DE2438881A1 - Verfahren und einrichtung zur elektrostatischen schwebstoffabscheidung - Google Patents

Description

9421-74/Kö/S

Pile Ho. 102PP098

US-SIJ 422,401

Piled: December 6, 1973

High Voltage Engineering Corporation, Burlington. Mass.,

V.St.A.

Verfahren und Hinrichtung zur elektrostatischen Schwebstoffabscheidung
(Zusatz zu Patentanmeldung P 23 41 541.0-23)

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Impulsaufladung eines elektrostatischen Abscheiders (Elektrofilter) mit Niederschlagselektroden-Platten (Anoden)· und einer Vielzahl von Sprühelektroden (Kathoden). Sie betrifft ferner eine Einrichtung zum Elektrisieren und Sammeln von in Gasen mitgeführten Teilchen.

In der Patentanmeldung P 23 41 541.0-23 ist ein Verfahren zur elektrostatischen Abscheidung von Teilchen, die in einem Gasstrom, zwischen Sprühelektroden und IJiederschlagselektroden mitgeführt werden, beschrieben, bei dem ein unterlagertes Gleichfeld, durch das die Teilchen aufgeladen und aus dem Gasstrom heraustransportiert werden, relativ gleichmäßig gemacht · wird, so daß verhältnismäßig hohe elektrische !Feldstärken, erzeugt werden können, während die Koronaentladung, die für die Erzeugung der Ionen zum Aufladen der mitgeführten Teilchen benötigt wird, durch ein starkes, periodisch wiederkehrendes Impulsfeld zwischen den Sprühelektroden und den Niederschlagselektroden erzeugt wird. Bei einem solchen System ist die Punktion der Aufladung und des Transports von der Punktion der

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Erzeugung von Ladungsträgern durch Koronaentladung getrennt.

Dieses System bringt eine Beine von weiteren Vorteilen mit sich:

1. Derzeit vorhandene elektrostatische Abscheider oder Elektrofilter können ohne größere Änderungen am Gerät für das System eingerichtet werden, da die elektrische Schaltung ziemlich einfach sein kann.

2. Die Drahtbruchraten können geringer seimals bei den bisherigen Elektrofiltern, da das System die Verwendung von Sprühelektroden mit größerer Querschnittsfläche ermöglicht, als es bei den bisherigen Elektrofiltern zulässig war.

3. Das Impulsfeld kann so stark bemessen werden, daß ein Koronastrom unter praktisch sämtlichen Betriebsbedingungen sichergestellt ist, wodurch der sehr großen Empfindlichkeit der Elektroden herkömmlicher Systeme gegen Verschmutzung abgeholfen und der Wirkungsbereich des Gleichfeldes stark erweitert werden.

4. Der Mittelwert des Koronastromes kann unabhängig vom Gleichfeld durch Einstellen der überlagerten Impulsspannung, Impulsbreite oder Impulsfolgefrequenz innerhalb enger Grenzen eingeregelt werden. So kann die "Rückkorona¹¹ kontrolliert werden, und der erforderliche Minimalpegel für die Aufladung der Teilchen bis dicht bei ihrem Gleichgewichtszustand braucht nicht nennenswert überschritten zu werden.

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß ein solches System, besonders wenn es sich um angepaßte herkömmliche Elektrofilter handelt, u.U. kostspielig im Betrieb ist. Während herkömmliche Gleichstromsysteme mit Gleichrichtung ohne Filterung oder Siebung im allgemeinen einen Gesamtleistungsverbrauch im Bereich von 50 bis 300 kW haben, ist bei einem verbesserten System mit einer Kapazität von 100 ni¹, einem Gleichspannungspegel von 70 kV und einer Impulsamplitude von ebenfalls 70 kV eine Energie von 735 Joule pro Impuls erforderlich, um dem Gleichspannungs-

