DD247384A1

DD247384A1 - METHOD AND DEVICE FOR THE DEPOSITION OF DUST

Info

Publication number: DD247384A1
Application number: DD28848986A
Authority: DD
Inventors: Tilo Haenssgen; Hans Bachmann; Wolfgang Dittrich; Wolfgang Lukas; Eberhard Stolarski
Original assignee: Leipzig Energiekombinat
Priority date: 1986-03-31
Filing date: 1986-03-31
Publication date: 1987-07-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abscheidung von Staeuben aus industriellen und technologischen Abgasen. Ziel der Erfindung ist es, eine kostenguenstige Moeglichkeit zur Leistungssteigerung von Zyklonen zu finden, die unter Ausnutzung der Vorzuege des Zyklons, insbesondere seiner billigen Errichtungs- und Betriebskosten, eine hocheffektive Staubabscheidung ermoeglicht. Die Erfindung hat die Aufgabe, unter Ausnutzung weiterer physikalischer Effekte neben den Fliehkraeften die Abscheidung im Zyklon erheblich zu verbessern. Erfindungsgeaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass unmittelbar im Einlauf des Zyklons Hochspannung fuehrende Spruehelektroden mittig und elektrisch isoliert gegen das Gehaeuse des Zyklons angebracht werden. Zusaetzlich wird das Tauchrohr des Zyklons elektrisch isoliert im Zyklon angeordnet und an Hochspannung gelegt. Es ist sinnvoll, die an sich bekannte Grenzschichtabsaugung mit dieser Loesung zu kombinieren, um eine weitere Verbesserung der Ausscheidung zu erreichen.The invention relates to a method and a device for the separation of dust from industrial and technological exhaust gases. The aim of the invention is to find a cost-effective way to increase the performance of cyclones, which allows taking advantage of the advantages of the cyclone, in particular its cheap construction and operating costs, a highly effective dust separation. The invention has the task of significantly improving the deposition in the cyclone by exploiting other physical effects in addition to the centrifugal forces. Erfindungsgeaess the object is achieved in that directly in the inlet of the cyclone high voltage leading Spruehelektroden be mounted centrally and electrically insulated against the housing of the cyclone. In addition, the dip tube of the cyclone is arranged electrically isolated in the cyclone and placed on high voltage. It makes sense to combine the known Grenzschichtabsaugung with this solution to achieve a further improvement of the excretion.

