DE102014225203A1

DE102014225203A1 - Elektrofilter zum Reinigen von Gas

Info

Publication number: DE102014225203A1
Application number: DE102014225203.2A
Authority: DE
Inventors: Thilo Wübbels
Original assignee: SMS Elex AG
Current assignee: SMS Elex AG
Priority date: 2014-12-09
Filing date: 2014-12-09
Publication date: 2016-06-09

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektrofilter zum Reinigen von Gas, insbesondere Prozessgas. Bekannte Elektrofilter dieser Art weisen mindestens eine rohrförmige Niederschlagselektrode mit wabenförmigem Querschnitt zum Durchströmen des zu reinigenden Gases auf und eine in der Niederschlagselektrode koaxial angeordnete Rohrsprühelektrode mit sich radial erstreckenden Sprühspitzen. Um den Wirkungsgrad des Elektrofilters zu vergrößern und die Kosten für dessen Herstellung und Montage zu reduzieren wird erfindungsgemäß vorgesehen, dass alle Sprühspitzen 125 – zumindest soweit sie von der Niederschlagselektrode umgeben sind – in einer Ebene liegend an der Rohrsprühelektrode 120 angeordnet sind; dass die Rohrsprühelektrode derart in der wabenförmigen Niederschlagselektrode 110 angeordnet ist, dass die Ebene der Sprühspitzen parallel zu zwei gegenüberliegenden parallelen Seiten 112, 114 des wabenförmigen Querschnitts verläuft und dass die zwei sich gegenüberliegenden Seiten 112, 114 des wabenförmigen Querschnitts, welche parallel zu der Ebene der Sprühspitzen 125 angeordnet sind, zumindest näherungsweise um die doppelte radiale Länge 2L einer der Sprühspitzen verlängert bzw. gestreckt sind, gegenüber den übrigen Seiten des wabenförmigen Querschnitts der Niederschlagselektrode.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektrofilter, beispielsweise einen Nass-Elektrofilter zum Reinigen von Gas, insbesondere Prozessgas.
Derartige Elektrofilter sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus einem Prospekt „Outotec Editube Wet Elekrostatic Precipitator", Copyright 2012, Outotec Oyj oder aus einem veröffentlichten Konferenzvortrag „Enhanced Corona Discharge Using Innovative Rigid Discharge Electrodes (RDE)“, gehalten auf der 9. Internationalen Konferenz über elektrostatische Abscheider bzw. Filter, 17. bis 21. Mai 2004. Die beiden Druckschriften offenbaren jeweils die Verwendung von Elektrofiltern zum Reinigen von Gas mit rohrförmigen Niederschlagselektroden und darin angeordneten Rohrsprühelektroden mit sich radial erstreckenden Sprühspitzen.
Weiterhin ist aus der englischen Fassung von Wikipedia unter der Internetadresse http://en.wikipedia.org/wiki/electrostatic_precipitator ein elektrostatischer Abscheider mit rohrförmigen Niederschlagselektroden mit wabenförmigem Querschnitt zum Durchströmen des zu reinigenden Gases bekannt, wobei in den Niederschlagselektroden koaxial angeordnete Rohrsprühelektroden mit sich radial erstreckenden Sprühspitzen angeordnet sind. Zwingend notwendig und damit implizit mitoffenbart ist eine Energieversorgungseinrichtung zum Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen die Rohrsprühelektroden und die Niederschlagselektroden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen bekannten Elektrofilter zum Reinigen von Gas dahingehend weiterzubilden, dass sein Wirkungsgrad vergrößert und dass die mit seiner Herstellung und mit seinem Transport verbundenen Kosten reduziert werden.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Dieser ist dadurch gekennzeichnet,

– dass alle Sprühspitzen in einer Ebene liegend an der Rohrsprühelektrode angeordnet sind;
– dass die Rohrsprühelektrode derart in der wabenförmigen Niederschlagselektrode angeordnet ist, dass die Ebene der Sprühspitzen parallel zu zwei gegenüberliegenden parallelen Seiten des wabenförmigen Querschnitts verläuft; und
– dass die zwei gegenüberliegenden Seiten des wabenförmigen Querschnitts, welcher parallel zu der Ebene der Sprühspitzen angeordnet sind, zumindest näherungsweise um die doppelte radiale Länge einer der Sprühspitzen verlängert sind, gegenüber den übrigen Seiten des wabenförmigen Querschnitts der Niederschlagselektrode.

