DE19542172A1

DE19542172A1 - Electrostatic device to separate particles, aerosols or drops

Info

Publication number: DE19542172A1
Application number: DE1995142172
Authority: DE
Inventors: Dumitru Dr Ing Cucu
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1995-10-31
Publication date: 1997-05-07

Abstract

Device to electrostatically separate particles, aerosols or drops has an ioniser with earthed plates and discharge electrodes, and with alternating electric potential. At least one section of the edges of the ioniser plates (3) and / or the collector plates (5,6) has a cover (7) to reduce the electric field line concentration, which is made of a material of specific electrical resistance of 10<2> - 10<7> OMICRON cm.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abschei dung von Partikeln, Aerosolen oder Tropfen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to a device for separation formation of particles, aerosols or drops after Preamble of the main claim.

Elektrostatische Abscheider, insbesondere zweistufige Abscheider, sind allgemein bekannt und sind bei spielsweise in der DE 33 05 514, DE 14 07 496 und der EP 0 265 451 beschrieben. Üblicherweise weist ein zweistufiger Abscheider eine Ionisierungsstufe oder Ionisator und eine Kollektorstufe oder Kollektor auf. Der Ionisator besteht beispielsweise aus geerdeten Platten und Entladungselektroden, die beispielsweise als unter hohem positivem Potential stehenden Drähten ausgebildet sind und die zwischen den Platten ange ordnet sind. Dem Ionisator ist die Kollektorstufe nachgeschaltet, die wiederum aus parallelen, im Bei spiel abwechselnd positiven und geerdeten Platten besteht. Die zu reinigende Luft, geladen mit Parti keln, Aerosolen oder Tropfen, strömt in den Ionisator ein. Durch die Konzentrierung der Feldlinien um die drahtförmigen Entladungselektroden, die auch Korona-Elektroden genannt werden, entsteht eine sehr dünne Schicht eines aus negativen und positiven Ladungsträ gern gebildeten Plasmas. Die negativen Ladungsträger in dem Plasma setzen sich nach ihrer Entstehung wie der auf der Entladungselektrode, die im beschriebenen Fall positiv ist, an, während die abgestoßenen posi tiven Ladungsträger in Richtung der geerdeten Ionisa torplatten wandern. Demzufolge entsteht zwischen den Platten des Ionisators ein Raum mit einer hohen Dich te an positiven Ionen. Ein durch den Luftstrom getra genes Partikel durchquert den Raum des Ionisators mit hoher Dichte an positiven Ionen, die sich an dem Par tikel ablagern, wodurch es positiv geladen wird.Electrostatic separators, especially two-stage Separators are well known and are part of for example in DE 33 05 514, DE 14 07 496 and EP 0 265 451. Usually indicates two stage separator one ionization stage or Ionizer and a collector stage or collector. The ionizer consists, for example, of earthed ones Plates and discharge electrodes, for example as wires with a high positive potential are formed and between the plates are arranged. The ionizer is the collector stage downstream, which in turn consists of parallel, in the case of play alternately positive and grounded plates consists. The air to be cleaned, loaded with parts aerosols or drops flows into the ionizer a. By concentrating the field lines around the wire-shaped discharge electrodes, which too Corona electrodes are called, creates a very thin Layer one of negative and positive charge carriers like educated plasma. The negative charge carriers settle in the plasma after their formation that on the discharge electrode described in Case is positive, while the repelled posi tive charge carriers in the direction of the grounded Ionisa hiking door panels. As a result, arises between the Plates the ionizer a room with a high you of positive ions. A traced by the air flow Genes particle traverses the space of the ionizer high density of positive ions, which can be found on the par deposit the item, which will charge it positively.

Beim Einströmen in den Kollektor wird das positiv geladene Partikel in dem elektrischen Feld zwischen zwei Platten des Kollektors durch die Wirkung der coiumbischen Kräfte in Richtung einer geerdeten Plat te wandern, wo es sich absetzt. Demzufolge wird die Luft am Ausgang der Kollektorstufe von den verschmut zenden Partikeln befreit sein.When it flows into the collector, it becomes positive charged particles in the electric field between two panels of the collector by the effect of coiumic forces towards a grounded plat hike where it settles. As a result, the Air at the exit of the collector stage from the polluted emitting particles.

