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Apparat zur elektrostatischen Ausscheidung von Partikeln aus einem
Gas-Die Erfindung bezieht sieb auf einen Apparat zur Ausscheidung von Partikeln
aus einem Gas, von der Art die Hochspannungselektroden zur elektrostatischen Ladung
von Partikeln im Gas umfasst, sowie geerdete Niederschlagselektroden für die geladenen
Partikel. Bekannte Apparate dieser Art haben oft Niederschlagselektroden, die wie
Rohre ausgeführt sind, durch die das Gas strömt, wobei die Hochspannungselektroden
als Drähte ausgeführt sind die sich durch die Rohre in ihrer Längsrichtung erstrecken.
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Durch die Erfindung hat man gefunden, dass der Ausscheidungseffekt
wesentlich dadurch erhöht werden kann; dass die Niederschlagselektroden als eine
Vielzahl Elemente ausgeführt sind, die in gleichem Abstand quer zu der Strömungserichtung
des Gases angeordnet und mit Öffnungen für das Gas versehen sind, wobei sich die
Hochspannungselektroden quer zu der Strömungsrichtung des Gases in den Zwischenräumen
zwischen den Niederschlagseletroden erstrecken,
und wobei die Niederschlagselektroden
aus einem Rahmem und einem im Rahmen angeordneten Netzwerk as Papier bestehen. Während
des Durchlaufs durch den Apparat gehen die Gase also mehrere Male abwechselnd durch
Auflade- und Ausscheidungszonen. Die Partikel im Gas haben so zu sagen mehrmals
die Möglichkeit sich aufzuladen und abzuscheiden, und das Gas, das die letzte Niederschlagselektrode
verlässt, ist deshalb praktisch gesehen frei von Partikeln.
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Gemäss einer Ausführungsform können die Niederschlagselektroden eine
Dicke von einigen wenigen Zentimetern haben, wobei die Uffnungen für das r.as die
Form von Kanälen haben mit einer Länge die gleich der Dicke der Elektrode ist. Eine
derartige Elektrode kann vorteilhaft eine weilpappenähnliche Struktur besitzen,
d.h. abwechseln aus ebenen Papierschichten bestehen, entsprechend der Unterlagsplatte
der Wellpappe ("liner"), und aus einer korrugierten Schicht, entsprebhend der Wellen
der Wellpappe ("fluting"). Man hat gefunden, dass die meisten Papiersorten eine
ausreichende elektrische Leitfähigkeit besitzen, damit die Elektrode effektiv geerdet
werden kann.
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Die Erdung kann mit Vorteil so ausgeführt werden, dass die Paripherie
der Elektrode mit einer rEetallfolie versehen wird, die mit Erde in Verbindung gesetzt
wird, Das Netzwerk des Papiers soll also vorzugsnur/ weise/aus Papier bestehen sowie
aus dem Klebestoff, der fitr die Bildung der wellpappenähnlichen Struktur erforderlich
ist. Zur Verminderung der Entzündungsgefahr kann das Papier mit einem brandverhidernden
Mittel, wie Wasserglas, imprägniert werden.
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Ein erhöhter Ausscheidungseffekt kann dadurch erhalten werden, dass
eine Elektrode dieser Art in zwei oder mehrere dännere Teilelektroden, welche durch
schmale Spalten voneinander getrennt sind, aufgeteilt wird. Der erhöhte Effekt scheint
darauf zu beruhen, lass die Partikel dazu neigen, sich vor allem an den Kanten der
die Kanäle durch die Elektrode bildenden Wände abzusetzen.
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Eine Niederschlagselektrode der oben beschriebenen Art ist so in
dem Apparat anzuordnen, dass sie individuell herausgenommen werden kann, und besonders
auch während des Betriebs. Da die Elektrode aus Papier besteht, kann sie zusammen
mit dem aufgefangenen Staub verbrannt werden. Alternativ kann der Staub von der
Elektrode entfernt werden und letztere wieder in -den Apparat eingesetzt werden.
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Die Erfindug wird im nachfolgenden näher im Zusammenhang mit den
beigefljgten Zeichnungen erklärt. Abb. i zeigt einen horizontalen Schnitt durch
einen rlektrofilter nach der Erfindung. Abb. 2 zeigt eine zu dem Apparat nach Abb.
1 gehörende Niederschlagselektrode.