Die beanspruchte spezielle Rohrsprühelektrode, bei welcher die Sprühspitzen in einer Ebene liegend an der Rohrsprühelektrode montiert sind, bietet zunächst den Vorteil, dass sie automatisch zu fertigen ist, was zu einer deutlichen Kostenreduzierung im Vergleich zu anderen Bautypen von Rohrsprühelektroden führt, bei welchen die Sprühspitzen manuell an die Rohrsprühelektroden montiert werden müssen. Aufgrund der ebenen Anordnung der Sprühspitzen ergibt sich als weiterer Vorteil eine einfache und raumsparende Stapelbarkeit der Rohrsprühelektroden und damit einhergehend ein vereinfachter effizienterer Transport derselben.
Durch die beanspruchte Ausrichtung der Rohrsprühelektrode in der wabenförmigen Niederschlagselektrode derart, dass die Ebene der Sprühspitzen parallel zu zwei gegenüberliegenden parallelen Seiten des wabenförmigen Querschnitts verläuft und durch die weiterhin beanspruchte entsprechende Verlängerung dieser beiden parallelen Seiten um in etwa die doppelte Länge einer der Sprühspitzen wird insgesamt eine Vergrößerung des Wirkungsgrades des Elektrofilters zum Reinigen von Gas erreicht, weil aufgrund der besagten Ausrichtung der Sprühelektroden und der Streckung der beiden parallelen Seiten der Wabe der Niederschlagselektrode die Abstände von einer Sprühspitze zu den gegenüberliegenden Seiten bzw. Wänden der wabenförmigen Niederschlagselektrode vergleichmäßigt werden. Schließlich wird durch die besagte Streckung bzw. Verlängerung des Wabenquerschnitts bezogen auf ein vorgegebenes Volumen des Elektrofilters Material zum Bau der Niederschlagselektroden mit dem wabenförmigen Querschnitt eingespart, wodurch weiterhin die Kosten gesenkt werden können.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel kann weiterhin der Gassenabstand d zwischen den beiden parallelen Seiten des wabenförmigen Querschnitts, welche parallel zu der Ebene der Sprühspitzen angeordnet sind auf über 250 mm, vorzugsweise auf 400 mm gegenüber traditionellen Gassenabständen vergrößert werden. Auch diese Vergrößerung des Gassenabstandes geht vorteilhafterweise mit einer weiteren Materialeinsparung zum Bau der wabenförmigen Niederschlagselektroden einher.
Durch die Anordnung einer maximalen Anzahl von Niederschlagselektroden mit dem erfindungsgemäß verlängerten wabenförmigen Querschnitt ohne Abstand aneinander liegend innerhalb eines Gehäuses mit beispielsweise kreisförmigem Querschnitt kann eine maximale Ausschöpfung des Volumens und damit ein maximaler Wirkungsgrad des Elektrofilters erreicht werden.
Die Niederschlagselektroden sind typischerweise elektrisch geerdet und mechanisch feststehend verankert. Die Rohrsprühelektroden sind dagegen mechanisch aufgehangen und in die Niederschlagselektroden hineingehangen. An ihrem einen Ende sind sie elektrisch an die Energieversorgungseinrichtung angeschlossen. An ihrem anderen Ende stehen sie typischerweise nach unten über die wabenförmigen Niederschlagselektroden über und sind dort auf Abstand mechanisch miteinander verbunden. Die Abstände sind entsprechend den Abständen der zentralen Längsachsen von benachbarten Niederschlagselektroden mit wabenförmigem Querschnitt gewählt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Der Beschreibung sind insgesamt 5 Figuren beigefügt, wobei
1 einen typischen Elektrofilter in einer Außenansicht;
2 eine schematische Innenansicht des erfindungsgemäßen Elektrofilters mit den rohrförmigen Niederschlagselektroden mit gestrecktem wabenförmigem Querschnitt und darin angeordneten Rohrsprühelektroden;
3 eine schematische Anordnung einer Rohrsprühelektrode angeordnet in einer Niederschlagselektrode mit wabenförmigem Querschnitt;
4 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Elektrofilter mit maximal dicht gepackten Niederquerschnittselektroden; und
5 die mechanische Kopplung bzw. Verbindung von den Enden von Rohrsprühelektroden in benachbarten Niederschlagselektroden mit wabenförmigem Querschnitt