Description

Characteristic of the known technical solutions

Bekannt ist die Abscheidung von Stäuben unter Ausnutzung von Fliehkräften in sogenannten Zyklonabscheidern. Diese Abscheider haben die Eigenart, selektiv zu trennen und bewirken somit kein Abscheiden der Feinanteile der Stäube. Relativ geringe Abscheidegrade sind die Folge. Neuerdings wird durch verschiedene Maßnahmen versucht, den Abscheidegrad zu erhöhen. Im wesentlichen beschränken sich diese Maßnahmen auf die nachstehend beschriebenen Vorgehensweisen. Durch Einschalten einer sogenannten Vorionisationsstrecke in den Gaskanal vor dem Zyklon, soll—durch eine Koronaentladung initiiert—eine Agglomeration des Staubes erreicht werden, wobei davon ausgegangen wird, daß sich größere Agglomerate im Zyklon besser abscheiden lassen. Eine andere Lösung sieht vor, im Zykloninneren die Koronaentladung zwischen Tauchrohr und Zyklonmantel zu betreiben. Dabei soll das elektrische Feld neben der Aufladung der Staubpartikel eine elektrische Kraftwirkung auf die geladenen Teilchen ausüben, die sie in Richtung Zyklonmantel treibt. Beide Lösungsvarianten haben sich in der Praxis nicht bewährt, da die erreichbaren Leistungssteigerungen im praktischen Betrieb der Staubabscheidung unwesentlich sind. Als wesentlicher technischer Grund hierfür wird angesehen, daß die Agglomerate zwar in der Koronaentladung gebildet werden, jedoch nach Verlassen der Entladungsstrecke wegen fehlender Haftkräfte rasch zerfallen. Der Zerfall wird durch Turbulenz, wie sie im Zyklon entsteht, beschleunigt. Auch die Koronaentladung hat, wenn sie von Spitzen ausgeht, die die Entladung lokalisieren, einen die Turbulenz erhöhenden Einfluß und wirkt damit nachteilig auf die Lebensdauer der Agglomerate. Ein andererVersuch zur Erhöhung der Leistung von Zyklonabscheidern ist das Verfahren, am Zyklonmantel durch einen Saugschlitz einen Teilgasstrom aus dem Zyklon abzusaugen. Dabei wird die Konzentrationsverteilung in der Zyklonströmung derart beeinflußt, daß die Abscheideleistung des Zyklons erheblich verbessert wird. Senkungen der durch den Zyklon hindurchgehenden Staubmenge um 50 bis 70% wurden nachgewiesen. In vielen Fällen reicht diese Abscheideleistung jedoch nicht aus, um den Anforderungen an die Luftreinhaltung gerecht zu werden. Da Zyklonabscheider gegenüber anderen Abscheiderbauarten kostengünstig sind und geringen Wartungsaufwand haben, ist es naheliegend, Möglichkeiten für deren Leistungssteigerung zu finden.The separation of dusts by utilizing centrifugal forces in so-called cyclone separators is known. These separators have the peculiarity of separating selectively and thus do not cause separation of the fines of the dusts. Relatively low separation rates are the result. Recently, attempts by various measures to increase the degree of separation. Essentially, these measures are limited to the procedures described below. By switching on a so-called pre-ionization section in the gas channel in front of the cyclone, an agglomeration of the dust is to be achieved-initiated by a corona discharge-it being assumed that larger agglomerates can be better separated in the cyclone. Another solution provides to operate in the cyclone interior, the corona discharge between the dip tube and cyclone shell. The electric field should exert an electrical force on the charged particles in addition to the charging of the dust particles, which drives them in the direction of the cyclone shell. Both solution variants have not proven successful in practice, since the achievable increases in performance in practical operation of the dust separation are immaterial. An essential technical reason for this is considered that the agglomerates are indeed formed in the corona discharge, but quickly disintegrate after leaving the discharge path due to lack of adhesive forces. The decay is accelerated by turbulence, as it arises in the cyclone. Also, the corona discharge, when emanating from tips that locate the discharge, has a turbulence enhancing effect and thus adversely affects the life of the agglomerates. Another attempt to increase the performance of cyclone separators is the process of extracting a partial gas stream from the cyclone through a suction slot on the cyclone shell. The concentration distribution in the cyclone flow is influenced in such a way that the separation efficiency of the cyclone is considerably improved. Reductions in the amount of dust passing through the cyclone by 50 to 70% were detected. In many cases, this separation efficiency is not sufficient to meet the requirements for air pollution control. Since cyclone separators are inexpensive compared to other types of precipitators and have low maintenance, it is obvious to find ways to increase their performance.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die unter Ausnutzung der Vorzüge des Zyklonabscheiders, insbesondere seiner billigen Errichtungs- und Betriebskosten, eine hocheffektive Staubabscheidung ermöglicht.The aim of the invention is to provide a method and a device which allows taking advantage of the advantages of the cyclone, in particular its cheap construction and operating costs, a highly effective dust separation.

Explanation of the essence of the invention

Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die unter Ausnutzung weiterer physikalischer Effekte neben den Fliehkräften die Abscheidung im Zyklonabscheider erheblich verbessert.The object of the invention is to provide a method and a device which, by utilizing further physical effects, considerably improves the separation in the cyclone separator in addition to the centrifugal forces.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß für die Agglomeration der Partikel und gleichzeitig für die Stabilisierung der Agglomerate optimale Voraussetzungen geschaffen werden.According to the invention the object is achieved in that optimum conditions are created for the agglomeration of the particles and at the same time for the stabilization of the agglomerates.

Dies wird erreicht, indem unmittelbar im Einlauf des Zyklonabscheiders Hochspannung führende Sprühelektroden in Form dünner Drähte mittig und elektrisch isoliert gegen das Gehäuse des Zyklons angebracht werden. Der Abstand d der Drähte voneinander soll bezogen auf die Breite des Gaskanals b dem Verhältnis ^b/d 1... 1,5 genügen.This is achieved by directly in the inlet of the cyclone separator high-voltage discharge electrodes in the form of thin wires are mounted centrally and electrically insulated against the housing of the cyclone. The spacing d of the wires from one another is to satisfy the ratio ^b / d 1 to 1.5 relative to the width of the gas channel b.

