DE10334348A1

DE10334348A1 - Niederschlagsrohre für Nasselektrofilter

Info

Publication number: DE10334348A1
Application number: DE2003134348
Authority: DE
Inventors: Jürgen Scharkowski
Original assignee: Steuler Industriewerke GmbH
Current assignee: Steuler Industriewerke GmbH
Priority date: 2003-07-28
Filing date: 2003-07-28
Publication date: 2005-03-03
Also published as: WO2005011870A2; WO2005011870A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Niederschlagsrohr (1) für Nasselektrofilter, insbesondere zur Abscheidung von Stäuben oder Gasen aus Gasgemischen. Innerhalb des Niederschlagsrohres befindet sich eine im wesentlichen koaxial verlaufende Elektrode (6), wobei das Niederschlagsrohr (1) eine aus Kunststoff bestehende Rohrwandung (1a) und eine aus leitfähigem Kunststoff bestehende Rohrinnenschicht (1b) aufweist. Das erfindungsgemäße Niederschlagsrohr ist vor Verbrennungen geschützt, auch wenn der Strompfad einer Waschflüssigkeit, insbesondere bei der kritischen Anströmung von unten nach oben, temporär abbricht, und ermöglicht einen störungsfreien Betrieb des Nasselektrofilters.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Niederschlagsrohre für Nasselektrofilter zum Herausfiltern von Stäuben bzw. Aerosolen oder unerwünschten Gasen, insbesondere Abgase, aus Gasgemischen.

Nasselektrofilter bestehen vorzugsweise aus einem Bündel einzelner Niederschlagsrohre die an den Wänden verbundenen sind. Die Niederschlagsrohre bestehen vorzugsweise aus Kunststoff, wobei in deren Mitte in koaxialer Richtung eine Elektrode verläuft. Beim Betrieb des Filters werden zur Abscheidung aus dem im Niederschlagsrohr in Axialrichtung fließenden Gasstrom die Innenwände der Niederschlagsrohre mit einer fließend elektrisch leitfähigen Flüssigkeit benetzt, die als Strompfad dient. Zwischen der Elektrode und der Wand des Rohres wird durch Anlegen einer Hochspannung ein starkes elektrisches Feld ausgebildet. Dies bewirkt eine Ionisation der unerwünschten Gase, wie z.B. Abgase, bzw. eine Aufladung der Staubpartikel, so dass diese den elektrischen Feldlinien folgend zu den Rohrwänden wandern. Dort werden die unverwünschten Abgase durch Ionisation bzw. Flüssigkeitströpfchen oder im Gasstrom befindliche Feststoffteilchen durch Aufladung abgeschieden und über die Rohrenden nach außen abtransportiert. Wird dieser Ladungstransport unterbrochen, etwa durch Abreißen des Flüssigkeitsstroms an den Rohrenden, so kann es zu die Rohre beschädigenden, elektrischen Durch- oder Überschlägen kommen. Bekannte Nasselektrofilter weisen daher an den Rohrenden Einrichtungen zur Erdung der Rohre auf.

Im Normalfall kann sichergestellt werden, dass die Rohre gleichmäßig mit der elektrisch leitfähigen Waschflüssigkeit benetzt sind und ein Strompfad vorhanden ist. Betriebserfahrungen haben jedoch gezeigt, dass bei Schwankungen des Gas-Stroms, der -Zusammensetzung oder -Menge die Niederschlagsrohre partiell abtrocknen können und dadurch starke Verbrennungen der Rohre auftreten können. Besonders empfindlich sind die Rohre bei einer Gaseinströmung von unten nach oben, da durch die sehr gute Abscheidung die Rohre zwangsläufig im oberen Bereich trocken werden können. Die Verwendung elektrisch gut leitfähiger Werkstoffe, wie Metalle, für die Herstellung der Niederschlagsrohre scheidet aufgrund der elektrochemischen Korrosion, die durch die Waschflüssigkeit hervorgerufen wird, aus. Die Verwendung korrosionsbeständiger Metalle, wie die Edelmetalle Gold oder Platin, ist aus wirtschaftlicher Sicht nicht sinnvoll.

Schwermetalle, wie Blei, sind neben der Herstellung vor allem bei der Entsorgung von Altlasten problematisch. Die Verwendung von Kunststoffrohren mit elektrisch leitenden Eigenschaften ist ebenfalls problematisch, da diese Rohre sehr stark verminderte mechanische Eigenschaften aufweisen, die eine selbsttragende Konstruktion nur in sehr begrenztem Umfang gestatten.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei den oben beschriebenen Betriebszuständen, d.h. wenn der Strompfad der Waschflüssigkeit temporär abbricht, die Rohre vor Verbrennungen zu schützen und einen störungsfreien Betrieb des Filters, insbesondere bei der kritischen Anströmung von unten nach oben zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.