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pegel einen einzigen Impuls zu überlagern. Setzt man ferner eine Impulsbreite von 100 Nanosekunden, wie es als typisch f ür solche Systeme vorgeschlagen wurde, sowie solche Ionisationsparameter voraus, daß für die Erzeugung des nötigen Koronastromes, d.h. der nötigen Mindestanzahl von Ladungsträgern, eine Folge frequenz von größenordnungsmäßig 1Cr Impulsen pro. Seirunde notwendig ist, so ergibt sich ein Gesamtleistungsverbrauch in der Größenordnung von 7,35 MW. Selbst bei nur 1(K Impulsen pro Sekunde, einem, wie noch erläutert wird, typischen Mindestwert für diesen Parameter, bleibt ein Leistungsverbrauch von 735 kW, d.h. mehr als das Doppelte des konventionellen Maximalwertes, für ein System von der oben beschriebenen Art.

Die Diskrepanz im Leistungsverbrauch ist offensichtlich. Beim derzeitigen Preisstand würden allein die Energiekosten für ein System der oben beschriebenen Art rund 160000 US-$ pro Jahr betragen. Dies ist den derzeitigen Kosten des elektrischen Teils eines herkömmlichen Elektrofilter vergleichbar, und die Strompreise steigen ständig an. Es ist klar, daß der Leistungsbedarf verringert werden muß, damit ein verbessertes System der genannten Art jemals eine praktikable Alternative oder gar eine Verbesserung gegenüber konventionellen Ausführungen darstellen kann.

Eine mögliche Lösung des Problems bestünde darin, die Impulsamplitude herabzusetzen. Diese Lösung ist jedoch nicht attraktiv, da sie zu ,einem Aufbau und einer Wirkungsweise führt, die von herkömmlichen Elektrofiltern mit Gleichstromaufladung nur geringfügig abweichen, und da der Vorteil des kontrollierbaren Koronastromes nur in erheblich verringertem Maße verfügbar und ausnutzbar ist. Eine Verringerung der Impulsfolgefrequenz ist ebenfalls nicht attraktiv. Man kann zwar diesen Parameter etwas verändern, jedoch müssen stets ausreichend viele Ladungsträger bereitgestellt werden, um die Teilchen in einer Zeitspanne, die kurz im Vergleich zur Teilchen-Durchgangszeit ist, auf einen Wert dicht bei ihrem Gleichgewichtswert aufzuladen. So ergibt sich für eine re-

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präsentative Abwänderungsgeschwindigkeit von 70 cm/sec (siehe J.W. Parkington, M.S. Lawrie-Walker: "Attainment of High Precipitation Efficiencies on Eine and Sub-Micron Dusts and Fumes", La Physique des Forces Electrostatiques et leurs Applications, Seiten 351-362, Grenoble (196O)), und eine mittlere senkrechte Wänderstrecke von z.B. 7 cm, eine FoIgefrequenz von weit über 10 Impulsen pro Sekunde. Hundert Impulse pro Teilchen-Durchgangszeit, was nicht ungewöhnlich wäre, ergibt 1000 Impulse pro Sekunde als typischen Mindestwert für diesen Parameter. Zur Ermittlung der optimalen Folgefrequenz sind Experimente mit jedem speziellen System und jeder Stoffoder Teilchenart erforderlich; jedoch ist auf keinen Fall zu erwarten, daß aufgrund der Resultate solcher Experimente eine so weitgehende Veränderung möglich ist, daß der Leistungsverbrauch nennenswert beeinflußt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den erforderlichen Leistungsverbrauch unter Beibehaltung der Vorteile des genannten verbesserten Systems zu verringern.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß den Sprühelektroden eine Betriebsgleichspannung sowie wiederholt in Sequenz ein sehr schmaler Hochspannungsimpuls zugeleitet werden.

