DE2343900B2

DE2343900B2 - Kunststoffelektrofilter

Info

Publication number: DE2343900B2
Application number: DE19732343900
Authority: DE
Inventors: Lothar 6236 Eschborn Hardt
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1973-08-31
Filing date: 1973-08-31
Publication date: 1977-05-12
Also published as: GB1436826A; US3918939A; FR2245723A1; ZA744247B; DE2343900A1; CS166184B2; FR2245723B1; ES428761A1; PL90024B1; JPS5050770A

Description

Die Erfindung betrifft ein Kurtstsioffelektrofi/ter, bestehend aus einem Gehäuse mit rohr-, waben- oder plattenförmigen Niederschlagselektroden aus glasfaserverstärktem Kunststoff.

Zweck der Erfindung ist die Verbesserung der Abscheidung von aggressiven Gasen in trocken- oder naßbetriebenen Kunststoffelektrofiltern.

Es ist bekannt, Elektrofilter aus Kunststoff herzustellen, und zwar meist aus PVC oder Verbundwerkstoffen mit thermoplastischen Innenschichten. Diese Kunststoffe, die im allgemeinen einen hohen elektrischen Oberflächenwiderstand von über 10'²Ohm aufweisen, verwendet man nur in naßarbeitenden Röhren-, Waben· oder Plattenelektrofiltern. Die Niederschlagsflächen werden dabei von einem Flüssigkeitsfilm bedeckt, der die Funktion der Abführung der auftretenden Ladungen übernimmt. Die Leitfähigkeit der meist sauren Flüssigkeiten reicht aus, um die Ladungen, die von der Koronaentladung der Sprühdrähte erzeugt werden, von den Niederschlagsflächen abzuführen. Hier liegt die Problematik vor allem darin, die Niederschlagsflächen mit einem gleichmäßigen zusammenhängenden Flüssigkeitsfilm zu versehen. Doch meist lassen sich die Oberflächen der Kunststoffe nur schlecht benetzen, so daß sich vorwiegend am unteren Ende der Niederschlagselektroden oft Bäche oder Rinnsale bilden, zwischen denen trockene Stellen oder Inseln vorhanden sind. Es wurde nun beobachtet, daß Funkenüberschläge vorwiegend in diesem Bereich, d. h. an den Übergangsstellen naß/trocken, auftreten und durch die bei einem Funkenüberschlag erzeugte örtliche Erhitzung es an diesen Stellen zu einer Zerstörung des Kunststoffes kommt. Brandspuren treten nicht nur durch Überschläge auf, viel gefährlicher sind Kriechströme oder Glimmströme auf den Niederschiagselektroden, lange bevor es zu einem Funkenüberschlag kommt. Diese Ströme können von der elektrischen Regelung nicht erfaßt oder beeinflußt werden, weil die Regelung im allgemeinen nur auf Funke nüberschläge anspricht.

Man hat versucht, das Problem dadurch zu lösen, indem man die Oberfläche der Niederschiagselektroden aufrauhte; dadurch ließ sich zwar die Adhäsion der Flüssigkeit mit dem Kunststoff verbessern, doch traten gerade am unteren Rand der Elektrode, teilweise durch die abtropfende Flüssigkeit verursacht, die schon obenerwähnten Schwierigkeiten aul. Man hat versucht, durch Graphitieren der Oberfläche diese Nachteile zu beseitigen, jedoch waschen sich solche Oberflächenschichten mit der Zeit ab und der alte Zustand ist w icder hergestellt.

Es ist auch bekannt, die Oberfläche von Kunststoff S mit Leitlacken zu streichen. Diese Leitlack? enthalten jedoch meist metallische Teilchen, die an der Oberfläche korrodieren bzw. Oxydschichten bilden, die einer Leitfähigkeitserhöhung entgegenwirken. Zusätze von Edelmetallen zum Leitfähigmachen der Oberfläche sind

in zu teuer und, wie bei al.'en Anstrichen, lösen sich mit der Zeit auf oder es tritt eine Wanderung der Metallteüchcn ein.

Bei der Verwendung von glasfaserverstärkten Kunststoffen mit ihrer größeren mechanischen Festigkeit und

is höheren Temperaturbeständigkeit wurde gefunden, daß ein Aufrauhen der Oberfläche, wie es beispielsweise bei PVC möglich ist. nicht zu empfehlen ist, weil die duroplastischen Kunststoffe, insbesondere glasfaserverstärkte Polyesterharze beim Aufrauhen Haarrisse ausbilden, die in das Material hineingehen und die Ursache für spätere Zerstörung des Materials sind.