Damit wird zunächst das bekannte Prinzip der Vorionisation realisiert. Zusätzlich wird das Tauchrohr des Zyklons elektrisch isoliert im Zyklon angeordnet und an Hochspannung gelegt. Das Tauchrohr ist frei von Spitzen und Kanten, so daß sich ein weitgehend homogenes elektrisches Feld zum Gehäuse des Zyklons ausbildet, frei von Koronaentladung. Um die Feldstärke sehr hoch zu halten, wird das Tauchrohr im Außendurchmesser so vergrößert, daß der Spalt zwischen Tauchrohr und Zyklongehäuse eine Feldstärke ermöglicht, die 2 kV/cm übersteigt. Der Abstand beträgt damit bei Verwendung von Hochspannungen von ca. 5OkV vorzugsweise 150 bis 250mm.Thus, the known principle of preionization is first realized. In addition, the dip tube of the cyclone is electrically isolated in the cyclone and placed at high voltage. The dip tube is free of peaks and edges, so that a largely homogeneous electric field to the housing of the cyclone is formed, free of corona discharge. In order to keep the field strength very high, the outer diameter of the dip tube is increased so that the gap between dip tube and cyclone housing allows a field strength exceeding 2 kV / cm. The distance is thus when using high voltages of about 5OkV preferably 150 to 250mm.

Für die im Einlauf angeordneten Sprühelektroden wird die gleiche Hochspannungsquelle verwendet, wie für das Tauchrohr. Auch ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dieses Sprühelektrodensystem mittels eines flachen Steges, der mittig im Gaskanal angebracht ist, am Tauchrohr zu befestigen. In einer weiteren Ausführung wird die Außenkontur des Tauchrohres konisch ausgebildet, wobei der größere Durchmesser oben ist. Am unteren Ende des Konusses sind Abstände zum Mantel des Zyklons einzuhalten, die Feldstärken 1 kV/cm gewährleisten.For the arranged in the inlet discharge electrodes, the same high voltage source is used as for the dip tube. It is also provided according to the invention, this Sprühelektrodensystem by means of a flat web, which is mounted centrally in the gas duct to attach to the dip tube. In a further embodiment, the outer contour of the dip tube is conical, with the larger diameter at the top. At the lower end of the cone, distances to the jacket of the cyclone must be maintained, which ensure field strengths of 1 kV / cm.

Die erfindungsgemäße Anordnung von aufeinanderfolgendem Koronafeld und statischem Feld besitzt die Wirkung, daß das eintretende Gas im Koronateil ionisiert wird, die Partikel werden aufgeladen, wodurch sieagglomerisieren. Die Verweilzeit in dieser Strecke soll wenigstens 200 ms betragen. Die geladenen und agglomerierten Partikel werden nahtlos in das statische Feld des Tauchrohres übergeleitet. Es ist entscheidend für die Wirksamkeit der Abscheidung, daß in diesem Übergang die Feldstärke an keiner Stelle aufgehoben wird. Die Erhaltung der Feldstärke bewirkt, daß die Haftkräfte in den Agglomeraten erhalten bleiben. Somit bleiben die Agglomerate auch in der Zyklonströmung stabil und werden kompakt abgeschieden. Darüber hinaus fördert das statische Feld die Abscheidung, insbesondere feiner Teilchen, die im wesentlichen den Emissionsaustrag normaler Zyklone ausmachen. Diese werden zur Wandung des Zyklons beschleunigt. Erfindungsgemäß werden die Bemühungen zur Agglomeration und der damit verbesserten Abscheidung der Staubpartikel durch das sich zwangsläufig ausbildende Konzentrationsprofil mit seinem Konzentrationsmaximum am Mantel des Zyklons begrenzt. Es ist deshalb sinnvoll, durch die an sich bekannte Grenzschichtabsaugung für eine weitere Verbesserung der Abscheidung zu sorgen. Bedingt durch die erfindungsgemäße Ausführung im Innern des Zyklons wird die abzusaugende Gasmenge geringer sein als bei der üblicherweise gehandhabten Ausführung der Grenzschichtabsaugung. Damit sind geringere Ausrüstungsaufwendungen, wie z. B. kleine Zusatzventilatoren und Nebenabscheider, möglich.The arrangement of successive corona field and static field has the effect that the incoming gas is ionized in the corona part, the particles are charged, thereby saeeagglomerisieren. The residence time in this route should be at least 200 ms. The charged and agglomerated particles are seamlessly transferred to the static field of the dip tube. It is crucial for the effectiveness of the deposition that in this transition the field strength is not removed at any point. The preservation of the field strength causes the adhesive forces in the agglomerates to be maintained. Thus, the agglomerates remain stable even in the cyclone flow and are compactly deposited. In addition, the static field promotes the deposition, in particular of fine particles, which essentially make up the emission output of normal cyclones. These are accelerated to the wall of the cyclone. According to the invention, the efforts for agglomeration and the thus improved deposition of the dust particles are limited by the necessarily forming concentration profile with its concentration maximum on the jacket of the cyclone. It is therefore useful to provide by the known boundary layer extraction for a further improvement of the deposition. Due to the inventive design inside the cyclone, the amount of gas to be sucked off will be less than in the conventionally handled version of the boundary layer suction. This means lower equipment costs, such. As small additional fans and Nebenabscheider, possible.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend mit Hilfe der Figur 1 erläutert werden.The invention will be explained below with reference to FIG.