zeigt.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Elektrofilter 100 zum Reinigen von Gas, insbesondere Prozessgas in einer Außenansicht.
2 zeigt die Innenansicht des erfindungsgemäßen Elektrofilters 100 mit einer Vielzahl von rohrförmigen Niederschlagselektroden 110 mit wabenförmigem Querschnitt zum Durchströmen des zu reinigenden Gases. Die Niederschlagselektroden sind typischerweise vertikal aufrecht stehend angeordnet und an ihrem einen Ende mit dem Gaseintritt und an ihrem anderen Ende mit dem Gasaustritt des Elektrofilters verbunden. Es ist weiterhin zu erkennen, dass in der Mitte einer jeden wabenförmigen Niederschlagselektrode eine Rohrsprühelektrode 120 mit sich radial erstreckenden Sprühspitzen 125 angeordnet ist. Die Sprühspitzen 125 sind – zumindest soweit sie von der wabenförmigen Niederschlagselektrode umgeben sind – in einer Ebene liegend an der Rohrsprühelektrode 120 befestigt. Weiterhin sind die Rohrsprühelektroden 120 derart in den wabenförmigen Niederschlagselektroden ausgerichtet, dass die Ebene der Sprühspitzen parallel zu zwei parallelen Wänden der wabenförmigen Niederschlagselektrode 110 verläuft.
3 zeigt die geometrischen Verhältnisse genauer: Es ist zunächst wiederum die Rohrsprühelektrode 120 zu erkennen, an welcher die Sprühspitzen 125 in einer Ebene liegend montiert sind. Jede einzelne der Sprühelektroden besitzt im Bezug auf den Mittelpunkt bzw. die Längsachse der Rohrsprühelektrode eine Länge L. Zwei diametral gegenüberliegende Sprühspitzen sind deshalb um die doppelte Länge 2L zueinander beabstandet. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind diejenigen Seiten 112, 114 des wabenförmigen Querschnitts, welche parallel zur Ebene der Sprühspitzen liegen, um einen Betrag der doppelten Länge 2L der Sprühspitzen gegenüber der Länge der übrigen Seiten des wabenförmigen Querschnitts der Niederschlagselektrode verlängert bzw. gestreckt. Ein typisches Maß für die doppelte Länge der Sprühspitzen ist beispielsweise 115 mm. In 3 ist weiterhin veranschaulicht, dass die Niederschlagselektroden 110 mit dem wabenförmigen Querschnitt sowie die Rohrsprühelektrode 120 jeweils mit einer Energieversorgungseinrichtung 130 verbunden sind zum Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen die Rohrsprühelektrode 120 und die Niederschlagselektrode 110.
4 veranschaulicht eine maximale Packungsdichte der Niederschlagselektroden innerhalb eines kreisförmigen Gehäuses 140 des erfindungsgemäßen Elektrofilters 100. Eine maximale Packungsdichte entspricht einer maximalen Anzahl von Niederschlagselektroden mit verlängertem bzw. gestrecktem wabenförmigen Querschnitt ohne Abstand aneinander liegend innerhalb des kreisförmigen Gehäuses 140. Aufgrund der in 4 veranschaulichten maximalen räumlichen Ausnutzung des Volumens des Gehäuses 140 kann ein maximaler Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Elektrofilters realisiert werden.
5 zeigt eine typische Aufhängung der Rohrsprühelektroden 120 innerhalb der wabenförmigen Niederschlagselektroden 110. Die wabenförmigen Niederschlagselektroden 110 sind typischerweise elektrisch geerdet, während die Rohrsprühelektroden 120 an ihrem einen Ende von der Energieversorgungseinrichtung 130 mit einem elektrischen Potential beaufschlagt werden zum Einlegen der elektrischen Spannung zwischen den Rohrsprühelektroden 120 und den jeweiligen Niederschlagselektroden, in welche sie hineingehangen sind. Um eine freie Beweglichkeit der Rohrsprühelektroden 120 innerhalb der Niederschlagselektroden zu vermeiden und insbesondere um einen Kurzschluss d. h. eine Berührung der Rohrsprühelektroden mit den Niederschlagselektroden zu vermeiden, werden die Rohrsprühelektroden 120, wenn sie in jeweils benachbarten wabenförmigen Niederschlagselektroden eingehangen sind, an ihrem Elektroanschluss-fernen Ende auf Abstand mechanisch miteinander verbunden. Diese mechanische Verbindung ist in 5 gezeigt; die Rohrsprühelektroden 120 stehen dafür mit ihren unteren Enden über die wabenförmigen Niederschlagselektroden 110 über.
Bezugszeichenliste