Bekanntlich erzeugt die Entladungselektrode bzw. Korona-Elektrode in dem Ionisator in der sie umhül lenden Plasmaschicht sowohl Ozon (O₃) als auch NO_x. Aber nicht nur allein diese Elektrode erzeugt diese unerwünschten schädlichen Stoffe, denn es findet an allen Kanten und Spitzen in der gesamten Struktur des Abscheiders, sowohl in dem Ionisator als auch in dem Kollektor, eine Korona-Entladung oder Teilentladung statt, da sich an ihnen die Feldlinien eines elektri schen Feldes mit einer jeweiligen Elektrode entgegen gesetzter Polarität oder anderem Potential konzen trieren, beispielsweise an zwei Kanten von sich ge genüberstehenden Platten unterschiedlicher Polarität oder anderem Potential, die üblicherweise auch kleine Radien haben. Da in dem elektrostatischen Abscheider sehr viele Kanten sowohl an den Ionisatorplatten als auch den Kollektorplatten existieren, das heißt eine große Länge vorhanden ist, an der Entladungen statt finden können, wird eine beträchtliche Menge von Ozon und NO_x und Ionen mit entgegengesetzter Polarität er zeugt. Dabei beschränken sich die Kanten nicht nur auf den äußeren Umfang der Platten, sondern die Plat ten selbst weisen Öffnungen auf.As is known, the discharge electrode or corona electrode produces both ozone (O₃) and NO _x in the ionizer in the plasma layer which envelops them. But not only this electrode alone produces these undesirable harmful substances, because there is a corona discharge or partial discharge on all edges and tips in the entire structure of the separator, both in the ionizer and in the collector, since the Concentrate field lines of an electric field with a respective electrode opposite polarity or other potential, for example on two edges of opposing plates of different polarity or other potential, which usually also have small radii. Since there are many edges in both the ionizer plates and the collector plates in the electrostatic precipitator, that is, there is a large length at which discharges can take place, a considerable amount of ozone and NO _x and ions of opposite polarity are generated. The edges are not only limited to the outer circumference of the plates, but the plates themselves have openings.

Neben der Erzeugung der unerwünschten Schadstoffe wird jedoch auch der Abscheidegrad verringert, da dieser in erheblichem Maße von der Höhe der unipola ren Ladung, im obigen Beispiel positiven Ladung des zu filtrierenden Partikels abhängig ist. Wenn in dem Ionisierungsraum beispielsweise die Plattenkanten negative, d. h. zu der Polarität der Entladungselek troden entgegengesetzte Ionen erzeugen, werden sich diese auf die Partikel oder in dem betreffenden Ioni sierungsraum ansetzen und so die positiven Ladungen der Partikel bzw. die positiven Ladungen in dem Ioni sierungsraum reduzieren, wodurch die Filterwirkung und damit der Abscheidegrad verringert wird. Darüber hinaus besitzen die negativen Ionen eine sehr viel größere Mobilität als die positiven, so daß ihre Wirksamkeit sehr viel höher ist als die der positi ven. Dies gilt nicht nur für den Ionisatorraum, denn auch an den Kanten der Kollektorplatten werden gleichfalls unerwünschte und unnötige negative Ionen erzeugt, wodurch ebenfalls die Filtrierungswirksam keit bzw. der Abscheidegrad vermindert wird. Bei ei nem bekannten elektrostatischen Abscheider des Typs Zelle können die Plattenkanten eine Gesamtlänge von beispielsweise 120-140 m erreichen. Eine Kante von solcher Länge, die entlädt, auch wenn es sich nur um eine Teilentladung handeln würde und nicht um eine Koronaentladung, erzeugt eine große Menge an Ionen, was die Erzeugung von Ozon und NO_x sowie eine Ver schlechterung des Abscheidegrades mit sich bringt.In addition to the generation of the undesirable pollutants, however, the degree of separation is also reduced, since this depends to a considerable extent on the amount of the unipolar charge, in the example above positive charge of the particle to be filtered. If, for example, the plate edges generate negative ions in the ionization space, ie electrodes which are opposite to the polarity of the discharge electrodes, they will attach to the particles or in the ionization space in question and thus reduce the positive charges of the particles or the positive charges in the ionization space , which reduces the filter effect and thus the degree of separation. In addition, the negative ions have a much greater mobility than the positive ions, so that their effectiveness is much higher than that of the positive ones. This applies not only to the ionizer chamber, because undesirable and unnecessary negative ions are also generated at the edges of the collector plates, which also reduces the filtration efficiency and the degree of separation. In a known cell type electrostatic precipitator, the plate edges can reach a total length of, for example, 120-140 m. An edge of such a length that discharges, even if it were only a partial discharge and not a corona discharge, generates a large amount of ions, which results in the generation of ozone and NO _x and a deterioration in the degree of separation.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur elektrostatischen Abscheidung zu schaffen, bei der die Menge von schädlichen Stoffen, wie Ozon oder NO_x, verringert und der Abscheidegrad verbessert wird.The invention is therefore based on the object of providing a device for electrostatic separation in which the amount of harmful substances, such as ozone or NO _x , is reduced and the degree of separation is improved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn zeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.This object is achieved by the kenn drawing features of the main claim in connection solved with the features of the generic term.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnah men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesse rungen möglich.By the measure specified in the subclaims Men are advantageous further training and improvements possible.

