DE2500888C2 - Elektrode sowie Elektroabscheider mit Elektrode - Google Patents

Description

25 OO 888

leitende Oberfläche der Elektrode aus einer Folie aus Kohlenstoff besteht, welche mit einem — leitenden oder nicht leitenden — Träger beliebiger geometrischer Form dauerhaft verbunden ist Als Folie gelten dabei einerseits Folien im engeren Sinn, weiche aus einer Schicht Kohlenstoff bestehen und hoch flexibel sind, änderet seits Schichtstoffe (Laminate), welche durch Zusammenfügen mehrerer derartiger Folien hergestellt werden und immer eine gewisse Flexibilität aufweisen. Als Kohlenstoff kommt zweckmäßigerweise gepreßter Graphit in Betracht

Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Herstellung der Elektrod" einfach und ihre Geometrie nahezu beliebig gestaltbar ist; es können sowohl ebene Platten, gekrümmte Platten, Platten mit einspringenden Ecken und Kanten als auch Rohre Verwendung finden. Das Trägermaterial (Kunststoff, Metall) kann entsprechend den Anforderungen an die Hitzebeständigkeit ausgewählt werden. Der Abbrand der elektrisch leitenden Schicht ist durch die glatte Oberfläche aus kompaktem Kohlen- f stoii gegenüber den Anordnungen, bei denen gepul- t verter Graphit eingesetzt wird, stark reduziert. Gegen-" - über Elektroden aus massivem Elektrographit weist die ■r /erfindungsgemäße Elektrode den Vorteil einer mechanisch vollständig kompakten und glatten Oberfläche - auf, welche für abgeschiedene Flüssigkeiten und Fest- -, stoffe vollkommen undurchlässig ist Durch die besonders vorteilhafte Verwendung von Kunststoff als Trägermaterial lassen sich steife Elektroden mit niedrigem Gewicht erzeugen, was sich auf die Gestaltung und Bemessung des Gerüstes des Elektroabscheider günstig auswirkt

Die erfindungsgemäße Anordnung eignet sich gleichermaßen für Niederschlagselektroden (mit positiver Ladung) herkömmlicher Elektroabscheider wie für Elektroden beiderlei elektrischen Vorzeichens, welche in Elektroabscheidern mit Vorionisationseinrichtung verwendet werden.

Die mit den erfindungsgemäßen Elektroden erzielten Feld- und Stromstärken entsprechen unter vergleichbaren Umständen vollständig den durch die üblichen Metallelektroden erreichten. Die Stromstärke kann dabei u. a. durch geeignete Wahl der Schichtdicke der Kohlenstoffolie variiert werden. Aufgrund der glatten Oberfläche der verwendeten Kohlenstoffolien ist zudem eine problemlose mechanische Reinigung der erfindungsge-, mäßen Elektroden gewährleistet Damit ist ihre Verwendung in Naßabscheidern und Trockenabscheidern möglich.

Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Elektrode sowie von Anordnungen mehrerer Elektroden in einem Elektroabscheider sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert Die Zeichnung zeigt in

F i g. 1: einen Längsschnitt durch einen Hochspannungselektroabscheider herkömmlicher Bauart,

F i g. 2: den Querschnitt durch F i g. 1 nach deren Linie H-II;

F i g. 3: die Draufsicht auf eine a!s Platte ausgebildete Elektrode;

Fig.4: den Querschnitt durch die Elektrode der F i g. 3 nach deren Linie IV-IV.

Ein Elektroabscheider für Betrieb mit Hochspannung weist in sein Gehäuse eingehängte Niederschlagselektroden 1 in Plattenbauweise neben als Drähte ausgebildeten scharfkantigen Sprühelektroden 2 auf, welche eine optimale Ausnützung des elektrischen Coranaeffektes ermöglichen.

Die N'ederschlagselektroden 1 bestehen aus einem Träger 4 beliebigen Materials und beliebige' jeometrischer Form, welcher ein- oder beidseitig mit einer Kohlenstoffolie 3, insbesondere einer Graphitfolie, beliebiger Schichtdicke überzogen ist.

