DE2438670C3

DE2438670C3 - Elektrischer Staubabscheider

Info

Publication number: DE2438670C3
Application number: DE2438670A
Authority: DE
Inventors: Senichi Prof. Tokyo Masuda
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-08-14
Filing date: 1974-08-12
Publication date: 1981-12-10
Also published as: US3980455A; GB1479033A; DE2438670A1; FR2240770A1; DE2462539C2; DE2462539A1; FR2240770B1; DE2438670B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Staubabscheider entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Staubabscheider in zweistufiger Auiführungsform mit nachgeschalter Sammelzone ist in der DE-OS 24 19 265 beschrieben. Solche Staubabscheider werden vor allem zurr. Sair-Tieln von Staub mit hohem Widerstand verwendet. Durch Anlegen einer Gleichspannung zwischen den Gegen- und den zusätzlichen Elektroden und einer Impulsspannung zwischen den Entladungs- und den zusätzlichen Elektroden kann eine inverse Ionisierung verhindert werden. Dies geschieht dadurch, daß die Wiederholungsfrequenz der Impulsspannung so eingestellt wird, daß an der sich ansammelnden Staubschicht kein Durchschlag auftritt und damit die inverse Ionisierung verhindert wird.

In der DE-OS 22 61 150 wurde ein elektrischer einstufiger Staubabscheider mit zusätzlichen Elektroden vorgeschlagen, bei dem die einen Elektroden mit einer Spannung hoher Amplitude und niedriger Frequenz mit etwa sägezahnförmigen Verlauf und die anderen Elektroden mit der gleichen Spannung, aber entgegengesetzter Polarität oder mit einer Spannung hoher Frequenz und geringer Amplitude mit etwa sinusförmigen Verlauf beaufschlagt werden.

Um einen solchen Staubabscheider wirksam betreiben zu können, muß sichergestellt sein, daß lediglich während des Auftretens der Impulsspannung an der Entladungselektrode eine Entladung auftritt, während im übrigen die Entladungselektrode durch die dritte Elektrode abgeschirmt ist. In der Praxis ist es jedoch nicht möglich, den Abstand zwischen der Entladungselektrode und der dritten Elektrode ausreichend klein zu machen, so daß es schwierig ist, die Entladung der Entladungselektrode zu unterdrücken, wenn die Impulsspannung nicht auftritt. Außerdem beeinflussen Änderungen der Temperatur und der Staubkonzentration des zu reinigenden eingeleiteten Gases derart, daß eine Entladungsunterdrückung nicht immer verhindert werden kann, wenn keine Hochspannung anliegt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den

Staubabscheider so auszubilden, daß auch bei Staub mit sehr hohem elektrischen Widerstand eine inverse Ionisierung verhindert und ein stabiler Betrieb erreicht werden kann,

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teif des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

ίο Durch das Anlegen einer Gleichspannung zwischen der Entladungselektrode und der zusätzlichen Elektrode wird eine Entladung an der Entladungselektrode verhindert, wenn die Impulsspannung nicht auftritt

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der F i g. 1

bis 8 beispielsweise erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Horizontalschnitt eines zweistufigen Staubabscheiders,

Fig.2 einen Vertikalschnitt des Abscheiders der Fig. 1,

Fig.3 einen Horizontalschnitt eines weiteren zweistufigen Abscheiders und

F i g. 4 bis 8 Schaltbilder verschiedener Ausführungsformen der Beschallung der Entladungs-, Gegen- und zusätzlichen Elektroden.

