DE2264036A1

DE2264036A1 - Elektrostatischer teilchenabscheider

Info

Publication number: DE2264036A1
Application number: DE2264036A
Authority: DE
Inventors: Robert Volsy
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1971-12-31
Filing date: 1972-12-29
Publication date: 1973-07-12
Also published as: FR2165801A1; JPS4875094A; DE2264036B2; FR2165801B1; BE792785A; US3827217A; IT976339B; GB1378029A

Description

D β MONCHfN β, OTTO8TRA88E la

CP 442/1131

B 4395.3 GD Dr.M/rt

Comhissariat a I¹Energie Atomique in Paris, Frankreich Elektrostatischer Teilchenabscheider.

Die Erfindung betrifft einen elektrostatischen Abscheider zur Abscheidung von Teilchen aus einem Gas, beispielsweise Luft.

Im einzelnen ist die Erfindung eine Vorrichtung zur Abnahme der in der atmosphärischen Luft enthaltenen verunreinigenden Teilchen aus einer Probe dieser Luft. Die Vorrichtung kann auch zum Entstauben und damit Reinigen eines Gases dienen. Durch diese Abtrennung der in der Atmosphäre oder jedem anderen Gas enthaltenen Verunreinigungen können diese gleichzeitig qualitativ und quantitativ analysiert verden, das Jieißt der Gehalt an Verunreinigungen festgestellt und eine chemische Analyse derselben durchgeführt verden.

Die Übervachung der Luftverschmutzung besonders im Bereich von Großstädten, Industriezentren usv. stellt eine sehr vichtige Aufgabe dar, sodafl bereits zahlreiche Typen von Vorrichtungen für derartige bekannt sind. Davon seien ervähnt:

Piltriersysteme, die mit Piltertüchern arbeiten. Bei solchen Systenen verstopfen sich die Poren der Piltertücher sehr rasch, sodaß die Vorrichtung rasch unvirksam wird;

Systeme zur Abscheidung durch Massenträgheit, die mit Absetzen, Stoß oder Zentrifugalkräften arbeiten. Solche Systeme toben den

sie Nachteil, daß/zur Abtrennung von Teilchen geringer Masse, z.B. Teil-

309828/0855

Chen «it einem Durchweg a,ei; urrfer* *einem: Mtcron, vertag lijrksam sindj ^! '

System/, die mit thermischer Fällung (Photonenfoeschuß) arbeiten und im Gegensatz zu den vorgenannten nur die Abtrennung von Teilchen geringer Masse gestatten ;

Vorrichtungen zur elektrostatischen Abscheidung, die im allgemeinen aus einer Spitze oder einem Draht als Ionenquelle bestehen, der in der Achse eines geraden Zylinders angeordnet ist, an dessen Wänden die Teilchen abgeschieden werden. Die Rückgewinnung der so erhaltenen ATTschciclv^geri ist schwierig, und die Leistung solcher Vorrichtungen nimmt der Bildung von Abscheidungen der Teilchen auf dem Draht zeitlich sehr rasch ab. Außerdem lassen sich solche Vorrichtungen prinzipiell nicht zur automatischen Messung des Teilchengehalts eines Gases einrichten.

Durch die Erfindung soll nun eine Vorrichtung zur elektrostatischen Abscheidung von in einem Gas enthaltenen Teilchen geschaffen wurden, velche die Nachteile der oben angegebenen bekannten Methoden und Vorrichtungen vermeidet.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen elektrostatischen Staubabscheider, der erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch eine längliche dichte Kammer, an deren einem Ende parallel eine Untersuchungsgaszuleitung und eine Reingaszuleitung münden und an deren anderem Uide mindestens eine gegenüber der Untersuchungsgaszuleitung angeordnete Ableitung vorgesehen ist, wobei ferner im Inneren der Kammer mindestens zvei verschiedene Aufgaben erfüllende Elektroden vorgesehen sind, von denen die eine im allgemeinen eine leitende Platte ist, die in der Nähe der Kammerwand in der Nachbarschaft der üntersuchungsgasleitung und Gasableitung angeordnet ist, während die andere Elektrode bzw. anderen Elektroden geometrisch so ausgebildet sind, daß sie gegenüber der Plattenelektrode eine Koronaent-