Bei der Lösung geht die Erfindung von dem Grundgedanken aus, den temporär abgebrochenen Flüssigkeits-Strompfad durch eine leitende Oberfläche im Rohrinneren aufrecht zu erhalten. Hierzu werden die Rohrinnen-flächen mit einer elektrisch leitfähigen Kunststoffschicht versehen, die im Fall eines Abtrocknens der Oberfläche temporär die Aufgabe des Strompfades übernimmt. Da auch leitfähiger Kunststoff einen relativ hohen Flächenwiderstand (10⁴ bis 10⁶ Ohm) aufweist, kann auf die bereits bekannte gut leitende Graphit- oder Platin-Erdung zur Stromableitung nicht verzichtet werden. Die Niederschlagsrohre weisen vorzugsweise einen symmetrischen Querschnitt auf, wodurch sich ein annähernd symmetrisches elektrisches Feld um die koaxial im Rohr angebrachten Elektrode ausbilden kann. Der Querschnitt ist vorzugsweise n-eckig oder rund.

Die Rohraußenwandung der Niederschlagsrohre kann beispielsweise im Extrusionsverfahren hergestellt werden und mit einer elektrisch leitenden Rohrinnenschicht beschichtet werden. Vorzugsweise werden die Rohraußenwandung und die elektrisch leitenden Rohrinnenschicht im kostengünstigen und effizienten Co-Extrusionsverfahren, d.h. die Fertigung zweier Rohren in einem Arbeitsgang hergestellt, wobei die Außenseite des leitenden mit der Innenseite des nichtleidenden Rohres flächig miteinander verschweißt ist und so im Verbund ein Niederschlagsrohr bilden. Die äußere tragende Schicht wird aus nicht-leitendem Kunststoff (z.B. Polypropylen) hergestellt, welcher sehr gute mechanische Eigenschaften aufweist. Die dünne Rohrinnenschicht aus leitendem Kunststoff (z.B. Polypropylen mit leitenden Verunreinigungszusätzen) weist einen Flächenwiderstand im Bereich von 10³ bis 10⁶ Ohm auf.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Erfindung soll jedoch durch die nachfolgenden Beispiele nicht beschränkt werden, und zahlreiche Modifikationen sind innerhalb des Umfangs der Erfindung denkbar.
Es zeigen:
1 einen Längsschnitt zweier benachbarter Niederschlagsrohre, die mit einer Graphitbrücke verbunden sind; gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
2 einen Längsschnitt ähnlich 1, jedoch eine Verbindung benachbarter Rohre mittels Graphitklemmstück, an den Rohrenden, gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform; und
3a die Aufsicht bzw.
3b die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Erdungsplatte mit Klemmringen.
Gemäß 1 weisen die Niederschlagsrohre 1 eine Rohrwandung 1a, aus nicht bzw. schlecht leitendem Kunststoff wie z.B. Polypropylen und eine leitende Rohrinnenschicht 1b, auf. In die Rohrwandungen 1a der einzelnen Niederschlagsrohre sind an mindestens einem vorzugsweise in der Nähe der beiden Rohrenden, mindestens eine vorzugsweise mehrere Graphitscheiben 2 formschlüssig eingebettet, die mit der Rohrinnenschicht 1b und somit mit dem Flüssigkeitsfilm in elektrisch leitenden Kontakt kommen. Durch die formschlüssige Einbettung sind die Graphitscheiben gegen mechanische Beschädigungen weitgehend geschützt. Um jedes Niederschlagsrohr sind mindestens eine, vorzugsweise zwei umlaufende Graphitfolien 3a in der Rohrhöhe, in der die Graphitscheiben sich befinden, angebracht, um mehrere eingelegte Graphitscheiben 2 elektrisch leitend zu verbinden. Die elektrisch leitende Verbindung zweier benachbarter Rohre erfolgt mittels der zwischen den Graphitfolien benachbarter Rohre angebrachter Verbindungsscheiben 4a. Zur Ausbildung des elektrischen Feldes im Inneren der Niederschlagsrohre, wird eine Hochspannung HV an eine im wesentlichen koaxial zum Rohr verlaufende Elektrode 6 angelegt, während die Rohrinnenseiten über die Verbindungsscheiben 4a gemeinsam über eine Stromableitung 5 geerdet sind.
2 zeigt einen Querschnitt entsprechend der 1, jedoch eine andere Ausführungsform der elektrisch leitenden Verbindung benachbarter Rohre. Die leitenden Rohrinnenschichten 1b benachbarter Rohre sind über elektrisch leitende Klemmstücke 4b, die an den Rohrenden angebracht sind, verbunden. Eine gemeinsame Stromableitung zur Erdung 5 erfolgt über die Rohrplatten 3b, die elektrisch leitend mit den Klemmstücken 4b verbunden sind. Weiterhin ist eine Verbindung benachbarter Klemmstücke mit leitenden Verbindungselementen möglich.
3a bzw. 3b zeigt eine Variante der vorstehend beschriebenen Ausführungsform bei der die Klemmstücke 4b durch Klemmringe ersetzt sind. Die Aufsicht 3a und dazugehörige Seitenansicht 3b zeigt die elektrisch leitenden Klemmringe 7 die einen Außendurchmesser aufweisen, der dem Innendurchmesser der Niederschlagsrohre entspricht. Die Klemmringe 7 sind auf einer gelochten Erdungsplatte 8 elektrisch leitend angebracht. Der Durchmesser der Löcher bzw. Bohrungen der Erdungsplatte 8 entspricht im wesentlichen dem Innendurchmesser der Niederschlagsrohre. Die Niederschlagsrohre werden an mindesten einem Rohrende, vorzugsweise an beiden Rohrenden mit jeweils einer gemeinsamen Erdungsplatte verbunden. Die Niederschlagsrohre werden hierzu über die entsprechenden Klemmringe gesteckt, die elektrisch leitend mit den Rohrinnenseiten verbunden sind. Eine gemeinsame Erdung aller Innenseiten der Niederschlagsrohre erfolgt über die gemeinsame gelochte Erdungsplatte 8.