In den F i g. 1 und 2 bezeichnen 1 eine Einlaßöffnung zum Einführen eines staubhaltigen Gases, 2 das auf Masse liegende Gehäuse des Staubabscheiders und 3 eine Gasauslaßöffnung zum Ableiten des gereinigten Gases. Unter dem Gehäuse 2 ist ein Staubsammeltrich ter 4,5 mit Auslaßöffnungen 6, 7 und einem Förderer 8 angeordnet. Mit 9 ist eine gelochte Platte bezeichnet, die zur Vergleichmäßigung der Gasströmungsgeschwindigkeit dient. Der Staubabscheider hat eine Ionisierungsbzw. Entladungszone 10 und eine nachgeschaltete Sammelzone 51. Mit 11 sind Entladeelektroden bezeichnet, die jeweils aus einem vertikalen Zylinder 13 von etwa 1 bis 3 cm Durchmesser und Vorsprüngen 12 bestehen, die in einem Abstand von 1 bis 10 cm angebracht sind und eine Länge von etwa 1 bis 3 cm sowie ein Ende mit einem kleinen Krümmungsradius haben. Die Entladeelektroden 11 sind von einem Isolationsrohr 14 und einem Isolator 15 gehalten urd über einen Leiter 16 mit dem Ausgang 18 einer negativen Hochspannungsimpulsquelle 17 und über einen Impulsformungswiderstand 19 mit Masse verbunden. Durch Prallplatten 20 wird das einströmende Gas daran gehindert, die Ionisierungszone zu umströmen. Mit 21 sind vertikal, ebene Gegenelektroden bezeichnet, die durch Isolationsrohre 22 gehalten und zueinander und zur Gasströmungsrichtung parallel angeordnet sind. Zusätzliche Elektroden 23 haben bei einem Durchmesser von 1 bis 5 cm einen großen Krümmungsradius und sind durch Isolationsrohre 24 so gehalten, daß sie auf gegenüberliegenden Seiten der Entladungselektroden 11 in einem Abstand von etwa 1 bis 5 cm von den Vorsprüngen 12 angeordnet sind.

Die Gegenelektroden 21 und die zusätzlichen Elektroden 23 sind über Leiter 25 bzw. 26 mit dem positiven und negativen Ausgang 28 bzw. 29 einer Gleichhochspannungsquelle 27 verbunden, so daß durch Koronaentladung gebildete negative Ionen gegen die Gegenelektroden 21 gelenkt werden.

Die negative Hochspannungsimpulsquelle 17 (mit den Elementen 19, 30 bis 47, 70, 71) erzeugt negative Impulse, durch die eine Koronaentladung zwischen den Entladungselektroden H und den zusätzlichen Elektroden 23 verursacht wird. Die dadurch entstehenden negativen Ionen werden auf Grund des Gleichspan-

nungsfeldes, das durch die G|ejehspannungsque||e 27 zwischen den zusätzlichen Elektroden 23 und den Gegenelektroden 21 erzeugt wird, in Richtung auf die Gegenelektroden 21 geleitet. Die im Raum 48 suspendierten Staubteilchen werden daher aufgeladen und bewegen sich zu den Gegenelektroden 21, Der Mittelwert des Stroms zu den Gegenelektroden ist der Wiederholungsfrequenz der Impulsspannung proportional und karrt über einen großen Bereich geändert werden.

Die sich auf die Gegenelektroden 21 zubewegenden Ionen verteilen sich auf Grund der Coulombschen Abstoßkräfte sehr schnell, so daß der mittlere Ionenstrom ausreichend gering ist und ein Durchschlag der Staubschicht an den Gegenelektroden und damit \^r> eine inverse Ionisierung verhindert werden kann. Wichtig ist dabei, daß das elektrische Feld im Raum 48 und die Ionenstromstärke an den Gegenelektroden 21 unabhängig einstellbar ist und dadurch die Ionenstromstärke entsprechend der Größe des spezifischen Widerstandes der Staubschicht so geändert werden kann, daß die Durchbruchfeldstärke nicht en eicht wird, während das elektrische Feld stets auf einem solch hohen Wert gehalten wird, daß eine Koronaentladung erreicht wird.

Die zusätzlichen Elektroden 23 sind über den negativen Anschluß 29 der Gleichspannungsquelle 27 mit dem negativen Anschluß 50 einer negativen Gleichspannungsquelle 49 verbunden. Wie zuvor erläutert, kann in der Praxis der Abstand zwischen den Entladungselektroden 11 und den zusätzlichen Elektroden 23 nicht ausreichend klein gewählt werden, so daß der elektrostatische Abschirmeffekt der zusätzlichen Elektroden verlorengeht und selbst im Falle eines Nichtanlegens der Impulsspannung eine Koronaentla- v> dung von den Entladungselektroden 11 zu den Gegenelektroden 21 auftritt. Dies führt zu einem kontinuierlichen Ionenstrom, so daß die Steuerwirkung auf die mittlere Stromstärke verloren geht. Um den Ionenstrom zu unterdrücken, wenn keine Impulsspannung an den Entladungselektroden 11 anliegt, ist die Gleichspannungsquelle 49 vorgesehen, die eine veränderbare negative Gleichspannung zwischen den Entladungselektroden 11 und den dritten Elektroden 23 anlegt. Diese Spannung kann in Abhängigkeit vom Gaszustand, d. h. der Temperatur, dem Druck, der Zusammensetzung und der Staubkonzentration des Gases so geändert werden, daß keine Koronaentladung an den Entladungselektroden 11 auftritt.