Der staubbeladene Rohgasstrom 1 wird durch die Sprühelektroden 2, die auf Hochspannungspotential 3 liegen, ionisiert, wobei der Staub agglomeriert. Der Staubstrom tritt unter Einwirkung des elektrischen Feldes in den Zyklon 4. Durch das ebenfalls an der Hochspannung 3 liegende Tauchrohr 5 bleibt das elektrische Feld erhalten. Das Tauchrohr 5 wurde mit einer konischen Außenkontur dargestellt. Es ist durch den Isolator 6 gegen das Erdpotential des Gehäuses des Zyklons 4 abgeschirmt. Auf Grund des statischen elektrischen Feldes zwischen Tauchrohr 5 und Gehäuse des Zyklons 7 bleiben die gebildeten Agglomerate stabil und werden an der Wandung des Zyklongehäuses 7 abgeschieden. Der Austrag erfolgt in üblicherweise durch ein geeignetes Staubaustragsorgan 8. Zur Beseitigung des Konzentrationsprofils im Zyklon 4 wird ein Teilgasstrom 9 über einen Schlitz in der Zyklonwandung 10 abgesaugt. Der Reingasstrom 11 verläßt den Zyklon 4 durch den Isolator 6.The dust-laden raw gas stream 1 is ionized by the discharge electrodes 2, which are at high voltage potential 3, wherein the dust agglomerates. The dust flow occurs under the action of the electric field in the cyclone 4. By also lying at the high voltage 3 dip tube 5, the electric field is maintained. The dip tube 5 was shown with a conical outer contour. It is shielded by the insulator 6 against the ground potential of the housing of the cyclone 4. Due to the static electric field between dip tube 5 and housing of the cyclone 7, the agglomerates formed remain stable and are deposited on the wall of the cyclone housing 7. The discharge is usually carried out by a suitable Staubaustragsorgan 8. To eliminate the concentration profile in the cyclone 4, a partial gas stream 9 is sucked through a slot in the cyclone wall 10. The clean gas flow 11 leaves the cyclone 4 through the insulator 6.

Claims

claims:

1. A method for the separation of dusts, wherein the gas to be purified is ionized under the action of electric fields and fed to a centrifugal separator, characterized in that the dust-containing ionized gas after leaving an ionisationsstrecke until entering the centrifugal constantly a static electric field with a field strength > 1 kV / cm is exposed and this is also retained in the cyclone separator.

2. The method according to claim 1, characterized in that the concentration distribution in the cyclone is influenced by a Teilabsaugung in the boundary layer flow such that the agglomerates are removed by this Grenzschichtabsaugung the gas stream, so that a disintegration of these agglomerates after leaving the electric field is largely avoided ,

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that in the inlet of a cyclone (4) high-voltage discharge electrodes (2) are arranged and lying in the flow direction last spray electrode on the circumferential circle of the cyclone shell or within the cyclone, and that at the same time the dip tube (5) of the cyclone (4) is mounted electrically insulated against the housing (7) of the cyclone and applied to high voltage (3).

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that between the high-voltage discharge electrodes (2) and the dip tube (5) a planar, high-voltage electrode is arranged parallel to the gas flow, when the last discharge electrode no longer within the cyclone (4) or on whose circumference circle lies.

For this 1 page drawing

Field of application of the invention

The invention relates to a method and an apparatus for the separation of dusts from industrial and technological exhaust gases.