Erfindungsgemäß werden die Kanten der Ionisatorplat ten und/oder der Kollektorplatten sowie Spitzen, Ecken und dergleichen, die infolge der Feldlinienkon zentration elektrisch entladen könnten, mit einer Abdeckung versehen, durch die eine Änderung in der Aufteilung und Konzentration der elektrischen Feldli nien veranlaßt wird, wodurch die Möglichkeit der Ent stehung von Ladungsträgern an den Kanten, Spitzen und dergleichen, insbesondere bei geerdeten herabgesetzt wird. Die Abdeckung führt zu einer Vergrößerung der Radien der Kanten, was zu einer beträchtlichen Redu zierung der Koronaaktivität oder der Teilentladungen bei den Kanten beiträgt.According to the edges of the ionizer plate ten and / or the collector plates and tips, Corners and the like, which are due to the Feldlinienkon could discharge electrically with a Cover provided by a change in the Distribution and concentration of the electrical field nien is caused, whereby the possibility of Ent standing of load carriers at the edges, tips and the like, especially when grounded becomes. The cover increases the Radii of the edges, which leads to a considerable reduction decoration of corona activity or partial discharges contributes to the edges.

Durch die Anwendung der einfachen und wirtschaftli chen erfindungsgemäßen Technologie, die sehr kosten günstig ist, werden nicht nur die erzeugten Ozon- und NO_x-Mengen merkbar herabgesetzt, sondern auch der Abscheidegrad des Abscheiders nimmt erheblich zu. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß auch solche Abscheider erfindungsgemäß nachgerüstet werden können, die schon im Einsatz sind, so daß auch deren Abscheidegrad verbessert und die Erzeugung von Ozon verringert werden kann. Durch die Bedeckung der Kan ten mit einem Material zwischen 10²-10⁷ Ω cm fließen die auf die Abdeckung treffenden Ladungen ab. Auch werden die Entladungsfrequenzen zwischen den Kollek torplatten (und die Funkfrequenzstörungen) verrin gert, was zu einer Erhöhung des Abscheidegrades und einer beträchtlichen Verminderung der Brandgefahr führt.By using the simple and economical technology according to the invention, which is very inexpensive, not only are the amounts of ozone and NO _x noticeably reduced, but also the degree of separation of the separator increases considerably. Another advantage of the invention is that such separators can be retrofitted according to the invention that are already in use, so that their degree of separation can also be improved and the generation of ozone can be reduced. By covering the edges with a material between 10²-10⁷ Ω cm, the charges striking the cover flow away. The discharge frequencies between the collector plates (and the radio frequency interference) are reduced, which leads to an increase in the degree of separation and a considerable reduction in the risk of fire.

Ein exemplarisches Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung eines elektrostatischen Abscheiders mit der erfindungsgemäßen Ausbildung der Kanten und mit Kanten ohne Abdeckung, wobei die auf tretende Entladung durch Ladungsträger angedeutet wird.An exemplary embodiment is in the Drawing shown and is in the following Description explained in more detail. The only figure shows a schematic representation of an electrostatic Separator with the training of the invention Edges and with edges without a cover, the being on occurring discharge indicated by charge carriers becomes.