Eine Einrichtung der eingangs genannten Art ist erfindungs_ gemäß gekennzeichnet durch im Abstand voneinander angeordnete großflächige Elektroden, durch eine Vielzahl von relativ klein flächigen Elektroden, die der Reihe nach zwischen gegenüberliegenden großflächigen Elektroden angeordnet sind, durch eine Impulsverzögerungsleitung, an welcher die kleinflächigen Elektroden befestigt sind, durch eins G-leichspannungsquelle, an welche die kleinflächigen Elektroden angeschlossen sind, und durch eine Impulsspannungsquelle, diean das eine Ende der Impulsverzögerungsleitung angeschlossen ist, derart, daß die Impulsspannung sich längs der Impulsverzögerungsleitung ausbreitet und sukzessive der den kleinflächigen Elektroden zu-

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geleiteten Gleichspannung überlagert wird. ·

Die erfindungsgemäße Lösung des Leistungsbedarfsproblems bei dem verbesserten Elektrofilter besteht darin, daß man jeweils immer nur einen kleinen Teil eines gleichstrom-aufgeladenen Abscheiders durch einen sehr schmalen Impuls, der entlang einer Anordnung von in Reihe geschalteten Kathoden- oder Sprühdräliten fortgeleitet wird, impuls-auflädt, so daß der erforderliche Koronastrom erzeugt wird, ohne daß eine gleichzeitige Impulsaufladung sämtlicher Sprühelektroden erforderlich ist.

Die Reihenschaltung kann entweder parallel zur Gasströmungsrichtung, d.h. längs der Tragschienen der einzelnen Sätze von Sprühelektroden in den Kanälen oder Kammern zwischen den beabstandeten iNfiederschlagselektroden, oder senkrecht zur Gasströmungsrichtung, d.h. hin und her auf der Oberseite der ■ Mederschlagselektroden unter Verbindung der in ihrer Lage einander entsprechenden Sprühelektroden in jeder Kammer, angeordnet sein. Die senkrechte Anordnung gilt dabei als die bessere dieser beiden Alternativen, da bei ihr die Anzahl der in jeder Kammer imitierten Ladungsträger trotz der Impulsamplitudendämpfung, die durch den Verlust in der Übertragungsleitung aufgrund des Koronastromes während der Portleitung verursacht wird, annähernd gleich ist. Dagegen ist bei der parallelen Anordnung aufgrund der gleichen Dämpfungseffekte die Anzahl der in den einzelnen Kammern im Zuge der !Ortleitung oder Ausbreitung des Impulses vom Eingang gegen das Ende der Reihenanordnung imitierten Ladungsträger in den einzelnen Kammern fortschreitend geringer.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Systems werden durch zuvor experimentell gesicherte Tatsachen stark vergrößert, aus denen hervorgeht, daß die emittierte Ladung pro Impuls nur in geringem Maße durch die Impulsbreite bestimmt wird, woraus sich ergibt, daß die Ladung während des sehr frühen Teils des Impulses, wo die Abschirmungseffekte der Raumladungswolke fehlen, emittiert wird. Dies ermöglicht die Verwendung sehr

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kurzer Impulse, in der Größenordnung von 10 NanoSekunden, wodurch der Leistungsbedarf herabgesetzt sowie die Wahrscheinlichkeit eines unerwünschten Durchschlags zwischen den Sprühdrähten (Kathoden) und den Jüiedersehlagsplatten (Anoden) verringert werden.

Da die erfindungsgemäß erzielte Verringerung des Leistungsverbrauchs im Verhältnis der Impulslaufzeit durcbfdie Reihenanordnung zu Impulsbreite proportional ist, führen solche kurzen Impulse zu einem Gesamtleistungsverbrauch, der dem derzeitigen Leistungsbedarf bei Gleichstromsystemen vergleichbar oder geringer als dieser ist.

