DE1457073B2 - Elektroabscheider mit einer steuerbaren Vorrichtung für die Zugabe von Mitteln zur Vorbehandlung der Staubgase - Google Patents
Elektroabscheider mit einer steuerbaren Vorrichtung für die Zugabe von Mitteln zur Vorbehandlung der StaubgaseInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektroabscheider mit einer steuerbaren Vorrichtung für die
Zugabe von Mitteln zur Vorbehandlung der Staubgase und einer Steuervorrichtung für die an den Elektroden
liegende größtmögliche Spannung bei minimaler Energiezufuhr, wobei die Steuervorrichtungen
von beim Abscheider auftretenden elektrischen Größen beeinflußt werden.
Bei der elektrostatischen Abscheidung von Verunreinigungen, wie Staub od. dgl., aus Gasen kann
unter der Wirkung der Eigenschaften der abzuscheidenden Partikeln der Wirkungsgrad des Abscheiders
erheblich verschlechtert werden. Dieser nachteiligen Wirkung zu begegnen sind bereits verschiedene Vorrichtungen
und Verfahren bekanntgeworden, bei denen zur Vorbehandlung der Staubgase sogenannte
Konditionierungsmittel diesen Gasen zugesetzt werden, mit deren Hilfe ein hoher Wirkungsgrad bei
Abscheidung innerhalb des Elektroabscheiders aufrechterhalten werden kann oder zumindest nicht wesentlich
abnimmt. Ein bekanntes derartiges Verfahren (USA.-Patentschrift 1909 825) arbeitet hierbei
derart, daß die von Staubpartikeln od. dgl. in einem Elektroabscheider zu reinigenden Gase vor Eintritt
in die Abscheidekammer mit einem entsprechenden Feuchtigkeitsgehalt beaufschlagt werden. Neben einer
Änderung des Feuchtigkeitsgehalts ist auch eine Steuerung der Temperatur des Gases möglich. Die
bekannten Verfahren zur Anfeuchtung des zu reini-. genden Gases arbeiten mit verschiedenartig ausgebildeten
Kammern, die dem Elektroabscheider vorgeschaltet sind, wobei die Zuführung an Feuchtigkeitsmitteln,
etwa Wasserdampf, von dem den Abscheidungskammern zugeführten elektrischen
Strom abhängig ist, und zwar derart, daß die Feuchtigkeit dann herabgesetzt wird, wenn der Strom ansteigt
und umgekehrt.
Auch ist es bekannt (britische Patentschrift 932 895), als Mittel zur Vorbehandlung der Staubgase
Schwefeltrioxid zu verwenden. Ein derartiges bekanntes Verfahren reinigt Abgase, die vorzugsweise
einen hohen Schwefelgehalt besitzen, von Industriebetrieben, indem die Abgase, bevor sie
einem elektrostatischen Abscheider zugeführt werden, in einer Brennkammer unter Zugabe von Sauerstoffüberschuß verbrannt werden. Die Abscheidung der
Staubpartikeln in den Abgasen wird durch die Anwesenheit von Schwefeltrioxid erleichtert.
Allein die Vorbehandlung der in einem elektrostatischen Abscheider zu reinigenden Gase vermittels
Zugabe von entsprechenden Konditionierungsmitteln löst jedoch die bei derartigen Abscheidern auftretenden
Schwierigkeiten nicht. Der Wirkungsgrad der Abscheider muß vielmehr auch noch durch die Steuerung
der Zufuhr des Stromes und/oder die jeweilige Wahl der zwischen den Elektroden abfallenden
Spannung geregelt werden, um eine möglichst günstige Abscheidung zu erzielen.
In diesem Zusammenhang ist eine Steuervorrichtung bekannt (USA'.-Patentschrift 2 864 456), die den
Potentialabfall an den Elektroden in Abhängigkeit von der Zugabe an Konditionierungsmitteln steuert.
Wahlweise kann neben spannungsabhängiger Steuerung der Zufuhr an den genannten Mitteln auch eine
ftromabhängige Steuerung vorgenommen werden.