309828/0855

226A036

ladung erzeugen könner.., scwie -"einer-=yekt*mzeichnet durch LcitTcor^ yet ., velche am EinlaG sovie am Auslaß die Gasstromfäden der Zu- und Ableitungen trennen und somit den Strömungsverlauf des durch die Untersuchungsgaszuleitung eintretenden und durch die Ableitung austretenden verunreinigten Gases verhältnismäßig unabhängig von dem des durch die Reingaszuleitung eintretenden Reingases halten, sovie durch einen Generator zur Erzeugung von konstantem oder moduliertem Gleichstrom, der zwischen den Elektroden eine Gleichstrompotentialdifferenz erzeugt.

Die den Koronaeffekt erzeugende Elektrode kann beispielsweise entweder ein zur Plattenelektrode paralleler Leitungsdraht oder eine zur Plattenelektrode senkrechte Leiterspitze sein.

Die Gase werden durch die Untersuchungsgaszuleitung und Reingaszuleitung zugeführt» Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist in der Ableitung eine Ansaugvorrichtung vorgesehen. Bei einer anderen bevorzugten Ausführung ist die die Koronaentladung erzeugende Elektrode in der Verlängerung der Reingaszuleitung angeordnet.

Mit dem erfindungsgemäßen Staubabscheider werden also die im verunreinigten Untersuchungsgas enthaltenen Teilchen gleichzeitig aufgeladen und abgeschieden. Die Aufladung der Teilchen vird durch die Luftmoleküle erreicht, die durch die bei Anlegen einer Potentialdifferenz zwischen den Elektroden auftretende Koronaentladung ionisiert werden.

Pie so ionisierten feilchen gelangen unter der Wirkung des zwischen der Plattenelektrode und der den Koronaeffekt liefernden Elektrode angelegten elektrostatischen Feld£zur Plattenelektrode und werden von dieser aufgefangen. Wirbelbildungen infolge des elektrischen Windes werden ausgeschaltet durch einen Strom von Reingas zwischen den Elektroden, wodurch der Verlust von Aerosolen an den Kammerwän-

309828/08SS "" °*'^mAL

den vermiden wird. Dieses Ergebnis wird unter sehr günstigen Bedingungen erhalten, indem die die Xoronaentladung liefernde Elektrode in der Achse der Reingaszuleitung oder an der Mündung (Grenze) der Iteingaszuleitung und üntersuchungsgaszuleitung angeordnet vird.

Die Erfindung wird erläutert durch die folgende Beschreibung einer nur als Beispiel angegebenen Ausführungsfornw Die Beschreibung berieht sich auf die beigefügte Figur, die im Längsschnitt diesen erfindungsgemäßen elektrostatischen Abscheider zeigt. Der in Fig. 1 gezeigte elektrostatische Abscheider weist im wesentlichen eine längliche dichteKammer 2 von beispielsweise prismatischer Form auf, die an einem ihren Enden mit den Gaszuleitungen 4 und 6 und am anderen Ende mit der Gasableitung θ verbunden ist. In der Kammer 2 ist eine an der Innenwand der Kammer 2 befestigte und dieser gegenüber elektrisch isolierte leitende Metallplatte 10 angebracht. Ferner ist in der Kammer ein parallel zu ihrer Achse und in der Verlängerung der Zuleitung 6 angeordneter Leiterdraht 12 angeordnet, der durch zvei Isolatoren 14 und 14' gehalten ist. Durch einen Stromgenerator 16 kann zwischen der Drahtelektrode 12 und der Plattenelektrode 10 ein Gleichspannungspotential V₁ angelegt werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Gasableitong 8 mit einer Ansaugvorrichtung 17 bekannten Typs verbunden. In? Inneren der Kammer 2 sind die den Zuleitungen 4 und 6 entsprechenden Gasströme teilweise durch die Leitkörper 18 und 18· getrennt. Die Kammer 2 veist hier eine in der Verlängerung der- Zuleitung 6 angeordnete Leitung 20 auf« Bei einer Abwandlung ist die Leitung 20 durch ein regelbares Ventil 22 verschließbar.