Erfindungsgemäß ist ferner die Verwendung allgemein bekannter Schaltungsanordnungen im Impulserzeugersystem vorgesehen, wobei jedoch darauf zu achten ist, daß die .Impedanz des Übertragungskabels an die Impedanz der Drahtkathoden-Anoden-Anordnung angepaßt werden muß. Dem erschwerenden Umstand, daß die Sprühdrähte eine einer Impulsbreite vergeiehbare elektrische Länge haben und somit unerwünschte Reflexionen hervorrufen, kann dadurch abgeholfen werden, daß man die Sprühdrähte sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite in Reihe schaltet. Darüber hinaus ist jedoch im Hinblick auf die Erzielung optimaler Anpassungsbedingungen für jedes spezielle System die Vornahme von Experimenten mit Oberbereichs-Reflexionsmessungen und Ermittlung des Impulsamplitudenabfalls entlang dem IPo rtlei tungs weg zu empfehlen.

Am Ende der in Reihe geschalteten Sprühdrähte wird der Impuls rückreflektiert und trägt wiederum zur Erzeugung von Koronastrom auf dem Rückweg bei. Diese Reflexionen sind jedoch vor Auftreten des nächsten Impulses ausgeklungen, so daß eine möglicherweise störende Quelle von Überschlägen von vornherein ausgeschaltet ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

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Figur 1 eine schematische Darstellung eines Hochspannungs-Leiterabschnitts eines verbesserten Elektrofliters, wobei die Sprühelektroden (Kathoden) jedes Satzes längs ihrer gemeinsamen Tragschiene in Reihe geschaltet sind und wobei jeder derartige Sprühelektrodensatz auf der Oberseite der Niederschlags elektroden-Platten mit den Sprühelektrodensätzen in den beiden benachbarten Kanälen oder Kammern beiderseits jedes solchen Satzes in Reihe geschaltet sind, so daß die Verbindung^ elemente einen einzigen durchgehenden Weg vom Eingang zum Ende bilden; ■ .

Figur 2 eine schematische Darstellung eines Hochspannungs-Leiterteils eines verbesserten Elektrofilters, wobei die Sprühelektroden (Kathoden) mitteinander entsprechenden Lagen in den ■ Kanälen oder Kammern zwischen den einzelnen Paaren von Niederschlagselektroden-Platten (Anoden) auf der Oberseite der Niederschlagselektroden-Platten in Reihe geschaltet sind und wobei jede derartige Sprühelektrodenreihe mit denbeiderseits benachbarten Sprühelektrodenreihen längs einer Gruppen-Tragschiene in Reihe geschaltet ist, so daß die Verbindungselemente einen einzigen durchgehenden Weg vom Eingang zum Ende bilden; · .._■"■■"

Figur 3 das Schaltschema einer typischen Schaltungsanordnung für die Impulserzeugung mit Veranschaulichung ihres Anschlusses an ein verbessertes Elektrofilter mit Sprühelektrodenanordnung nach Figur 1; und

Figur 4 eine dreidimensionale Darstellung der Elektroden-. anordnung eines typischen Plattenelektrqfilters für die Abscheidung von Flugasche gemäß der eingangs genannten Patentanmeldung mit Eignung für die Anwendung der vorliegenden Erfindung.

Erfindungsgemäß wird von dem Prinzip der Unterteilung und Eingrenzung Gebrauch gemacht, das allgemein bei herkömmlichen Gleichstromsystemen angewendet wird, um die nachteiligen Effekte der Funkenbildung oder des Überschlags im Abscheider sowie von Gerateausfällen zu verringern und eine

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bessere Anpassung der Koronaspannungen und -ströme an die elektrischen Eigenschaften der betreffenden Gase und Teilchenoder Suhwebstoffe zu erzielen. So zeigen Figur 1 und 2 in schematischer Darstellung einen repräsentativen Hochspannungsleiterabschnitt 1 eines verbesserten elektrostatischen Abscheiders oder Elektrofilter mit einer Anzahl von beabstandeten, metallischen Mederschlagselektroden-Platten (Anoden) 2 und eine Anzahl von einzeln isolierten, relativ kleinflächigen metallischen Sprühelektroden (Kathoden) 3, die innerhalb der kanalartigen Zwischenräume oder Kammern 4 in der Mitte zwischen den einzelnen Paaren von Niederschlagselektroden 2 angeordnet sind. In Figur .4» die in dreidimensionaler oder perspektivischer Darstellung einen Teil eines solchen Hochspannungs-leiterabschnitts zeigt, ist die räumliche Ausbildung einer derartigen Anordnung deutlich zu ersehen.