Nach einer weiteren bekannten Vorrichtung wird die automatische Spannungsregelung des Elektroabscheider»
über einen im Speisungskreis desselben liegenden Transformator bzw. über dessen Primäroder
Sekundärwicklungen in Rückkopplung bewirkt. Bei diesen bekannten Spannungsregelungen wird
Wert auf eine unter allen Abscheidungsbedingungen konstant bleibende Abscheid ungsmenge pro Zeiteinheit
gelegt.
Weiter ist ein Verfahren zur Betriebsregelung von Elektroabscheideranlagen mittels Relais bekannt
(deutsche Patentschrift 630 839), wobei sich dieses
ίο dadurch kennzeichnet, daß nach Ermittlung des
Optimums der Energieaufnahme des betreffenden Elektroabscheiders diese Energieaufnahme nachfolgend mittels eines Wattmeterrelais geregelt wird. Die
Abscheidesteuerung wird damit derart vorgenommen, daß die Energiezufuhr zu dem Abscheider konstant
gehalten wird. Bei allen diesen bekannten Vorrichtungen und Verfahren zur Elektroabscheidung von
Staubpartikeln od. dgl. aus Gasen, wird zur Steuerung des Abscheiders entweder die Spannung oder der
Strom geregelt. Die getrennten Strom- und/oder Spannungssteuervorrichtungen bieten für sich jedoch
keine optimale Energiesteuerung in Abhängigkeit von den Abscheidungen des Elektroabscheiders, so daß
wertvolle Energie in dem Elektroabscheider durch nicht maximale Speisung desselben verloren gehen
kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen hohen Abscheidewirkungsgrad bei größtmöglicher
Spannung an den Elektroden und kleinster Leistungszufuhr zu erreichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die elektrische Größe zur Steuerung der
Zugabe von Vorbehandlungsmitteln die dem Abscheider zugeführte Leistung ist, die mittels eines
Leistungsmessers über ein Ventil die Zuführungsgeschwindigkeit des in Vorratsbehältern gespeicherten
und über einen Verdampfer geleiteten Vorbehandlungsmittel derart steuert, daß eine annähernd
konstante Leistung dem Abscheider zugeführt wird.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in diesem Zusammenhang noch darin, daß als bekanntes
Konditionierungsmittel Schwefeltrioxid dem in den Elektroabscheider eintretenden Gas derart zugeführt
wird, daß die den Elektroden zugeführte Energie praktisch konstant ist.
Die erfindungsgemäße Kopplung der Energiezufuhr und der Zugabe eines bekannten Konditionierungsmittels
birgt gegenüber vergleichbaren bisher bekannten Verfahren wesentliche Vorteile in sich.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine praktisch konstante Energiezufuhr zu den Elektroden
bei geringstmöglichem Aufwand an Konditionierungsmitteln erreicht. Beispielsweise kann für eine optimale
Wirksamkeit des Elektroabscheiders, dessen Potentialdifferenz zwischen den Elektroden 50 kV sein
kann und dessen Stromfluß zwischen den Elektroden 120 Milliampere beträgt, die entsprechende Energiezufuhr
zu den Elektroden 6000 Watt betragen. Mit unüblichen und ungünstigen Eigenschaften des Staube*
und ohne Steuerung der Potentialdifferenz braucht die Elektrodenpotentialdifferenz nur 20 kV bei einem
Strom von 300 Milliampere zu betragen, und zwar in Übereinstimmung mit einer Energiezufuhr von
6000 Watt. In diesem Falle zeigt es sich, daß eine Änderung der Energiezufuhr eine geringe Änderung
der Elektrodenpotentialdifferenz bewirkt, und zwar über einen weiten Bereich, und daß für die Steuerung
des Abscheiders zur Erhaltung einer annähernd
3 4
maximalen Elektrodenpotentialdifferenz für einen an- nung G den Transformator VR so ein, daß die
nähernd minimalen Energieeintritt auf dieser Poten- Potentialdifferenz über die Niederspannungsseite des
tialdifferenz die Elektrodenpotentialdifferenz an- Transformators TR so lange zunimmt, wie sich eine
nähernd auf 20 kV zurückbleibt, während der Strom wesentliche Zunahme der Potentialdifferenz zwischen
nur 50 Milliampere beträgt, und zwar bezüglich einer 5 den Elektroden E0, Ec ergibt. Die Steueranordnung C
Energiezufuhr von 1000 Watt. Mit einem anderen ermöglicht jedoch nicht eine Zunahme der Potential-
Staub und ebenfalls ungünstigen Eigenschaften und differenz an der Niederspannungsseite über einen
im Falle der Steuerung der Potentialdifferenz kann Punkt hinaus, bei dem die Potentialdifferenz an den
eine Elektrodenpotentialdifferenz von 50 kV mit Elektroden abzufallen beginnt oder praktisch kon-
einem Strom von 20 Milliampere erhalten werden, io stant wird.