Ferner ist es bekannt, thermoplastische Kunststoffe im Elektrofilterbau zu verwenden und ihre Oberfläche mit einer elektrisch leitenden Schicht aus; Graphit zu überziehen (Chemikerzeitung [1963] Nr. 19, Seite 707/708).

Derartige Thermoplaste können jedoch nur für kleine Filter, beispielsweise 600 mm χ 600 mm χ 550 mm verwendet werden, weil sie wegen ihrer schlechteren physikalischen, insbesondere mechanischen, Eigenschaften nur bis zu derartigen Größen gegenüber duroplastischen Kunststoffen gerade noch als geeignet anzusehen sind. Sie sind jedoch nicht geeignet für Kunststoffilter, deren Dimensionen eine Zehnerpotenz größer sind.

Schließlich ist es bekannt, thermoplastische Kunststoffe mit einem Graphitanteil von 60 bis 86% zu verwenden (FR-PS 10 63 677, Seite 1, rechte Spalte). Bei einem derartig hohen Füllgrad an Graphit handelt es sich praktisch um Graphitelektrodcn mit einem thermoplastischen Kunststoff als Bindemittel. Der hohe Grapliitanteil bewirkt auch, daß sie sehr ungünstige mechanische Eigenschaften aufweisen. Auch dieses Material ist daher für Filter mit größeren Abmessungen nicht geeignet.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Kunststoff zu finden, der speziell für die Belange des Elektrofilterbetriebes geeignet ist, so daß auch bei trockener Niederschlagsfläche die auftretenden Ladungen sehr schnell abgeführt werden und örtliche

to Überhitzungen bei einem Überschlag nicht zu einer Zerstörung führen. Der Kunststoff muß außerdem ausreichende mechanische Festigkeitswerte haben, damit er auch für Filter mit sehr großen Abmessungen verwendet werden kann.

Es wurde überraschend gefunden, daß sich diese Aufgabe lösen läßt, wenn der Kunststoff aus einem Duroplast aus ungesättigtem Polyesterharz oder ungesättigtem Vinyiesterharz mit feuerhemmenden Additiven besteht, dem Graphit mit einer maximalen Korngröße von 50 μιη und einem Kohlenstoffgehalt von 95 bis 99% in Mengen von 15 bis 20% bei den Niederschiagselektroden zugemischt wird, wobei der Oberflächenwiderstand der Niederschlagselektrode 2S 10⁴ Ohm gehalten wird und >n Mengen von 8 bis 12% bei dem Gehäuse zugemischt wird, wobei der Oberflächenwiderstand des Gehäuses S10* Ohm gehalten wird.
Die Erniedrigung des Oberflächenwiderstandes auf

weniger als ΙΟ⁴ Ohm erwies sich als vollständig ausreichend, um auch ein Kunstsioffelektrofilter irukken zu betreiben. Die auftretenden Ladungen werden mit einer entsprechenden Zeilkonstante so schnell abgeführt daß keinerlei Schwierigkeiten auf der glasfaserverstärkten Kunststoffoberfläche auftreten und sich die Niederschlagselektroden weitgehend wie metallische Niederschlagselektroden verhalten. Sie haben jedoch den Vorteil, daß das Kunststoffmaterial gegenüber Korrosion und aggressiven Gasen wesentlich unempfindlicher ist als eine metallische Niederschlagselektrode.

Für das Gehäuse erwies sich ein größerer Oberflachenwiderstand als ausreichend, weil hier nur statische Aufladungen abgeführt werden müssen. Die Gehäusewand steht zwar nicht unter dem Einfluß einer Sprühentladung wie die Niederschlagselektroden, von denen die ständig neuerzeugten Aufladungen abgeführt werden müssen, aber durch das staike elektrische Feld im Filterinneren laden sich auch Kunststoffgehäuse mit hohen Ouerflächenwiderständen elektrostatisch auf, u as zu gefährlichen Entladungen bei Berührung führen kann. Durch die oben beschriebenen Maßnahmen wird aber ein sicherer Berührungsschutz gewährleistet. Bekanntlich kann durch die Koronaentladung im Einflußbereich eines Kunststoffelektrofilters der Rundfunk- und Fernsehempfang empfindlich und unzulässig gestört werden. Das mittels Graphitbeimischung elektrisch leitfähige und geerdete Kunststoffgehäuse wirkt als Faradayscher Käfig, wodurch Funkstörungen ausgeschaltet werden.