Die in Figur 4 gezeigte Anordnung weist eine Anzahl von Tragschienen 26 auf, die bei Ausführungsformen nach Figur 1 die Funktion der Impulsverzögerungsleitung 6 erfüllen können und über den kanalartigen Kammern 4 in der Mitte zwischen den Paaren von Mederschlagselektroden-Platten 2 angeordnet sind. Die Sprühelektroden 3, im vorliegenden Fall ausgebildet als Drähte, sind an den Tragschienen 26 befestigt und werden mittels fester Verbindungen,' im vorliegenden Fall durch direkt unter den Tragschienen 26 unterhalb der Kammern 4 angeordnete Gewichte 27, in Vertikallage gehalten. Die Sprühelektroden bilden somit eine Anzahl von Gruppen oder Sätzen, die im. wesentlichen vertikal in zu den Ebenen der Niederschlagselektroden-Platten 2 im wesentlichen parallelen Ebenen angeordnet sind.

Erfindungsgemäß wird das Prinzip der Unterteilung noch etwas erweitert. Statt daß alle gleichetrom-aufgeladenen Sprühelektroden 3 innerhalb jedes Hochspannungs-Leiterabschnitts gleichzeitig von der selben Energiequelle mit einer kontinuierlichen Folge von überlagerten Hochspannungsimpulsen erregt werden, wird erfindungsgemäß der leiterabschnitt 1 als

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Ganzes durch. Fortleitung eines sehr schmalen Impulses 17 entlang einer Anordnung von in Reihe geschalteten Kathodendrähten erregt, so daß die einzelnen gleichstrom-aufgeladenen Sprühelektroden 3 der Reihenschaltung nacheinander, nicht gleichzeitig, erregt werden, wodurch der Gesamtleistungsverbrauch bei Aufrechterhaltung des erforderlichen Koronastroines sich verringert. ,

Figur 1 veranschaulicht eine mögliche Art der Verdrahtung eines Hochspannungs-Leiterabschnitts zur Herstellung der erforderlichen Anordnung von in Reihe geschalteten Kathoden-, drahten. Dabei sind die einzeln isolierten metallischen Sprühelektroden 3 in Reihenschaltung entlang den Tragschienen 26 der Gruppen oder Sätze, d.h. parallel zur Gasströmungsriehtung 5 angeordnet und jeder derartige Sprühelektrodensatz über der Oberseite der benachbarten Hiederschlagselektroden-Platfce 2 in Reihe mit dem nächstfolgenden Sprühelektrodensatz geschaltet. Die auf diese Weise entstehende Reihenschaltung"verläuft vom Eingangspunkt 7 zum Punkt 8, zum Punkt 9, zum Punkt 10, zum Punkt 11 und zum Punkt 12, wie in Figur 1- gezeigt. Sämtliche der oben genannten Verbindungen werden mittels einer Impulsverzögerungsleitung 6 hergestellt. .

Figur 2 veranschaulicht eine andere mögliche Art der Verdrahtung eines Hochspannungs-Leiterabschnitts zur Herstellung der erforderlichen Anordnung von in Reihe, geschalteten Kathodendrähten. Bei dieser Ausführungsform sind die einzeln isolierten metallischen Sprühelektroden 3 mitteinander entsprechender Lage in den einzelnen kanalartigen Kammern 4 über der Oberseite der Niederschlagselektroden-Platten 2, d.h. senkrecht zur Gasströmungsrichtung 5, in Reihe geschaltet und ist jede solche Sprühelektrodenreihe mit der benachbarten Sprühelektrodenreihe längs der entsprechenden Tragschiene 26 in Richtung parallel zur Gasströmungsrichtung 5 in Reihe geschaltet. Somit wird durch die verbindenden Impursverzögerungsleitungen 6 hier eine Reihe von S-Mustern gebildet, d.h. von Mustern, die, wie in Figur 2 gezeigt, vom Punkt 13 zum Punkt 14, zum Punkt 15, zum Punkt 16, zum Punkt 24 und zum Punkt 25 verlaufen.