In der Figur ist ein Staubabscheider gezeigt, in dem der elektrische Leiter, der mit der leitenden Platte den Koronaeffekt erzeugt, ein zur Achse der Kammer 2 paralleler Drvihfleitr?r 12 ist, jedoch

309828/0855

BAD ORIGINAL

kann der elektrische Leiter» wie oben angegeben, auch aus einer ear leitenden Platte 10 senkrechten leitenden Spitsse bestehen.

Die Arbeitsveise der Vorrichtung ergibt sich unmittelbar aas der vorangehenden Beschreibung. Das durch die Untersuchungsga3leitung in die Kammer 2 eintretende verunreinigte zu untersuchende Gas wird durch das Zusammenwirken von Drahtelektrode 12 und Plattenelektrode 10 ionisiert. Die DrahtÄektrode 12 verhält sich vie ein Ladung abgebendes Element, da sie bei Anlegung einer Potentialdifferenz V₁ zwischen ihr und der Plattenelektrode 10 der Koronawirkung untervorfe-n ist. Das Gas wird also ionisiert, und die ionische Raumladung sorgt für die Aufladung der im Gas suspendierten Teilchen. Diese geladenen Teilchen werden dann von der Plattenelektrode 10 angezogen, die sich wie eine Sammlerplatte verhält und so die im verunreinigten Gas enthaltenen Teilchen auffängt. Das durch die Seingaszuleitung 6 zugeführte Gas kann entweder ein "rei-nes" Gas oder aus der Ableitung 6 abgeleitetes Gas sein und kompensiert den durch die Koronaentladung erzeugten elektrischen Wine¹«- Es wird so die Bildung von Wirbeln und damit die Abscheidung von Teilchen an den Wänden der Kammer 2 außerhalb der Plattenelektrode 10 vermieden. Die durch die Reingaszuleitung 6 zugsführte Gasmenge kann vorteilhafterweise 5 bis 30 % des Durchsatzes an verunreinigtem Gas betragen·

.. en
Beispielsweise kann/die Strömungsgeschwindigkeit des Gases in der Kanuner 2 unter der Wirkung der Saugvorrichtung 17 vorteilhafterweise zwischen 10 und 400 cm/Sek·, die Gleichstrompotentialdifferenz V₁ zwischen der Plattenelektrode 10 und der Drahtelektrode 12 zvi» sehen 2 und 20 kV und bei einer bevorzugten Ausführungsform die Länge der Kammer 2 je nach der angelegten Spannung, der Strömungsgeschwindigkeit des Gases und seinem Gehalt an Verunreinigungen zwischen 3 und 30 cm liefert.

309828/0855 bao ohus^al

Uta den Gehalt des verunreinigten Gases an Staubteilchen automatisch EU messen» kann an die Auffangelektrode 10 eine automatische Meßvorrichtung angeschlossen werden, die aus einen Elektrometer, einest piezoelektrischen Blatt oder einem beweglichen Film bestehen kann, währ«* die Menge des in das Gerat eingeführten verunreinigten Gases ijittels eines Durchflußmessers gemessen wird.

Falls ein Gas entstaubt werden soll, kann eine Einrichtung zum Reinigen der Plattenelektrode 10 beispielsweise durch Abstreifen oder Abspulen vorgesehen sein.

Untersuchungen, die mit einem solchen Gerät an einem verunreinigten und undurchsichtigen Rauchgas durchgeführt wurden, zeigten, daß die verunreinigte LuPt vollkommen durchsichtig austrat und visuell nicht mehr zu sehen war. Alle in ihr enthaltenen Teilchen wurden ausschließlich an der Plattenelektrode 10 abgeschieden.