wobei wiederum die entsprechende Energiezufuhr Der Leistungsmesser W ist in Serie mit der Nieder-1000
Watt beträgt. Irgendeine Vergrößerung des Spannungsseite des Transformators TR geschaltet,
Energiezuflusses würde die Verringerung der Elek- mißt die den Elektroden En, Ec zugeführte Energie
trodenpotentialdifferenz bewirken. In jedem Fall kann und.kann ein entsprechendes Signal geben, das.dem
zur Korrektur des entgegengesetzten Effektes das 15 Relais R zugeführt wird, das so angeordnet ist, daß
Konditionierungsmittel zugeführt werden, um das das motorische Ventil V auf Grund des Signals beOptimum
von 50 kV und 120 Milliampere bei tätigt wird. Wenn der konstante, zuvor eingestellte
6000 Watt zu erhalten. Wert der zugeführten Energie, der sich z. B. auf etwa
Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausfüh- 6000 W belaufen kann, ohne Anwenden von SO.,
rungsform der Erfindung, und es bedeutet 20 erhalten werden kann, wird das Ventil V geschlossen
F i g. 1 ein elektrisches Schaltdiagramm für die und kein SO3 in den Kamin 20 eingeführt. Wenn
Steuervorrichtungen, jedoch die Energie unter den zuvor eingestellten Wert
Fig. 2 eine Teilansicht des Elektroabscheiders. abfällt, beginnt sich das Ventil V zu öffnen, setzt den
Die Anlage weist einen Elektroabscheider P und Öffnungsvorgang fort, bis die Energie diesen Wert
eine Vorrichtung für das Steuern desselben auf. Diese 35 erreicht, und beginnt sich sodann wiederum zu
Vorrichtung enthält eine Steueranordnung C, durch schließen. Dieser Arbeitszyklus wird wiederholt, und
die eine praktisch größte Potentialdifferenz zwischen die zugeführte Menge an SO3 erfährt eine demden
Entladungselektroden Ευ und den geerdeten entsprechende Veränderung. Das Ventil V ist so an-Sammelelektroden
Ec des Abscheiders aufrecht- geordnet, daß sich dasselbe langsam öffnet und
erhalten wird und bei einer praktisch geringstmög- 30 schließt, und zwar entweder mit konstanter Geliehen
zugeführten Energie zu den Elektroden E0, schwindigkeit oder in einer Reihe gleich schneller
Ec sowie eine Anordnung (F i g. 2) für die Zufuhr Arbeitsschritte. Das Ventil kann z. B. 30 Minuten
von SO3, durch die SO3-GaS einem Kamin 20 züge- benötigen, um sich kontinuierlich von einer vollführt
wird, durch den das mit Staub beladene Gas auf ständig geöffneten in eine vollständig geschlossene
seinem Weg zu dem Abscheider P bei dem Betrieb 35 Lage zu bewegen.