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In Verbindung mit der einen oder der anderen dieser beiden Verdrahtungsärten der Sprühelektroden sind erfindungsgemäß eine Quelle einer Grund-Gleichspannung (nicht gezeigt) sowie ein Impulserzeugernetzwerk vorgesehen, das den entsprechenden Hochspannungs-Leiterabschnitt über das Übertraguhgskabel 19 (Figur 3) mit kurzen Impulsen beschickt. Im vorliegenden Fall ist eine Anordnung von Kondensatoren, Spulen und Widerständen vorgesehen, bei welcher der Impulsspeicher-Kondensator 22 von einer äußeren Stromquelle 23 aufgeladen wird, bis die gewünschte Spannung erreicht ist. Sodann wird der Impulsspeicher-Kondensator 22 über einen gesteuerten Schalter 20 entladen, wodurch das Übertragungskabel 19 über.einen Koppelkondensator 21 mit einem Impulssignal beaufschlagt wird.

Der erforderliche Koronastrom für die Erzeugung der Ionen zur Aufladung der Teilchen wird somit als Resultat der Überlagerung der Grund-Gleichspannung mit der Impulshochspannung mit Hilfe einer Impulserzeugerschaltung von beispielsweise der in Figur 3 gezeigten Art in Verbindung mit den Impulsfortleitungseigenschaften der Anordnung von in Reihe geschalteten Kathodendrähten erzielt. Das auf diese Weise induzierte Impulsfeld kann immer noch erheblich höher sein als das unterlagernde Gleichfeld, ohne daß ein Gasdurchschlag entsteht, da die Impulsspannungen nur sehr kurze Dauer haben. Die Anwendung der Impulsfortleitungseigenschaften wirkt sich dagegen sehr günstig auf den Gesamtleistungsverbrauch aus, da jeweils immer nur eine, statt sämtliche, der Sprühelektroden impuls-aufgeladen werden muß. Auf diese Weise sind Leistungsverbrauchswerte möglich, die denen herkömmlicher Gleichstromsysteme vergleichbar oder kleiner als diese sind. Bei Anwendung der Erfindung verringert sich der Leistungsverbrauch proportional zum Verhältnis der Impulslaufzeit zur Impulsbreite. Somit würde bei einem vorhandenen 1000-Draht-Gleichstromabscheider, wo Abstände zwischen den Sprühelektroden von 15,2 bis 20,3 cm (6-8 Zoll) nicht ungewöhnlich sind, und bei einer Impulsbreite von 10 Nanosekunden die Überlagerung einer Grund-Gleichspannung von 69 kV mit Impulsen von 69 kV Amplitude und einer Folge-

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frequenz von 1OOO pro Sekunde einen Leistungsverbrauch von ungefähr 7,15 MW ergeben, während erfindungsgemäß sich dieser Wert auf ungefähr 110 kW, d.h. um einen Faktor von 65 verringert.

Wie bei den verbesserten Systemen ist auch im vorliegenden Fall vorgesehen, daß die überlagerte Spannung mindestens 10 io der unter lagernd en Draht-Gleichspannung beträgt und typischerweise annähernd die gleiche Größe wie die unterlagernde Gleichspannung hat. Ebenso sollte die Impulsfolgefrequenz mindestens 1000 Impulse pro Sekunde, vorzugsweise jedoch hoher, in der Größenordnung von mehreren 1000 Impulsen pro Sekunde, betragen.

