DE2340432C3 - Elektroabscheider - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektroabscheider mit lonisations- und rund um diese angeordnete und um diese umlaufend gelagerte Niederschlagselektrode^ mit einem außerhalb der Elektroden angeordneten Gehäuse, wobei der Gassimm im wesentlichen in axialer Richtung durch den zwischen dun lonisalions- und Niederschlagselcktroden gebildeten Spalt hindiirchströmt.

Bei einem solchen aus der GB-PS 1176732 bekannten Elektroabscheider sind die lonisationselek-Iroden in Form eines sich in axialei Richtung eines zylindrischen Gehäuses erstreckenden Drahtkäfigs angeordnet, der konzentrisch von einem weiteren Zylinder umgeben ist. der ;iIs Niederschlagselektrode wirkt und längs seiner Mantelfläche eine Schicht aus Metallwolle aufweist. Sowohl der Drahtkäfig der lonisationselektroden als auch der Zylinder der Niederschlagselektrode sind über eine Getriebeübertragung von einem gemeinsamen Antrieb so angetrieben, daß sich der Drahtkäfig in eine erste Drehrichtung und der die Niederschlagselektrode bildende Zylinde- in die entgegengesetzte Drehrichtung um die Längsachse des zylindrischen Gehäuses drehen. Innerhalb des die lonisationselektroden bildenden Drahtkäfigs ist eine sich ebenfalls in Längsrichtung des zylindrischen Gehäuses erstreckende Bürstenwalze vorgesehen, die sich auf der Innenmantelfläche des Drahtkäfigs aurollend dreht, um auf diese Weise die lonisationselektroden zu reinigen. Das von festen Teilchen zu befreiende Gas tritt von unten in axialer Richtung in das zylindrische Gehäuse ein und bewegt sich dann in radialer Richtung des Gehäuses aus dem Innenraum des die lonisationselektroden bildenden Drahtkäfigs und strömt durch die aus Metallwoile gebildete Mantelfläche der zylindrischen Niederschlagselektrode hindurch in einen Außenraum ein, der durch die den lonisationseleklroden abgewandte Mantelfläche des die Niederschlagselektrode bildenden Zylinders und die Innenmantclfläche des zylindrischen Gehäuses begrenzt ist. Aus diesem Raum strömt dann das gereinigte Gas in axialer Richtung nach oben aus dem zylindrischen Gehäuse aus. Sowohl die lonisationselektroden als auch die Niederschlagselektrode drehen sich mit einer extrem langsamen Geschwindigkeit, die in der Größenordnung von wenigen Umdrehungen pro Minute liegt. Die Drehung der lonisationsclcktroden dient dabei ihrer Reinigung durch die Bürstenwalze, während die Drehung der zylindrischen Niederschlagselektrode offensichtlich nur eine gleichmäßige Verteilung der sich in ihrer Metallwollcschieht absetzenden Teilchen bewirken soll. Eine Reinigung der Niederschlagselektrode ist bei diesem bekannten Elektroabscheider nicht vorgesehen, so daß diese vielmehr als Ganzes aus dem zylindrischen Gehäuse ausgebaut und durch eine neue Niederschlagselektrode ersetzt wird, wenn die Metallwolleschicht eine gewisse Menge an Staub bzw. anderen Verunreinigungen aus dem Gas aufgenommen hat. Da andererseits bereiis bei der Ablagerung geringer Mengen derartiger Teilchen in der Metallwoile der freie Strömungsquerschnitt durch die Metallwoile hindurch erheblich verringert wird, wächst auch der Strömungswiderstand für das durch die Metallwolleschicht hindurchtretende Gas an, wodurch der Abscheidewirkungsgrad nachläßt. Außerdem bedeutet das Auswechscl;. einer verschmutzten Niederschlagselektrode bestimmte Stillstands/eilen des Elektroabscheider und entsprechende Kosten für die zum Auslausch vorgesehenen Niederschlagselektroden.