der Anlage hindurchtritt. Die Anordnung für die Zu- Die Anordnung für das Zuführen des SO3 (F i g. 2)
fuhr des SO3 enthält eine Vorrichtung, die dazu dient, weist zwei Vorratsbehälter 30 a, 30 b für stabilisiertes
die Zuführungsgeschwindigkeit des SO3 zu steuern, flüssiges SO3 und einen Verdampfer 60 auf. Die Vor-
so daß die den Elektroden E0, Ec zugeführte Energie ratsbehälter 30a, 30 & sind jeweils mit einer Leitung
auf einem praktisch konstanten, zuvor eingestellten 40 11 verbunden, die zu dem Verdampfer 60 führt, und
Wert gehalten wird. Die Vorrichtung weist einen jeweils mit einem Auslaßventil 31a, 316 versehen,
Leistungsmesser W, ein Relais R und ein motorisch so daß man flüssiges SO3 in die Leitung 11 von einem
betätigtes Ventil V auf. Vorratsbehälter aus fließen lassen kann, während
Die Steuereinrichtung weist einen Spannungs- der andere Behälter erneut gefüllt wird. Das Ventransformator
TR auf, dessen Niederspannungsseite 45 til V ist in der Leitung 11 vorgesehen. Ein weiteres
mit einer Wechselspannungsqüelle M über einen der Ventil 40 ist ebenfalls in dieser Leitung angeordnet,
Spannungsregelung dienenden Einspulen-Transfor- um so die mögliche Zuführungsgeschwindigkeit des
mator VR verbunden ist; die Hochspannungsseite ist SO3 in den Kamin 20 in dem Fall zu begrenzen, daß
über einen rotierenden Gleichrichter RR, einen plötz- sich das Ventil V übermäßig auf Grund von Fehlern
liehe Spannungsanstiege unterdrückenden Wider- 50 in den elektrischen Schaltkreisen öffnet. Von dem
stand Rc und Erdung mit den Elektroden E0, Ec ver- Ventil V aus führt die Leitung 11 über einen Durchbunden,
flußmesser 32 zu einem Überlaufgehäuse 33 des Ver-
Der Transformator VR ist durch die Steueranord- dampfers 60, wobei dieses Gehäuse 33 über eine Leinung
C steuerbar, wodurch die Potentialdifferenz tung 34 mit dem Innern einer kegelförmigen Kammer
zwischen den Elektroden E0, Ec gesteuert wird. Die 35 35 verbunden ist. In dem unteren Teil der Kammer
Steueranordnung C entspricht der in der britischen 35 ist ein Abzugshahn 29 vorgesehen.
Patentschrift 859 784 beschriebenen Steueranord- Die Leitung 34 ist von einem Heizelement 36 und nung. die Kammer 35 von einem Heizelement 38 umgeben. ■ Ein Spannungsteiler mit Widerständen RB, Rs liegt Bei dem Betrieb der Vorrichtung wird stabilisiertes zwischen den Elektroden E0, Ec, und die Potential- 60 flüssiges SO3 in der Leitung 34 verdampft, und wenn differenz über den Widerstand Rs gibt ein Signal an nicht verdampfte Flüssigkeit in die Kammer 35 gedie Steueranordnung C ab, das proportional der langt, wird sie vollständig in ihr verdampft.
Potentialdifferenz zwischen den Elektroden E0, Ec Von der Kammer 35 führt eine Leitung 17 zu ist. Ein Stromtransformator CT ist in Serie mit der einem Verteiler 18, der mit Abzweigrohren 19 ver-Niederspannungsseite des Transformators TR ge- 65 sehen ist, die in den Kamin 20 hineinragen. Jedes schaltet und führt der Steueranordnung C ein Strom- Abzweigrohr 19 besitzt eine Vielzahl von in gleichem signal zu. gegenseitigem Abstand angeordneten Verteilungs-
Patentschrift 859 784 beschriebenen Steueranord- Die Leitung 34 ist von einem Heizelement 36 und nung. die Kammer 35 von einem Heizelement 38 umgeben. ■ Ein Spannungsteiler mit Widerständen RB, Rs liegt Bei dem Betrieb der Vorrichtung wird stabilisiertes zwischen den Elektroden E0, Ec, und die Potential- 60 flüssiges SO3 in der Leitung 34 verdampft, und wenn differenz über den Widerstand Rs gibt ein Signal an nicht verdampfte Flüssigkeit in die Kammer 35 gedie Steueranordnung C ab, das proportional der langt, wird sie vollständig in ihr verdampft.