Durch die Verwendung eines geeigneten Graphitmaterials bestimmter Körnung und bestimmten Kohlenstoffanteils hat es sich ergeben, daß schon geringe Mengen an Graphit zu einer für den Elektrofilterbetrieb ausreichenden Leitfähigkeit des Materials führen.

Es wurde weiterhin gefunden, daß sich überraschenderweise durch die Graphitzumischung zu dem glasfaserverstärkten Kunststoff, insbesondere zu einem ungesättigten Polyesterharz oder ungesättigtem Vinylesterharz, die Benetzbarkeit der Kunststoffoberfläche verbessern läßt. Während des im Elektrofilterbau üblicherweise verwendete Polyvinylchlorid ebenso wie das glasfaserverstärkte Polyester- oder Vinylestcrhar/ eine wasserabweisende Oberfläche aufweist, d. h. Flüssigkeiten auf der Oberfläche sich zu Tropfen oder Rinnsalen und Bächen zusammenziehen, wird durch die Graphitzugabe die Benetzbarkeit so verbessert, daß sich ein gleichmäßiger Flüssigkeitsfilm ausbildet, der für ein naßbetriebenes Elektrofilter wünschenswert ist. Selbst trockene Flächen auf der Elektrodenoberfläche

ίο stören nicht, weil die Oberflächenleitfähigkeit durch den Graphitzusatz so hoch ist, daß sich störende Glimmentladungen oder Funkenüberschläge an diesen Stellen nicht mehr bevorzugt ausbilden können. Es kommt auch nicht mehr zu einer Zerstörung des Materials durch

is Funkenüberschläge bei trockenem Elektrofilterbetrieb, weil durch die Graphitzumischung sich die Wärmeleitfähigkeit des Materials so erhöht, daß ein örtlicher Wärmestau schnell abgeführt wird.

Als Werkstoffe für Kunststoffelektrofilter mit ausreichender Leitfähigkeit, die auch für einen Trockenelektrofilterbetrieb geeignet sind, werden bis zu 110° C ungesättigte Polyesterharze und bis 160⁰C und darüber ungesättigte Vinylesterharze mit entsprechender Graphitzugabe zu dem glasfaserverstärkten Kunststoff verwendet. Zu den ungesättigten Kunstharzen Polyester oder Vinylester werden vor der Tränkung der Glasfaserverstärkung und dem Auftrag der Oberflächenschichten Graphit mit einem Kohlenstoffgehalt von 95 bis 99⁰O in einer mittleren maximalen Korngröße von 50 um in Mengen von 8 bis 12% oder 15 bis 20%, je nach dem Verwendungszweck, zugesetzt. Graphit ist besonders geeignet, weil es sich gut mit dem Kunststoff mischen Iäi3t und sich nicht entmischt, wie beispielsweise Metallpulver mit seiner großen Dichte. Das so

3ί vorbehandelte Produkt wird durch bekannte Wickeloder Preßverfahren in die gewünschte Form von Rohren, Platten oder Waben gebracht. Auch tragende Teile wie Halterungen, Stützen und dergleichen können aus dem gleichen Material hergestellt und für die Innenteile des Filters Verwendung finden. Die Sprühelektroden werden aus korrosionsbeständigen Metallen, wie Titan, Tantal, Blei oder dergleichen, hergestellt.

Claims

Patentanspruch:

Kunststoffelektrofilter, bestehend aus einem Gehäuse und Niederschlagselektroden aus glasfaserverstärktem Kunststoff, dadurch -jekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Duroplast aus ungesättigtem Polyesterharz oder ungesättigtem Vinyiesterharz mit feuerhemmenden Additiven ist, dem Graphit mit einer maximalen Korngröße von 50 μ.<η mit einem Kohlenstoffgehalt von 95-99% in Mengen von 15-20% den Niederschiagselektroden zugemischt wird, wobei der Oberflächenwiderstand der Niederschlagselektroden ^lCrOhm gehalten wird und in Mengen von 8—12% dem Gehäuse zugemischt wird, wobei der Oberflächenwiderstand des Gehäuses £j 10⁶ Ohm gehalten wird.