100: Elektrofilter
110: Niederschlagselektrode
112: Seite
114: Seite
115: Seite
120: Rohrsprühelektrode
125: Sprühspitzen
130: Energieversorgungseinrichtung
135: Bündel
140: Gehäuse
L: (radiale) Länge einer Sprühspitze
d: Gassenabstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

http://en.wikipedia.org/wiki/electrostatic_precipitator ein elektrostatischer [0003]

Claims

Elektrofilter (100) zum Reinigen von Gas, aufweisend: mindestens eine rohrförmige Niederschlagselektrode (110) mit wabenförmigem Querschnitt zum Durchströmen des zu reinigenden Gases; eine in der Niederschlagselektrode koaxial angeordnete Rohrsprühelektrode (120) mit sich radial erstreckenden Sprühspitzen (125); und eine Energieversorgungseinrichtung (130) zum Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen die Rohrsprühelektrode (120) und die Niederschlagselektrode (110); dadurch gekennzeichnet, dass alle Sprühspitzen (125) in einer Ebene liegend an der Rohrsprühelektrode (120) angeordnet sind, die Rohrsprühelektrode (120) derart in der wabenförmigen Niederschlagselektrode (110) angeordnet ist, dass die Ebene der Sprühspitzen (125) parallel zu zwei gegenüberliegenden parallelen Seiten (112, 114) des wabenförmigen Querschnitts verläuft; und die zwei gegenüberliegenden Seiten (112, 114) des wabenförmigen Querschnitts, welche parallel zu der Ebene der Sprühspitzen (125) angeordnet sind, zumindest näherungsweise um die doppelte radiale Länge (2L) einer der Sprühspitzen verlängert sind, gegenüber den übrigen Seiten (113, 115) des wabenförmigen Querschnitts der Niederschlagselektrode (110).
Elektrofilter (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die doppelte Länge (2L) einer der Sprühspitzen und damit die Verlängerung der zu der Erstreckung der Sprühspitzen parallelen Seiten (112, 114) des wabenförmigen Querschnitts ca. 115 mm beträgt.
Elektrofilter (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Gassenabstand d zwischen den beiden parallelen Seiten (112, 114) des wabenförmigen Querschnitts, welche parallel zu der Ebene der Sprühspitzen (125) angeordnet sind, gilt: d > 250 mm, vorzugsweise d = 400mm.
Elektrofilter (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrofilter (100) ein Bündel (135) aus einer Vielzahl der Niederschlagselektroden mit den jeweils verlängerten Seiten ihres wabenförmigen Querschnitts aufweist, wobei eine maximale Anzahl der Niederschlagselektroden mit dem verlängerten wabenförmigen Querschnitt ohne Abstand aneinanderliegend innerhalb eines Gehäuses (140) mit beispielsweise kreisförmigem Querschnitt angeordnet ist.
Elektrofilter (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederschlagselektroden (110) an ihren einen Enden an den Gaseintritt und an ihren anderen Enden an den Gasaustritt des Elektrofilters angeschlossen sind.
Elektrofilter (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine rohrförmige Niederschlagselektrode (110) senkrecht angeordnet ist und die Rohrsprühelektrode (120) senkrecht in der Niederschlagselektrode geführt ist zum senkrechten Durchströmen der Niederschlagselektrode mit dem zu reinigenden Gas.
Elektrofilter (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederschlagselektroden (110) elektrisch geerdet und mechanisch feststehend verankert sind; die Rohrsprühelektroden (120) jeweils an ihrem einen Ende elektrisch an die Energieversorgungseinrichtung (130) angeschlossen, mechanisch fest beabstandet aufgehangen und in die Niederschlagselektroden eingehangen sind; und die Rohrsprühelektroden (120) gruppenweise, beispielsweise jeweils drei der Rohrsprühelektroden, in jeweils benachbarten der wabenförmigen Niederschlagselektroden an ihren dem Elektroanschluß gegenüberliegenden Enden auf Abstand mechanisch fest miteinander verbunden sind.