(Hersktor; Dow) Andere Untersuchungen an einem Gas, das mit Latexkügelchen von / 0,1 Mikron Durchmesser verunreinigt war, zeigten daß 90 % dieser Teilchen bei einer mittleren Durchgangszeit des verunreinigten Gases durch die Abscheidungskammer von 0,05 Sek, von der Plattenelektrode 10 aufgefangen wurden und daß bei Teilchen von 0,8 Mikron di<?. Abscheidung (Leistung) über 99 % lag.

Der erfindungsgemäße Staubabscheider zeigt also im Vergleich mit bekannten Vorrichtungen des gleichen Typs zahlreiche Vorteile. Er ist sehr einfach aufgebaut und daher billig und einfach zu warten und sehr betriebssicher. Da die Teilchen auf einer einzigen ebenen Platte aufgefangen werden, können sie für eine chemische Analyse sehr einfach abgenommen werden.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das im einzelnen beschriebene und dargestellte Beispiel beschränkt sondern umfaßt auch Abwandlungen. Besonders kann die Platte 10 mindestens eine« T¹GiI deInnenwand der Kammer 2 ersetzen.

3 28/086* bad

Claims

Patentansprüche

I κ) Elektrostatischer Teilchenabscheider PUr Gase, gekennzeichnet durch eine längliche dichteKansmer (2), an deren einem Ende parallel zueinander eine Itotersuchungsgaszuleitung (4) und eine Reingäszuleitung (6) münden und an deren anderem Ende mindestens eine gegenüber der Untersuchungsgaszuleitung angeordnete Gasableitung (8) vorgesehen ist, wobei im Inneren der Kammer mindestens zwei, verschiedene Aufgaben erfüllende Elektroden (10, 12) vorgesehen sind, von denen die eine eine in der Nähe der Kammerwand und in der Nachbarschaft der Untersuchungsgaszuleitung und Gasßblaitung angeordnete Plattenelektrode (10) ist und die andere Elektrode oder anderen Elektroden (12) eine solche geometrische Gestalt aufweisen, daß sie

in
mit der Plattenelektrode für das/der Ksimer enthaltene Gas einen-Koronaeffekt erzeugen können _s sowie ferner gekennzeichnet durch Ströinungsleitelemente (18, 18¹), die am Einlaß und ani Auslaß die Gasströme der Leitungen trennen und den durch die Untersuchung.·*»· gaszuleitung (4) eintretenden und die Gasableitung (8) austretenden Strom von verunreinigtem Gas verhältnismäßig unabhängig von dem durch die Reingaszuleitung (6) eintretenden Reingasstrom halten, sowie durch einen Gleichstromgenerator (16), der zwischen den Elektroden eine gleichbleibende oder modulierte Potentialdifferenz aufrechterhält·

2* Teilchenabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koronaentladungselektrode (12) in der Verlängerung der Reingaszuleitung (6) angeordnet ist.

3 Teilchenabscheider nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koronaentladungselektrod^ ein zur Plattenelektrode (10) i«T wesentlichen paralleler Leitungsdraht (12; ist.

309*«28/08&S>

4. Teilchenabscheider nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koronaentladungselektrode eine zur Plattenelektrode (10) senkrechte Leiterspitze (Elektrode) ist.

3. Teilchenabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis A, dadurch gekennzeichnet, daB die Gasableitung (8) mit einer Ansaugvorrichtung (17) ausgerüstet 1st.

6. Teilchenabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine gegenüber der Reingaszuleitung angeordnete Leitung (20), die mit einem Regelventil (25) versehen ist·

7· Teilchenabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 6» dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenelektrode (10) aus Metall mit einem HeflgerHt verbunden ist.

8. Teilchenabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daB die Plattenelektrode (10) mit einer Reinigungsvorrichtung versehen ist.

BAD ORIGINAL

309878/0655