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Abb. 3 zeigt eine alternative Ausführung der Niederschlagselektrode,
Abb. 4 zeigt einen horizont ellen Schnitt durch ein anderes Elektrofilter nach der
Erfindung. Abb. 5 zeigt in der Perspektive das Elektrofilter nach Abb. 4. Abb. 6
zeigt einen geeigneten elektrischen Kreis für ein Hochspannungsaggregat für das
Elelctrofilter nach der Erfindung.
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Das Elektrofilter nach Abb. 1 und 2 enthält einen Rahmen 1, der mit
einer Anzahl Steuerleisten 2 versehen ist, die oben und unten paarweise angeordnet
sind, damit Niederschlagselektroden 3 in das Filter durch dessen eine Seitenwand
eingeführt werden können. Im Rahmen sind für die Erdung der Niederschlagselektroden
3 Erdkontakte 4 vorgesehen. Im Rahmen befindern ich ausserdem Hochspannungselektroden,
die aus mehreren zwischen jeden Pa-ar angrenzender Niederschlagselektroden gelegenen,
horizontalen Metalldrähten 5 bestehen, die auf einem vertikalen Ständer 6 befestigt
sind. Diese sind an ein mit Wechselstrom vom Netz gespeistes Hochspannungsaggregat
7 angeschlossen, und das Gleichstrom mit einer Spannung von vorzugsweise mindestens
6000 V liefert. Durch diese hohe Spannung erzeugen die Drähte 5 eine Koronaentladung
die auf bekannte Weise die gewünschte Ladung der Partikel in der Luft bewirkt. Im
Rahmen 1 befindet Sicli
weiterhin ein Gebläse 8, das von einem Motor
8a getrieben wird und das einen Luftstrom durch das Filter in Pfeilrichtung erzeugt,
wobei die Luft mehrmals abwechselnd durch die iiochspannungselektroden 5 und die
Niederschlagselektroden 3 hindurchgeht.
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Die Niederschlagselektroden 3 bestehen aus einem rechteckigen Rahmen
9 aus Holz oder Pappe. Auf die Aussenseite des Rahmens ist eine dÜnne Metallschicht
10, vorzugsweise eine Aluminiumfolie, aufgeklebt, um effektive Erdung zu erzielen.
Im Rahmen ist eine wellpappenähnliche Struktur 11 angeordnet, die abwechselnd aus
ebenen Papierstreifen 12 und gewellten Papierstreifen 13 bestehen, die aneinandergeleimt
sind. Demzufolge enthält die Niederschlagselektrode eine grosse Anzahl von Kanälen
für die durchströmende Luft. Die Kanäle erstrecken sich in der Längsrichtung des
Elektrofilters und bieten der Luft nur einen sehr geringen Strömungswiederstand.
Ein gewisser kleiner Strömungswiderstand ist jedoch wünschenswert, damit sich die
Luft gleichmässig über die gesamte Fläche der Elektrode verteilt.
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Die Kanäle sollen derart bemessen sein, dass ein Partikel in der Luft
eines Kanals sich niemals mehr als im Abstand von einigen wenigen millimetern von
der Wand des Kanals entfernt befindet und zwar deshalb, weil die geladenen Partikel
einen kurzen Weg zu der geerdeten Fläche haben sollen. Bei einer weilpappenähnlichen
Struktur, wo die Kanäle eine Querschnittsform in Form einer "Welle" besetzen, bedeutet
dies, dass die Welle vorzugsweise eine Breite von 7-10 mm und eine öhe von 4-7 mm
hat. Bei Kanälen mit anderer Querschnittsform darf die maximale Kanalbreite 6-7
mm betragen.
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Zwischen der Wellpappschicht sind vier rwletallstreifen 45, vorzugsweise
aus Aluminiumfolie, eingelegt. Diese Streifen 45 sind mit ihren Enden mit der rletallschicht
10 vereinigt, und sie haben eine derartige Breite, dass sie sich einige millimeter
ether die Wellpappstreifen hinauserstrecken. Wenn ein Draht iII der Hochspannungselektrode
reisst,
kommt er in Beruhrung mit einem der Metallstreifen 45. Aufgrund der guten Erdung
entsteht ein starker Kurzschlusstrom, demzufolge die Sicherungen, durch die der
Apparat an das elektrische Netz gekoppelt ist, den Strom zum Apparat unmittelbar
unterbrechen und dadurch das Entstehen eines 3 randes verhindern.