Claims

Niederschlagsrohr (1) für Nasselektrofilter, insbesondere zur Abscheidung von Stäuben oder Gasen aus Gasgemischen, mit einer innerhalb des Niederschlagrohres im wesentlichen koaxial verlaufenden Elektrode (6), wobei das Niederschlagsrohr (1) eine aus Kunststoff bestehende Rohrwandung (1a) und eine aus leitfähigem Kunststoff bestehende Rohrinnenschicht (1b) aufweist.
Niederschlagsrohr nach Anspruch 1, wobei die Rohrwandung (1a) vorzugsweise aus schlecht leitendem bzw. nichtleitendem Kunststoff besteht.
Niederschlagsrohr nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Querschnitt des Rohres axialsymmetrisch und vorzugsweise rund oder n-eckig ist.
Niederschlagsrohr nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Rohrwandung (1a) durch Extrusion hergestellt ist.
Niederschlagsrohr nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei die Rohrwandung (1a) und die Rohrinnenschicht (1b) im Co-Extrusionsverfahren gefertigt sind.
Niederschlagsrohr nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die mechanische Stabilität des Kunststoffs der leitenden Rohrinnenschicht (1b) geringer ist als die des Kunststoffs der Rohrwandung (1a).
Niederschlagsrohr nach einem der vorgenannten Ansprüche, mit a) mindestens einer, vorzugsweise mehreren Graphitscheiben (2) die in der Nähe mindestens eines Rohrendes, vorzugsweise an beiden Rohrenden, in die Rohrwandung (1a) formschlüssig eingelegt sind und elektrisch leitenden Kontakt mit der Rohrinnenschicht (1b) aufweisen, und b) einer, bzw. zwei um die Rohrwandung außen umlaufenden Graphitfolie(n) (3a) die vorzugsweise in der Rohrhöhe angebracht ist bzw. sind, in der die Graphitscheiben angelegt sind, wobei die Graphitfolien (3a) mit mehreren Graphitscheiben elektrisch leitend verbunden sind.
Niederschlagsrohrbündel bestehend aus mehreren Niederschlagsrohren nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Niederschlagsrohrbündel nach Anspruch 8, wobei die leitenden Rohrinnenschichten (1b) mehrerer, vorzugsweise aller Niederschlagsrohre (1) leitend miteinander verbunden sind.
Niederschlagsrohrbündel nach Anspruch 8 oder 9, wobei die leitende Rohrinnenschicht (1b) der Niederschlagsrohre (1) an mindestens einem Ende des Niederschlagrohres geerdet ist.
Niederschlagsrohrbündel nach Anspruch 8, 9 oder 10, soweit direkt oder indirekt abhängig von Anspruch 7, wobei mindestens eine Verbindungsscheibe (4a) die Graphitfolien (3a) zweier benachbarter Rohre elektrisch leitend miteinander verbindet.
Niederschlagsrohrbündel nach Anspruch 8, 9, 10 oder 11, soweit direkt oder indirekt abhängig von Anspruch 7, wobei die Verbindungsscheiben (4a) über eine Stromableitung (5) geerdet sind.
Niederschlagsrohrbündel nach Anspruch 8, 9 oder 10, wobei mindestens ein leitfähiges Klemmstück (4b) welches an mindestens einem, vorzugsweise an beiden Rohrenden der Niederschlagsrohre (1) angebracht ist, die leitenden Rohrinnenschichten (1b) mindestens zweier benachbarter Rohre elektrisch leitend verbindet.
Niederschlagsrohrbündel nach Anspruch 8, 9, 10 oder 13, wobei eine leitende Rohrplatte (3b) elektrisch leitend mit einem Klemmstücke (4b) verbunden ist und über eine Stromableitung (5) geerdet ist.
Niederschlagsrohrbündel nach Anspruch 8, 9 oder 10, mit a) Klemmringen (7), deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser der Niederschlagsrohre (1) entspricht, und b) mindestens einer gelochten, geerdeten Erdungsplatte (8), auf der die Klemmringe (7) leitend angebracht sind, wobei die Rohrinnenschichten (1b) der Niederschlagsrohre (1) über die Klemmringe (7) miteinander elektrisch leitend verbunden sind.