Aus der GB-PS I 10 774 ist ein Elektroabscheider bekannt, bei dem der zu reinigende Gasstrom durch einen perforierten Zylinder in axialer Richtung des Zylinders hindurchgeführt wird, in dessen Mittenachsc ein Kntladedraht als lonisationselektrode angeordnet ist. Der Zylinder weist eine perforierte Mantelfläche auf. durch die eine Verbindung /wischen dem Innenraum des Zylinders und einem Außenraum des Zylinders geschaffen wird, der durch die Außcnmatitelflächc des Zylinders und die Innenmanlelflächc eines den Zylinder konzentrisch umfassenden Gehäuses begrenzt ist. Bei diesem Elektroabscheider wird angestrebt, daß die aufgrund des elektrischen Feldes an die Innenmantelfläche des perforierten Zylinders wandernden Teilchen des

Gases durch die in der Mantelfläche vorgesehenen Perforationen hindurchtreten und in den Außenraum gelangen. Ein solches Hindurchtreten der Teilchen ist jedoch beim praktischen Betrieb in einem nur sehr geringen Umfang zu erwarten, da die perforierte Mantelfläche des Zylinders als Niederschlagselektrode ausgebildet ist, d. h. die in dem zu reinigenden Gas enthaltenen Teilchen anzieht und festzuhalten trachtet.

Die bei diesem Elektroabscheider angestrebte Wirkung kann also gar nicht auftreten, da sich bereits nach relativ kurzen Betriebszeiten die Perforationslöcher in der Mantelfläche des Zylinders zusetzen werden, so daß ein Durchgang der Teilchen durch die Mantelfläche ausgeschlossen ist. Auch bei einem solchen Elektroabscheider ist daher eine Reinigung der Niederschlagselektrode bereits nach relativ kurzen Betriebszeiten zwingend erforderlich, um einen bestimmten Abscheidungswirkungsgrad beibehalten zu können.

Aus der US-PS 27 15 944 ist ein Elektroabscheider bekannt, der einen axialen Eintritt und radialen Austriu für das zu reinigende Gas hat. Der Elektroabscheider weist ein in der Hauptsache zylindrisches Gehäjse auf, in dem ein Rotor langsam und schrittweise drehbar gelagert ist. Am Umfang des Rotors sind mehrere Zellen angeordnet, von denen jede in verschiedenen Radialebenen vorgesehene Platten aufweist, die abwechselnd positiv und negativ geladen sind und die Niederschlagselektroden bilden. Innerhalb der einzelnen Zellen sind mehrere positiv aufgeladene lonisierungsstäbe und negativ aufgeladene lonisierungsdrähte fest angeordnet, die die lonisa'.ionselektroden bilden. Das zu reinigende Gas wird axial in die Mitte des Rotors hinein und dann radial nach außen an dem lonisierungsstäbcn und lonisierungsdrähten vorbei in die Zwischenräume /wischen die Platten hineingeleitct. Nach dem Durchtritt durch die Platten gelangt der gereinigte Gasstrom an eine radiale Austrittsöffnung. Beim schrittweisen Umlauf des die Zellen tragenden Rotors gelangt nacheinander eine jede Zeile an eine in einer ganz bestimmten Drehstellung angeordnete Reinigungsvorrichtung, mit Hilfe derer die an den Platten anhaftenden Teilchen entfernt und die Platten mit einer neuen Ölbeschichtung versehen werden. Zu diesem Zweck wird der Rotor mit Hilfe einer Zeitsteuerung schrittweise weiterbewcgl, wobei diese Zeitsteuerung gleichzeitig auch das Ein- und Ausschalten der verschiedenen Reinigungseinrichtungen innerhalb der Reinigungsvorrichtung steuert. Ein solcher Elektroabscheider erlaubt /war einen kontinuierlichen Betrieb, da die einzelnen Zellen nacheinander während des Betriebs gereinigt werden, erfordert dazu jedoch einen erheblichen Aufwand und eine Vielzahl voneinander parallelgeschaltctcr Zellen, die die Abscheidung der jeweils gereinigten und nicht betriebsbereiten Zelle mit übernehmen.