Die überlagerte Spannung hat vorzugsweise noch eine

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Impulsbreite im Bereich von 10 ^J bis 10 Sekunden; jedoch beträgt die Impulsbreite beim vorliegenden System typischerweise ungefähr 10 NanoSekunden, was einer Verringerung um den Faktor 10 gegenüber typischen Impulssystemen entspricht. Diese v/eitere Verfeinerung des verbesserten Systems beruht auf zuvor experimentell gesicherten Tatsachen, die zeigen, daß die emittierte Ladung'pro Impuls in nur geringem Maße durch die Impulsbreite, dagegen hauptsächlich durch die überlagerten Amplituden und die Signalform bestimmt wird. Dies zeigt, daß die Ladung während eines sehr frühen Anfangsteils des Impulses emittiert wird, wo die Abschirmeffekte der Raumladungswolke abwesend sind. Es können demnach extrem kurze Impulseverwendet werden, wodurch sich nicht nur der Leistungsbedarf verringert, sondern auch die Wahrscheinlichkeit eines unerwünschten Durchschlags zwischen den Kathodendrähten 3 und den Anodenplatten geringer wird.

Die oben genannten experimentell gesicherten Tatsachen zeigen auch, daß die Ausführungsform nach Figur 2 gegenüber der nach Figur 1 einen betrieblichen Vorteil hat. Der Koronastrom wirkt auf die Impulsverzögerungsleitung 6 als Verlust ein, wodurch die Impulsamplitude beim Wandern entlang ihres Weges langsam herabgesetzt wird.. Da die Emissionsmenge in

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erheblichem Maße von der Impulsamplitude abhängt, ändern sich demnach die in den einzelnen Kammern 4 erzeugten Emissionen in Figur 1 stärker als in Figur 2. Dieses Resultat ist wichtig, da die grundlegende Theorie und Praxis der elektrostatischen Abscheider oder Elektrofilter gezeigt haben, daß eine möglichst enge Anpassung der Koronaspannungen und -ströme wünschenswert ist, und da zwar stets genügend Ladungsträger bereitgestellt werden müssen, um die Teilchen in einer Zeitspanne, die kurz gegenüber der Teilchen-Durchgangszeit ist, auf einen Wert dicht bei ihrem Gleichgewichtswert aufzuladen, jedoch eine Erhöhung der Ladungsträgeranzahl weit über den hierfür erforderlichen Mindestwert hinaus keine nennenswerten Vorteile mit sich bringt.

Der oben erwähnte Dämpfungseffekt bringt nebenbei einen weiteren Vorteil mit sich. Am Ende der in Reihe geschalteten Sprühdrähte wird der Impuls rückreflektiert und/trägt wiederum zur Erzeugung von Koronastrom auf seinem Rückweg bei. Diese Reflexionen sind jedoch zum Zeitpunkt des Auftretens des nächsten Impulses weggedämpft, so daß die Wahrscheinlichkeit eines Durchschlags infolge von Impulsaddition sich verringert.

Die Erfindung läßt sich in den verschiedensten Anwendungsfällen den jeweiligen Umständen und Parametern anpassen. Bei der Anwendung der Erfindung in einem gegebenen Fall von speziellen Umständen und Parametern sollte jedoch auf die Erzielung optimaler Impedanzanpassungsbedingungen zwischen dem Ubertragungskabel und der räumlichen Drahtkathoden-Anoden-Anordnung geachtet v/erden, und zwar vorzugsweise durch Vornahme von Experimenten mit sowohl Oberbereichs-ReflexionsmesBungen als auch Ermittlung des Impulsamplitudenabfalls längs des Fortleitungswegs. Ferner kann der erschwerenden Tatsache, daß die Sprühdrähte selbst eine der Impulsbreite vergleichbare elektrische Länge haben, was zu unerwünschten Reflexionen führt, dadurch abgeholfen werden, daß man die oben genannten Reihenverschaltungen sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite des Abscheiders vorsieht.

