. Abscheider-Elektrodensystem nach Un teranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die eingebettete Schicht lichtdurchlässig ist. 2. Separator-electrode system according to Pa tentans claim, characterized in that the electrode consists essentially of a material with high electrical resistance, in which at least one layer of a material with lower electrical resistance is embedded, which is connected to the power supply line wherein the specific sheet resistance of the total electrode is at least 106 S2. 3. A separator electrode system according to Un teran claim 2, characterized in that the embedded layer is translucent. 4. Abscheider-Elektrodensystem nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass von zwei Elektroden unterschiedlicher Polari tät wenigstens die eine einen spezifischen Flächenwiderstand von mindestens 10'6 S2 be sitzt. 5: Abscheider-Elektrodensystem nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode über den Abscheideraum hin ausragt und dass die Stromzuführungsleitung an dieser Stelle angeschlossen ist. 4. A separator-electrode system according to Pa tent claim, characterized in that at least one of two electrodes of different polarity has a specific sheet resistance of at least 10'6 S2. 5: Separator-electrode system according to the patent claim, characterized in that the electrode protrudes beyond the separation space and that the power supply line is connected at this point. ,6. Abscheider-Elektrodensystem nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromzuführungsleitungen zu zwei Elek troden -unterschiedlicher Polarität mit einem spezifischen Flächenwiderstand von minde stens 106 S2 an entgegengesetzten Randberei chen der Elektroden angeschlossen sind. , 6. A separator-electrode system according to the patent claim, characterized in that the power supply lines to two electrodes of different polarity with a specific sheet resistance of at least 106 S2 are connected to opposite edge areas of the electrodes.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2978066A (en) * 1959-05-07 1961-04-04 Honeywell Regulator Co Gas cleaning apparatus
DE1280222B (en) * 1962-04-06 1968-10-17 Omnical Ges Fuer Kessel Und Ap Precipitation electrode for electrostatic dust collector

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