Die Leitung 26 kann auch direkt mit dem Anschluß 50 verbunden werden, während der Anschluß 29 auf Masse gelegt wird.

Auf der Abströmseite der Ionisierungszone 10 befindet sich die. Sammelzone 51, die vertikale Elektroden 53 und 54 hat, deren öffnungen gegeneinander gerichtet und gegeneinander versetzt sind. Die Elektroden 53 sind durch Isolationsrohre 52 gehalten und mit dem Ausgang 57 einer negativen Gleichhochspannungsquelle 56 über eine Leitung 55 verbunden, die über ein Isolationsrohr 52 in das Gehäuse 2 eingeführt 6u ist. Wenn das staubhaltige Gas auf dem durch den Pfeil 60 angegebenen Weg zwischen den Elektroden 53 und 54 durchströmt, sammeln sich die in der Ionisierungszone 10 negativ aufgeladenen Staubteilchen auf der Kanalinnenseite 59 und fallen dann auf Grund einer mechanischen Vibration durch eine Einrichtung 61 in den Trichter 5. Ein kleiner Anteil von positiv geladenen Staubteilchen wird von den Elektroden 53 angezogen; diese Teilchen werden mittels einer Klopfvorrichtung 62 gelöst, 63 und 64 sind weitere Klopfvorrichtungen für die Gegenelektroden 21 bzw, die zusätzlichen Elektroden 23,

Nach dem Ablösen der Staubteilchen von den Elektroden 53 und 54 wird ein Wiederausbreiten der Staubteilchen abströmseitig durch Entladungselektroden 66 verhindert, die nadeiförmige Vorsprünge 65 haben und durch Isolationsrohre 67 parallel zur Rückseite 69 der Elektroden 54 gehalten sind. Die Elektroden 66 sind an den Ausgang 57 einer Gleichhochspannungsquelle 56 über eine Leitung 68 angeschlossen, die durch das Isolationsrohr 67 in das Gehäuse 2 eingeführt ist Hierdurch wird eine Koronaentladung von den Elektroden 66 in Richtung auf die Rückseite 69 der Elektroden 54 erzeugt, so daß die Staubteilchen, nachdem sie sich wieder ausgebreitet haben und erneut aufgeladen worden sind, entgegen der Gasströmung bewegt und auf der Rückseite 69 erneut gesammelt werden und in den Trieb'. ;·; 5 fallen.

F i g. 3 zeigx eine weitere Ausführur.gsform mit ?uf Masse liegenden, U-förmigen Elektroden 72 in der Sammelzone und U-förmigen Elektroden 73, die mit dem Ausgang 77 einer positiven Gleichhochspannungsquelle 76 über eine Leitung 75 verbunden sind, die durch ein Isolationsrohr 74 in das Gehäuse 2 eingeführt ist. Auf diese Weise werden die Staubteilchen in dem Raum 58 gesammelt. Auf der Rückseite 78 der Elektroden 73 sind Entladungselektroden 11' isoliert angeordnet, die aus vertikalen Zylindern 13' mit nadeiförmigen Vorsprüngen 12' bestehen, sowie zusätzliche zylindrische Elektroden 23' parallel zu den Elektroden 11'. Die Elektroden 11' und 23' sind an den Ausgang 18' einer negativen Hochspannungsimpulsquelle 17' bzw. an den Ausgang 50' einer veränderbaren negativen Gleichhochspannungsquelle 49' über Leitungen 16' bzw. 26' angeschlossen, die über Isolationsrohre 14' bzw. 24' in das Gehäuse 2 eingeführt sind. Zwischen diesen Elektroden wird somit eine Koronaentladung bewirkt und gleichzeitig fließt ein impulsförmiger negativer Koronastrom, dessen Größe unabhängig von dem erzeugten elektrischen Feld einstellbar ist. von den Elektroden 11' in Richtung auf die Rückseite 78' der Elektroden 73. wodurch die sich wieder ausbreitenden Teilchen innerhalb des Raumes 48' aufgeladen und gegen die Rückseite 78' bewegt werden, wo sie sich ansammeln. Im Raum 79 wird also ein ähnlicher Staubsammelvorgang wie in der Ionisierungszone 10 durchgeführt.