Aus der US-K-) J4 2I 291 ist ein anderer Elektroabscheider bekannt, der einen radialen Gascintritt und einen axialen Gasaustritt hat. Auf einem zylindrischen RuUir sind an dessen Mantelfläche über Abstandsstcgc Drähte in horizontaler Richtung gewickelt, die als lonisalionsclcktrode wirken. Innerhalb der den Gasdurchtritt ermöglichenden Mantelfläche des Rotors ist als Niederschlagselektrode eine relativ dicke Schicht aus Stahlwolle od. dgl. -angeordnet. Der die lonisations- und Niederschlagseleklriiden tragende Rotor liiiift relativ langsam in dem v'/chäusc um, wobei die die lonisationselektrode bildenden Drähte mit zwei rollenförmigen Bürsten in Berührung gelangen, die sich ebenfalls drehen. Durch diese Bürsten werden die lonisationselektroden sauber gehalten, indem auf diesen abgeschiedene Staubteilchen entfernt werden. Die durch die Glaswolleschicht gebildete Niederschlagselektrode wird dagegen nicht gereinigt, sondern nach Aufnahme einer bestimmten Staubteilchenmenge als ganzes entfernt und durch eine neue ersetzt. Bei diesem bekannten Elektroabscheider findet also keine Reinigung der Niederschlagselektroden statt.

i" Aus der AT-PS 2 67 030 ist ein Elektroabscheider bekannt, bei dem die durch auf entgegengesetzte Polaritäten vorgespannte Elektrode zu ihrer elektrostatischen Entladung hindurchgeleiteten und zu reinigenden Gase in ein geschlossenes Gehäuse gelangen, das in

ι · mehrere in Strömungsrichtung hintereinander angeordnete Gehäusestufen unterteilt ist. In jeder Gehäusestufe ist eine sich schnell drehende Scheibe angeordnet, die den in dem Gas enthaltenen Feststoffteilchen eine Zentrifugalbeschleunigung erteilen, ε . daß diese Teil-

,'Ί chen gegen die Innenmantelfläche der Gehäusewandung geschleudert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Elektroabscheider der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß dieser ohne gesonderte Reinigungseinrichtungen für die Niederschlagselektroden und ohne das Erfordernis eines Auswechselns der durch die abgeschiedenen Teilchen verschmutzten Niederschlagselektroden einen besseren Abscheidungswirkungsgrad als bekannte vergleichbare Elektroabscheider hat.

;i Bei einem Elektroabscheider der genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Niederschlagselektroden mit hoher Drehzahl zur Abschleuderung der an diesen abgeschiedenen Teilchen durch die Fliehkraft umlaufen, wobei diese Teilchen in

■" einen abgeschlossenen Raum geschleudert werden, der durch das Gehäuse nach außen gasdicht abgeschlossen begrenzt ist.

Bei dem neuen Elektroabscheider laufen die Niederschiagsciektroden so schnell um. daß eine ausreichend

■ ·< starke Fliehkraftwirkung entsteht, um die an den Niederschlagsclektroden abgeschiedenen Teilchen in radialer Richtung nach außen /u schleudern. Diese Teilchen werden dabei in einem geschlossenen Raum aufgefangen, aus dem sie /. B. mit Hilfe eines Spülmittel ■ entfernt bzw. abgeleitet werden. Dieser abgeschlossene Raum wird dabei von dem zu reinigenden Gas oder aber gar dem bereits gereinigten Gas nicht berührt, da dieses in axialer Richtung durch den Ringspalt hindurchströmt, der /wischen der Niederschlagselektrode und den

·" lonisationselektroden gebildet ist. Damit ergibt sich für den zu reinigenden und auch den bereits gereinigten Gasstr.iT· ein .Strömungsweg großen Querschnitts, der unabhängig von der jeweiligen Betriebszeit des Elektroabscheider, jfso auch unabhängig von der an

" den Niederschlagselektrode^ abgeschiedenen Teilchenmenge gleich groß bleibt. Der Strömungswiderstand für den Gasstrom ist daher äußerst gering. Da durch die schnelle Drehung uer Niederschlagsclektroden diese dauernd von den auf ihnen abgeschiedenen Teilchen

■■■ befreit werden, wird der Abscheidewirkungs^riid des Elektroabscheider unabhängig von der jeweiligen Betriebszeit beibehalten. Stillstandszeiten des Elektroabscheider für die Reinigung der Niederschlagsclektroden oder aber gar ein Auswechseln der Niederschlagselektrode^ das durch deren Verschmutzung bedingt ist, treten bei dem neuen Elektroabscheider nicht auf.