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Die eintretende Luft geht erst durch eine geerdete Niederschlagselektrode
3 ehe sie die erste Hochspannungselektrode 5 durchläuft. Wenn die eintretende Luft
geladene Partikel enthält, werden diese auf der ersten Niederschlagselektrode abgesondert.
Derartige geladene Partikel neigen sonst dazu, sich auf der ersten Hochspannungselektrode
abzusondern, was nicht erwünscht ist, weil die Hochspannungsdrähte sauber bleiben
sollen.
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Wenn eine Niederschlagselektrode 3 mit so viel Staub belegt worden
ist, dass der Luftstromwiderstand grösser geworden ist, wird die Elektrode -aus
dem Filter entfernt. Die Elektrode kann gereinigt und wieder eingesetzt werden,
oder sie kann zusammen mit dem aufgesammelten Staub verbrannt werden.
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Abb. 3 zeigt eine Niederschlagselektrode, die aus drei Teilelementen
14a, 14b, 14c besteht, die mit etwas gegenseitigem Abstand durch Abstandsstreben
15 befestigt sind. Jedes Teilelement besteht aus einem rechteckigen Rahmen 17, der
horizontale und vertikale Streben 18 aus Pappe oder Papier enthält--, die ein Luftkanalsystem
19 mit quadratischem Querschnitt hilden. Jedes Teilelement ist an seinem Umkreis
mit einer Aluminiumfolie 16 versehen.
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Ein geladenes Partikel in der Luft neigt eher dazu, sich auf einer
Kante als an der Fläche einer- Hiederschlagselektrode abzusetzen.
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Während des Durchlaufs durch die Kanäle 19 kommt jedes Partikel -an
sechs Kanten vorbei, und die Elektrode erhält deshalb eine grössere Wirkung und
eine grössere Kapazität als eine genauso dicke Elektrode, die nicht aus mehreren
Teilelementen @besteht.
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Das Elektrofilter nach Abb. 4 und 5 besteht aus einem Rahmen oder
einem Gehäuse 25, da, mehrere Niederschlagselektroden 20 mit zwischenliegenden Hochspannungselektroden
21 aufweist. Jede Niederschlagselektrode besteht aus einem rechteckigen Rahmen,
der ein Netzwerk 24 aus Papier mit quadratischen Kanälen trägt, Parallel mit dem
Gehäuse 25 ist eine Reinigungskammer 22 vorgesehen, in deren Boden sich ein Staubbehälter
23 befindet. ]3ei der Reinigung wird die Niederschlagselektrode 20 aus ihrer Stellung
20a heraus in die Reinigungskammer 22 gezogen mit Hilfe einer Stange 26, die an
der Niederschlagselektrode befestigt ist und sich durch die Wand der Reinigungskammer
erstreckt. Ein leichtes Scütteln der Elektrode ist nun aiisreichend, damit der Staub
sich von der Elektrode löst und in den Behälter 23 fällt. Die Elektrode wird nun
wieder in das Gehäuse 25 zuril ckge sc hoben .
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Der Kreis nach Abb. 6 enthält einen Hochspannungstransformator 36,
dessen Sekundärspule 37 in ihrem ßlittelpunkt geerdet ist, sowie zwei Gleichrichterteile
38, die je zwei Dioden 39, 40 und zwei Kondensatoren 41, 42 enthalten. Der Erdanschluss
44 wird an die geerdeten Teile des Elektrofilters angeschlossen, und die zwei Ausgangsleitungen
43, die im Verhältnis zu Erde auf dem gleichen negativen Potential liegen, werden
an die Hochspannungselektroden angeschlossen.
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Illit der gezeigten Kopplung erhalt man eine Spannungsverdoppelung.
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Der resultierende hochgespannte Strom hat den Charakter eines Gleichstroms
mit einem übergelagerten Wechselstrom, d.h. einem unvollständig abgeflachten Gleichstron.
Wir haben gefungen, dass dieser Charakter eines Gleischstroms, in Vergleich zu einem
ganz geglätteten Gleichstrom, eine verbesserte Abscheidung und eine dichtere Packung
des abgeschiedenen Staubs auf den Niederschlagselektroden zur Folge hat.