Potentialdifferenz zwischen den Elektroden E0, Ec Von der Kammer 35 führt eine Leitung 17 zu ist. Ein Stromtransformator CT ist in Serie mit der einem Verteiler 18, der mit Abzweigrohren 19 ver-Niederspannungsseite des Transformators TR ge- 65 sehen ist, die in den Kamin 20 hineinragen. Jedes schaltet und führt der Steueranordnung C ein Strom- Abzweigrohr 19 besitzt eine Vielzahl von in gleichem signal zu. gegenseitigem Abstand angeordneten Verteilungs-
Bei dem Betrieb der Anlage regelt die Steueranord- öffnungen 50 gleichen Querschnitts. Die Abzweig-
leitungen 19 liegen in Richtung des Gasflusses durch den Kaman 20. Beim Betrieb wird heiße trockene
Luft in die Leitung 17 über die Zufuhrleitung 24 und eine ein Heizelement 23 enthaltende Kammer 22 und
die Ausströmleitung 21 eingeführt. In der Ausströmleitung 21 ist ein Ventil 27 vorgesehen. Trockenes
SO:!-Gas wird in der Leitung 17 mit der zugeführten
trockenen Luft gemischt, und das Gemisch fließt durch den Verteiler 18 in die Abzweigleitungen 19
und tritt durch die Öffnungen 50 in den Kamin aus. to Die SO3-Konzentration des Gemisches wird unter
12,5 % gehalten. Die in den Kamin 20 eingeführte SO.,-Menge belauft sich üblicherweise auf nicht mehr
als'50 Teile SO3 auf 1000 000 Teile Gas. Üblicherweise
werden bei Verwendung von britischen Kohlen 3 bis 25 Anteile benutzt.
Es können verschiedene Abwandlungen der Anlage, vorgesehen werden. So werden bei bestimmten
abgewandelten Ausführungsformen der Anlagen die folgenden Abänderungen entweder einzeln oder zusammen
ausgeführt:
a) Der Transformator VR wird durch einen sättigungsfähigen Transduktor ersetzt.
b) Der rotierende Gleichrichter RR wird durch einen statischen Selen- oder Silicium-Gleichrichter
ersetzt.
c) Der Leistungsmesser W in Serie mit der Niederspannungsseite
des Transformators TR wird durch einen Leistungsmesser in Serie mit der Hochspannungsseite des Transformators ersetzt.
d) Die Steuerung für die Potentialdifferenz wird in der Weise ausgeführt, wie es im allgemeinen in
der britischen Patentschrift 832 342 beschrieben ist.
Claims (2)
1. Elektroabscheider mit einer steuerbaren Vorrichtung für die Zugabe von Mitteln zur Vor-
. behandlung der Staubgase und einer Steuervorrichtung für die'an den Elektroden liegende
größtmögliche Spannung bei minimaler Energiezufuhr, wobei die Steuervorrichtungen von beim
Abscheider auftretenden elektrischen Größen beeinflußt werden, dadurch gekennzeichnet,
daß die elektrische Größe zur Steuerung der Zugabe von Vorbehandlungsmitteln die dem
Abscheider zugeführte Leistung ist, die mittels eines Leistungsmessers (W) über ein Ventil (F)
die Zuführungsgeschwindigkeit des in Vorratsbehältern (30 a, 30 b) gespeicherten und über
einen Verdampfer (60) geleiteten Vorbehandlungsmittels derart steuert, daß eine annähernd
konstante Leistung dem Abscheider zugeführt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als bekanntes Konditionierungsmittel
Schwefeltrioxid dem in den Elektroabscheider eintretenden Gas derart zugeführt wird, daß die den Elektroden zugeführte Energie
praktisch konstant ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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