Die lonisations- und die Niederschlagselektrode!! sind vorzugsweise längs konzentrischer /ylinderflächcn

montiert. Vorzugsweise sind ^"'ilglieder im Gehäuse montiert, um die aus dem Gasstrom abgeschiedenen Teilchen abzuleiten.

Vorzugsweise sind radial nach außen gerichtete Flüssigkeitszerstäuber vorgesehen, um im Spalt /wischen den lonisations- und Niederschlagselektrode!! einen Vorhang aus feinverteilter Flüssigkeit herzustellen, welcher den Gasstrom kreuzt.

Der Gasstrom kann dem Spalt zwischen den lonisations- und den Niederschlagselektrode!! zwischen den lonisationscicktrodcn hindurch in, im wesentlichen radialer Richtung zugeführt werden.

Auch die lonisationselcktroden können so angebracht sein, daß sie umlaufen.

Die lonisationselcktroden können auf ihrer von den Niederschlagscltktroden abgekehrten Seite mit einem Dielektrikum überzogen sein.

Gleitglieder können vorgesehen sein, um dem Gasstrom eine solche Bewegung beizubringen, daß eine Fliehkraftabscheidung von Teilchen in den außerhalb der Nicderschlagselektrodcn liegenden Raum erreicht wird.

Durch diese Maßnahmen können die Niedersehlagselcktrodcn kontinuierlich von Teilchen völlig rein gehalten werden, wodurch das Abscheidevermögen des I 'ektroabscheiders im Vergleich zu bekannten Elektroabscheider und unter der Voraussetzung, daU die übrigen, das Abscheidevermögen beeinflussenden Faktoren unverändert sind, beträchtlich erhöht wird.

Der erfindiingsgemäßc Elektroabscheider vermeidet somit Turbulcnzverluste, Agglomerationsverluste und Rückstrahlungsverluste. Es wird also eine höhere Bewegungsgeschwindigkeit der Teilchen erreicht, was bei konstantem Abscheidungsgrad kürzere Niederschlagswege ermöglicht, d. h. kleinere Flächen der Niederschlagselektroden und somit kleinere Abmessungen des Elektroabscheider oder höhere Strömungsgeschwindigkeit des Gases durch den Elektroabscheider.

Die Niedcrschlagselektrodcn 2 können aus axial verlaufenden Drähten, die einen Teil eines Gitters bilden, oder aus Schaufeln bestehen, die elektrisch leitend sind und zwischen einem unteren Ring 10 und einem oberen, kreisförmigen Halter Il befestigt sind. welcher an einer mittels eines nicht gezeigten Motors in Lagern 12 drehbaren Welle 13 fest montiert ist. In dem Halter 11 sind Öffnungen vorgesehen, um das nach dem Lauf durch den Spalt 8 in hohem Grade von Ti-M'jh·..·!! gereinigte Gas hinauszulassen. Die Niedcrschlagselck Irodcn 2 sind ferner elektrisch an einen üblicherweise geerdeten Stromabnehmer 14 angeschlossen.

Das die Nicderschlagselektrodcn 2 umschließung, ringförmige Gehäuse 3 ist durch Dichtungsringe 15, 16 gegen den Ring 10 und den Halter Il abgedichtet und im übrigen ganz gasdicht geschlossen, damit nicht 'Ir Raum im Inneren des Gehäi.v^ J vom Gasstrom im Spalt 8 berührt wird. Im oberen Teil des Gehäuses 3 sind Spülglicder 17 moniert, um die axialen Flächen des Gchiiu.ii- · beispielsweise mit Wasser zu spülen, und im Boden des Gehäuses 3 ist ferner ein gasdichter Flüssigkeitsaustritt 18 vorresehcn.