Der in der Figur dargestellte elektrostatische Ab scheider besteht, wie im stand der Technik, aus einem Ionisator 1 und einem Kollektor 2, wobei der Ionisa tor geerdete Ionisatorplatten 3 und zwischen den Io nisatorplatten 3 angeordnete drahtförmige Entladungs elektroden 4, die auf positiver Hochspannung liegen, aufweist. Der Kollektor 2 weist geerdete und auf po sitivem Potential liegende Kollektorplatten 5, 6 auf, die abwechselnd parallel und versetzt zueinander an geordnet sind.The electrostatic separator shown in the figure consists, as in the prior art, of an ionizer 1 and a collector 2 , the ionizer being grounded ionizer plates 3 and between the ionizer plates 3 arranged wire-shaped discharge electrodes 4 , which are at positive high voltage, having. The collector 2 has grounded and at po sitivem potential lying collector plates 5, 6 , which are arranged alternately parallel and offset to each other.

Die Ionisatorplatten 3 und Kollektorplatten 5,6 sind nur schematisch dargestellt, sie können unterschied liche Ausführungen haben, wobei sie aus mehreren Teilplatten bestehen können und/oder Löcher bzw. Aus nehmungen besitzen können, durch die Kanten, Ecken oder Spitzen gebildet werden.The ionizer plates 3 and 5,6 collector plates are only shown schematically, they can have different designs, where they can consist of several partial plates and / or holes or recesses can be formed by the edges, corners or peaks.

Entsprechend der in der Zeichnung links dargestellten erfindungsgemäßen Ausbildung sind die Kanten der ge erdeten Ionisatorplatten 3 und der geerdeten Kollek torplatten 5, mit einer die Kanten übergreifenden Abdeckung 7 versehen, die zur Reduzierung der Konzen tration der elektrischen Feldlinien dient. Dazu kann sie im Querschnitt vorzugsweise tröpfchenförmig, rund oder mit unterschiedlichen Radien ausgebildet sein, jedoch grundsätzlich jede Form aufweisen, die die angegebene Wirkung erreicht. Das Material der Ab deckung ist hinsichtlich des spezifischen Widerstandes zwischen 10² Ω cm und 10⁷ Ω cm gewählt.According to the inventive design shown in the drawing on the left, the edges of the ge grounded ionizer plates 3 and the grounded collector gate plates 5 , provided with an overlapping edge cover 7 , which serves to reduce the concentration of the electrical field lines. For this purpose, it can preferably be droplet-shaped in cross-section, round or with different radii, but in principle it can have any shape that achieves the stated effect. The material of the cover is chosen in terms of resistivity between 10² Ω cm and 10 hinsichtlich Ω cm.

In der Figur ist die Abdeckung 7 nur an den äußeren Umfangskanten dargestellt, falls jedoch Öffnungen oder innere Kanten vorgesehen sind oder Spitzen ge bildet werden, sollen auch diese mit einer Abdeckung versehen werden können.In the figure, the cover 7 is only shown on the outer peripheral edges, but if openings or inner edges are provided or peaks are formed, these should also be able to be provided with a cover.

Die maximale Dicke der Abdeckung der Kanten der Kol lektorplatten 5 senkrecht zu den Ebenen der Platten soll nicht 60% des Abstandes zwischen zwei aufein anderfolgenden Platten mit unterschiedlichem elektri schem Potential überschreiten.The maximum thickness of the cover of the edges of the collector plates 5 perpendicular to the planes of the plates should not exceed 60% of the distance between two successive plates with different electrical potential.

In der Zeichnung sind nur die Kanten der geerdeten Platten 3, 5 abgedeckt, es ist jedoch sinnvoll, auch die Kanten der Kollektorplatten 6 mit positivem Po tential mit einer Abdeckung zu versehen, und zwar insbesondere am Ausgang des Kollektors, aber auch an dessen Eingang, da die Entladung an den positiven Kollektorplatten zur Erzeugung von Ozon und NO_x bei trägt und positive Ladungen in der Umgebung für den Menschen schädlich sind.In the drawing, only the edges of the grounded plates 3 , 5 are covered, but it makes sense to provide the edges of the collector plates 6 with a positive potential with a cover, in particular at the output of the collector, but also at its input, since the discharge on the positive collector plates contributes to the generation of ozone and NO _x and positive charges in the environment are harmful to humans.