Es ist auch möglich, den Staubabscheider einstufig auszubilden. In diesem Falle dienen die Gegenelektroden 21 der Ausführungjform der F i g. I als Staubsammeklel:troden.

Die F i g. 4 bis 8 zeigen verschiedene Möglichkeiten der Beschallung eier Elektroden. In Fig.4 jjt zwischen die zusätzlichen Elektroden 23 und die Gegenelektroden 21 eine Gleichhochspannungsquelle 84 mit der Spannung Vi geschaltet, um im Raum 85 zwischen diesen Elektroden ein elektrisches Gleichfeld Ec zu erzeugen, so daß zwischen diesen eine Feldstärke erzeugt wird, die in etwa eine Koronaentladung bewirkt. Zwischen die Entladungs- und Gegenelektroden 13 bzw. 21 ist eine weitere Gleichhochspannungsquelle 86 mit der gleichen Polari'ät und der Spannung V2 geschaltet. Zwischen die Entladungs- und die zusätzlichen Elektroden 13 bzw. 22 ist außerdem eine Wechselspannungsirnpulsquelle 87 mit der Spannung V3 cos 2 π ft geschaltet, so daß zwischen diesen Elektroden eine periodische

Koronaentladung stattfindet. Die durch diese Entladung erzeugten Ionen werden in den Raum zwischen den Gegen- und den zusätzlichen Elektroden gezogen und erzeugen einen lonenstrom in Richtung auf die Gegenelektroden 21, dessen Stromstärke in Abhängig- > keit von den Spannungen V1 bis V3 und der Frequenz f änderbar ist.

Die Spannung V2 wird kleiner gewählt als die Spannung Vi, so daß die dritten Elektroden 23 den grüßten Teil der elektrischen Kraftlinien aufnehmen.die in von den Gegenelektrodcn 21 zu den Fntladiingselektroden 11 ausgehen; sie bewirken dadurch eine elektrostatische Abschirmung, so daß die elektrische Feldstärke der l'ntladungsclcktrodcn Il geschwächt und eine Koronaentladung, die von diesen Elektroden in ' ί Richtung auf die Gegenelcktroden 21 ausgeht, gestoppt wird. F.rst wenn die Impulsspannung /wischen den Entladung*- und den zusätzlichen Elektroden Il und 23 angelegt wird, wird der Absolutwert des Potentials der Entladungselektroden 11 gleich dem Absolutwert der Spannung VI oder größer als diese, und es setzt dann von den Entladungselektroden 13 in Richtung auf die Gegenelektroden 21 eine Koronaentladung ein.

Die Stelle, an der die Impulsspannungsquelle angeordnet wird, ist nicht auf die Ausführungsform der F i g. 4 beschränkt, sondern muß nur in der Verbindung der Entladungselektroden 13 und der zusätzlichen Elektroden 23 liegen, wie die Fig.5 und 6 zeigen. Der Masseanschluß kann ebenfalls verschieden sein und kann z. B. bei Λ. linder fin F ι g. 4. D, E oder Fin F i g. 'S oder G. //oder /in F i g. 6 liegen. Auch ergeben sich für die Glcichspannungsqucllcn 84 und 86 andere Ausführungsformen. wie die Fig. 7 und 8 zeigen, in denen die eine Spannungsquellc jeweils einen Teil der anderen bildet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrischer Staubabscheider mit Entladungs-, Gegen- und zusätzlichen Elektroden, wobei an den Entladungselektroden eine Inipulsspannung und zwischen den Gegenelektroden und den zusätzlichen Elektroden eine Gleichspannung anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß eine veränderbare negative Impulsspannungsquelle (17), die die Impulsspannung liefert, und eine veränderbare negative Gleichspannungsquelle (49) zwischen den Entladungselektroden (It) und den zusätzlichen Elektroden (23) anliegen.

2. Staubabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungselektroden (11) einen relativ kleinen Krümmungsradius aufweisen, während die Gegenelektroden (21) und die zusätzlichen Elektroden (23) einen relativ großen Krümmungsradins und eine beliebige Querschnittsform haben.

3. Staubabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einstufiger Ausbildung d<e Gegenelektroden Staubsammelelektroden sind.