Γ.ι·:ηι Betrieb des Elektroabscheider wird das von den darin schwebenden Teilchen zu reinigende Gas -mil Hilfe ?.. B. eines pum gezeigten Axialgebläses von dem !'i!.iritt ^Λ in den Spalt 8 getrieben und Spannung wird zwischen den lonisationselcktroden 1 und den Niederschlagselektroden 2 angelegt, welche mit Hilfe des Motors in schnellen Umlauf versetzt werden. Wenn das Gas durch den Spalt 8 passiert. > ■ j es infolge des Korona-Effekts an den lonisationsclektroden I ionisiert und die im Gas schwebenden Teilchen werden aufgeladen, so daß sie von den Niederschlagselektrode!! 2 angezogen werden und sich an diesen absetzen. Als Folge des schnellen Umlaufs der Niederschlagselektro den 2 wird den abgeschiedenen Teilchen kinetische Energie crieiii. und sie werden durch die riieiikraii von den Niederschlagselektroden 2 weg in den Innenraum

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kann die Stromdichte ohne Gefahr einer Rückstrahlung erhöht werden, was einen besseren Wirkungsgrad des zugeführten Stromes ergibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, die einen schematischen Längsschnitt darstellt.

Der in der Zeichnung dargestellte Elektroabscheider besteht aus mehreren längs einer Zylinderfläche angeordneten lonisationselektroden 1. mehreren längs einer anderen Zylinderfläche konzentrisch um die lonisationselektroden 1 angebrachten und von ihnen elektrisch isolierten Niederschlagselektroden 2, einem diese umschließenden, ringförmigen Gehäuse 3 und einem an den Spalt 8 zwischen den Elektroden I und 2 sich anschließenden, zylindrischen Gaseintritt 4. welcher mit dem Gehäuse 3 vereinigt ist.

Die lonisationselektroden 1 können aus dünnen Drähten oder aus einem Gitter bestehen, das elektrisch leitend ist und zwischen zwei kreisförmigen, geschlossenen Haltern 5, 6 befestigt ist, von denen der untere Halter 6 auf einer Achse 7 fest montiert ist und konische Form hat, um den von unten durch den Eintritt 4 kommenden Gasstrom in den Spalt 8 zu leiten. Die lonisationselektroden 1 sind ferner an einen auf der .Achse 1 montierten Stromabnehmer ^ i»n<T<*c^Mr»ccf η über welchen den lonisationselektroden 1 eine zweckmigerweise negative Spannung im Verhältnis zu den üblicherweise geerdeten Niederschlagselektroden 2 zugeführt wird.

Spülflüssigkeit mitgerissen werden und ihr durch den Austritt 18 heraus folgen. Das von den Teilchen gereinigte Gas strömt durch den Halter 11 hinaus und wird in erwünschter Weise abgeleitet.

Mehrere Abänderungen der oben beschriebenen, bevorzugten Ausführungsform sind möglich. Der beschriebene, als Trockenabscheider arbeitende Elektroabscheider kann somit ebensogut als Naßabscheider arbeiten, wobei radial nach außen gerichtete Flüssigkeitszerstäuber in einer axialen Reihe in der vor dem lonisationselektroden 1 gebildeten Zylinderfläche montiert werden. Der gegen die vorbeilaufenden Niederschlagselektroden gerichtete Flüssigkeitsvorhang aus diesen Zerstäubern erleichtert weiterhin das Entfernen der Teilchen von den Niederschlagselektroden 2. Außerdem kann dieser Flüssigkeitsvorhang als Naßabscheider arbeiten, indem er die Agglomeration der Teilchen im Gas und deren Absetzung an den Niederschlagselektroden erleichtert. Hierbei wird das Gas mit Hilfe des Axialgebläses und der Niederschlagselektroden in einer schraubenlinienförmigen Bahn durch den Spalt 8 hochgeleitet, so daß der Gasstrom zweckmäßigerweise den Flüssigkeitsvorhang wenigstens zweimal passiert.