Die Abdeckung 7 kann auf verschiedene Weise auf die Kanten der Platten nach ihrer Herstellung, d. h. der fertigen Platten aufgebracht werden. Denkbar ist, daß Schienen mit unterschiedlichen Querschnittsprofilen, beispielsweise einem U-förmigen Profil auf die Kanten aufgesteckt und gegebenenfalls verklebt werden. Es können jedoch auch Beschichtungen aufgebracht werden, und das Material selbst kann aufgestrichen, ange klebt, durch elektrostatische Behandlung, durch die Benutzung von thermisch einziehbaren Stoffen, wie Schrumpfprofile oder dergleichen angebracht werden.The cover 7 can be applied in various ways to the edges of the plates after their manufacture, ie the finished plates. It is conceivable that rails with different cross-sectional profiles, for example a U-shaped profile, are slipped onto the edges and, if necessary, glued. However, coatings can also be applied, and the material itself can be spread, glued, by electrostatic treatment, by the use of thermally retractable materials such as shrink profiles or the like.

Die Form der Abdeckung 7 der Kanten wird so gewählt, daß nicht nur die Konzentration der elektrischen Feldlinien reduziert wird, sondern auch die Feldli nien um das angebrachte Profil herum verbessert homo genisiert aufgeteilt werden.The shape of the cover 7 of the edges is chosen so that not only the concentration of the electric field lines is reduced, but also the Feldli lines around the attached profile are improved divided homo genized.

Der Erfindungsgedanke kann für elektrostatische Ab scheider für unterschiedlichste Zwecke angewandt wer den, beispielsweise Staubabscheider, aber auch Ölne belabscheider. Bei letzterem wird am Ausgang des Ab scheiders durch die Wirkung des höchstkonzentrierten elektrischen Feldes, das von den Kanten der Kollek torplatten erzeugt wird, an denen beträchtliche elektro-hydrodynamische Kräfte erscheinen, der auf den Abscheiderplatten abgesetzte Ölfilm zu äußerst feinen untermikronischen öltropfen zerstäubt, die in die belüfteten Räume transportiert werden. Durch die Abdeckung der Kanten am Ausgang des Ölnebelabschei ders wird diese unerwünschte Erscheinung drastisch reduziert und der Abscheidegrad verbessert.The inventive concept can for electrostatic Ab separators for a wide variety of purposes the, for example dust collector, but also Ölne belabscheider. In the latter, at the exit of Ab through the action of the most concentrated electric field from the edges of the collector gate panels are produced on which considerable electro-hydrodynamic forces appear on the oil film deposited on the separator plates too extreme atomized fine submicron oil drops, which in the ventilated rooms are transported. Through the Cover the edges at the outlet of the oil mist separator this undesirable phenomenon becomes drastic reduced and the degree of separation improved.

Claims

1. Device for the electrostatic separation of particles, aerosols or drops with a grounded plate and discharge electrodes on pointing ionizer and a plate with alternating electrical potential having collector, characterized in that at least part of the edges of the ionizer gate plates ( 3 ) and / or the collector plates ( 5 , 6 ) are provided with a cover ( 7 ) for reducing the concentration of the electrical field lines, the material of the cover ( 7 ) having an electrical resistivity of 10²-10⁷ Ω cm.

2. Device according to claim 1, characterized in that all edges, tips and corners of the ionizer ( 1 ) and the collector ( 2 ) are provided with the cover ( 7 ).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the maximum width of the cover ( 7 ) on the edges of the Kollektorplat th ( 2 ) perpendicular to the plate planes does not exceed 60% of the distance between two successive plates with different electrical potential .

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cover as Profile elements, flexible strips or coating device or the like is formed.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the shape of the Ab cover is designed so that at the same time Reduction in the concentration of electrical Field lines are as homogeneous as possible of these field lines around the cover that is.