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Vorstehend ist somit eine verbesserte Methode für die Energiespeisung eines Elektrofilter angegeben, bei dem ein unterlagemdes Gleichfeld dazu dient, die Teilchen aufzuladen und aus dem Gasstrom herauszutransportieren, während die für die Erzeugung der Ionen zum Aufladen der mitgeführten Teilchen erforderliche Koronaentladung durch ein hohes, periodisch wiederkehrendes elektrisches Impulsfeld zwischen den Sprühelektroden und den Niederschlagselektroden erzeugt wird. Der Gesamtleistungsverbrauch wird dadurch verringert, daß die Sprühelektroden in Reihe geschaltet werden und das eine Ende der Kathodendraht-Reihenschaltung mit sehr schmalen, hochamplitudigen Impulsen hoher Folgefrequenz beaufschlagt wird, so daß die Impulse entlang der Reihenschaltung fortgeleitet werden und auf diese Weise jeweils immer nur ein kleiner Teil des Abscheiders impuls-aufgeladen wird.

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Claims (7)

1. Patentansprüche

   n\ Verfahren zur Impulsaufladung eines elektrostatischen Abscheiders (Elektrofilter) mit Niederschlagselektroden-Platten (Anoden) und einer Vielzahl von Sprühelektroden (Kathoden), dadurch gekennzeichnet, daß den Sprühelektroden eine Betriebsgleichspannung sowie wiederholt in Sequenz ein sehr schmaler Hochspannungsimpuls zugeleitet werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspannungsimpuls eine Amplitude von mindestens 10 fi der Spannung des unterlagernden Gleichfeldes hat.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspannungsimpuls eine Impulsbreite in d

   (10 Nanosekunden) hat.

   —8 eine Impulsbreite in der Größenordnung von 10 Sekunde
4. 4· Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3> dadurch gekennzeichnet , daß die Hochspannungsimpulse eine Folgefrequenz in der Größenordnung von 1000 Impulsen pro Sekunde haben.
5. 5. Einrichtung zum Elektrisieren und Sammeln von in Gasen mitgeführten Teilchen, gekennzeichnet du rch im Abstand voneinander angeordnete großflächige Elektroden (2), durch eine Vielzahl von relativ kleinflächigen Elektroden (3), die der Reihe nach zwischen gegenüberliegenden großflächigen Elektroden angeordnet sind, durch eine Impulsverzögerungsleitung (6), an welcher die kleinflächigen Elektroden befestigt sind, durch eine GIeichspannungsquelle, an welche die kleinflächigen Elektroden angeschlossen sind, und durch eine Impulsspannungsquelle, die an das eine Ende der Impulsverzögerungs-

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   leitung angeschlossen ist, derart, daß die Impulsspannung sich längs der Impulsverzögerungsleitung ausbreitet und sukzessive der den kleinflächigen Elektroden zugeleiteten Gleichspannung überlagert wird.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadu.rch gekennzeichnet, daß-die relativ kleinflächigen Elektroden auf sowohl der Oberseite als auch der Unterseite ihrer entsprechenden Gruppe in Reihenschaltung vorgesehen sind.
7. 7. Einrichtung zum.Elektrisieren und Sammeln von in Gasen mitgeführten Teilchen, gekennzeichnet durch im Abstand voneinander angeordnete großflächige Elektroden, durch eine Anzahl von Impulsverzögerungsleitungen, durch eine entsprechende Anzahl von Elektrodengruppen mit je einer Vielzahl von relativ kleinflächigen Elektroden, die der Reihe nach zwischen gegenüberliegenden großflächigen Elektroden angeordnet sind, durch Mittel zum Befestigen der kleinflächigen Elektroden in jeder Elektrodengruppe an der entsprechenden Impulsverzögerungsleitung, durch eine Anordnung zum Beaufschlagen der kleinflächigen Elektroden mit einer Gleichspannung und durch eine Anordnung zum getrennten Beaufschlagen jeder Impulsverzögerungsleitung mit Spannungsimpulsen.

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