Durch den Umlauf des Gasstroms im Spalt 8 kann auch eine dynamische Abscheidung, d. h. Zentrifugalabscheidung der Teilchen erreicht werden. Um diese Abscheidung zu verstärken, kännen zwischen dem unteren Teil des Gehäuses 3 und dem Eintritt 4 auf der

Saugseite des Gebläses Rückströmkanäle für das Gas · angeordnet werden und gegebenenfalls kann ein unterer Teil der Niederschlagselektroden ortsfest gemacht werden.

Als Modifikation können die Ionisationselektroden an ihrer Avlenwand mit einem Dielektrikum beschichtet werden, wobei das Gas ohne Korona-Fffekt ioniser. wird. Das ionisierte Feld kann hierbei als Katalysator für chemische Reaktionen des Typs SO? -► SOi wirken, welcher in Wasser löslich ist. Als Alternative kann Kalkwasser dem Naßabscheider zugeführt werden, um SO; in CaSO4 umzuwandeln, das seinerseits abgetrennt ηγκ! nduslriell ausgenützt werden kann.

Als weitere Alternative kann das Gas aus dem Raum innerhalb der Ionisationselektroden in den Spalt 8 eingeführt werden. Hierbei können die lonisationselektroden z. B. in demselben Sinne wie die Niederschlagselektroden umlaufen, wobei die im Gas schwebenden Teilchen aufgeladen werden können und ihnen beim Lauf durch die Niederschlagselektroden kinetische Energie zugeführt werden kann.

Schließlich sei erwähnt, daß durch zweckmäßige Ausbildung der Niederschlagselektroden eine laminare Strömung des Gases in unmittelbarer Nähe der Elektroden erzielbar ist, wodurch die Turbulenzverluste noch mehr herabgesetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Elektroabscheider mit lonisations- und rund um diese angeordnete und um diese umlaufend gelagerte Niederschlagselektroden mit einem außerhalb der Elektroden angeordneten Gehäuse, wobei der Gasstrom im wesentlichen in axialer Richtung durch den zwischen den lonisations- und Niederschlagselektroden gebildeten Spalt hindurchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederschlagselektroden (2) mit hoher Drehzahl zur Abschleuderung der an diesen abgeschiedenen Teilchen durch die Fliehkraft umlaufen, wobei diese Teilchen in einen abgeschlossenen Raum geschleudert werden, der durch das Gehäuse (3) nach außen gasdicht abgeschlossen begrenzt ist.

2. Elektroabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lonisations- und die Nicderschlagselektroden (I, 2) längs konzentrischer Zyiinderfiachen angeordnet sind.

3. Elektroabscheider nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Spülglieder (!7) im Gehäuse (3) angeordnet sind, um die aus dem Gasstrom abgeschiedenen Teilchen abzuleiten.

4. Elektroabscheider nach eitern der Ansprüche I —3, gekennzeichnet durch radial nach außen gerichtete Flüssigkeitszerstäuber, die im Spalt (8) zwischen den lonisations- und Nicderschlagsclcktroden (1, 2) einen Vorhang aus feinverteilter Flüssigkeit her: lellcn, welcher den Gasstrom kreuzt.

5. Elektroabscheider nrich cirr*"n der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom dem Spalt (8) zwischen den lon'<ations- und den Niedcrschlagselektrodcn (1,2) zwischen den lonisationselcktroden hindurch in, im wesentlichen radialer Richiung zugeführt wird.

6. Elektroabscheider nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auch die lonisationselcktrodcn (!) umlaufend angebracht sind.

7. Elektroabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die lonisationselektroden (1) auf ihrer von den Niederschlagselektroden (2) abgekehrten Seite mit einem Diclcklrikum überzogen sind.

8. Elektroabscheider nach einem der Ansprüche 1—7, gekennzeichnet durch Gleitglieder, die dem Gasstrom eine solche Bewegung erteilen, daß eine Fliehkraftabscheidung von Teilchen in den außerhalb der Niederschlagselektrodcn (2) liegenden Raum erhalten wird.