Die Beschichtung eines Kunststoffträgers mit Folie (Schichtstoff) 3 aus Kohlenstoff wird in nachfolgend beschriebener Art durchgeführt. Das Material des Trägers 4 beliebiger Form aus geeignetem Kunststoff (z. B. Polyvinylchlorid), welcher mit Weichmachern, beispielsweise 15—30% Dioktylphtalat weichgemacht sein kann, wird mit Äthylmethylketon entfettet Dann wird auf die zu beschichtende Oberfläche ein geeigneter korrosionsfester Kleber gegossen und derart abgezogen, daß eine gleichmäßige Schicht auf dem Träger verbleibt Die durch Toluol entfettete Folie (Schichtstoff) 3 aus Kohlenstoff beüebiger Schichtdicke (beispielsweise 0,15—035 mm) wird mittels einer Gummiwalze unter Druckanwendung aufgewalzt Werden zur Beschichtung einer Kunststoffplatte mehrere Bahnen Kohlenstoffclie 3 verwendet, so wird die zweite Kohlenstoffolie 3 mit einer 3 bis 4 cm breiten Überlappung 5 auf die jeweils vorhergehende Bahn aufgeklebt. Die Aushärtung erfolgt durch rasches Aufheizen auf 60° bis 65° C und Aufrechterhalten dieser Temperatur -.vährend 20 Stunden, die Abkühlung der beschichteten Kunststoffplatten erstreckt sich auf etwa 12 Stunden.
Besonders geeignet für die beschriebenen Zwecke sind beispielsweise Graphitfolien 3, welche nach dem nachgenannten Verfahren hergestellt werden: Grobkristalliner, gut geordneter Naturgraphit wird mit rauchender Salpetersäure oder einem Schwefelsäure/Salpetersäure-Gemisch oxidiert und anschließend hydrolysiert Darauf wird das Graphitoxid (bzw. das Graphithydrogensulfat) erhitzt, wodurch es sich zersetzt Die dadurch getrennten Kohlenstoffschichten des Graphitgitters können dann durch mechanischen Druck, beispielsweise durch Walzen, wieder miteinander verbunden werden. Erfolgt die Erhitzung beispielsweise kurzfristig in einem Bereich um 1000⁰C, so zersetzt sich das Graphitoxid (bzw. das Graphithydrogensulfat) explosionsartig, und die derart erhaltenen Graphitschichten liefern besonders geeignete Folien von hoher Qualität. Die aus diesem Verfahren resultierenden Folien 3 können entweder direkt verwendet werden (Schichtdicken beispielsweise 0,08 bis 0,4 mm) oder auch zu Schichtstoffen (Laminaten) größerer Schichtdicke weiter verarbeitet werden.

Derartige Graphitfolien 3 haben Eigenschaften, welche sie gegenüber Schichten aus gewöhnlichem Graphit auszeichnen und für die Verwendung in Elektroden von Elektroabscheidern besonders geeignet erscheinen lassen; sie sind fiüssigkeitsdicht, können daher leicht auf nassem Weg gereinigt werden, und schützen das Trägermaterial der Elektrode vor Korrosion durch abgeschiedene Substanzen.

Daneben sind derartige Graphitfolien 3 wesentlich oxydationsfester als die meisten Elektrograpfo.te und reduzieren daher die Gefahr von Bränden im Elektroabscheider lurch Funkenüberschläge. Außerdem besitzen sie eine gute Flexibilität und schmiegen sich der Form des Trägers 4 gut an.

In einem typischen Anwendungsbeispiel wurden Kohlenstoffolien 3 mit nacbgenannten physikalischen Eigenschaften eingesetzt, aus denen ihre hohe Anisotropie hervorgeht:

	Dichte	25 00 888
5	spezifischer elektrischer
Widerstand	0,9 bis 1,1 g/cm3
— in Richtung der
Oberfläche
— senkrecht dazu
Gasdurchlässigkeit	8 ßmm2/m 5
Aschegehalt	4 x 10^ßmm2/m
10-6cm2/sec
0,002%

In einem betrieblichen Anwendungsbeispiel wurden mit dem angegebenen Elektroabscheider Abgase aus der Behandlung einer Aluminiumschmelze mit elementarem Chlorgas gereinigt Diese Abgase wurden vor der Einleitung in den Elektroabscheider in einem Waschturm befeuchtet, um das Aluminiumchlorid in das Hydroxid umzuwandeln. Nach dieser Operation hatte das zu reinigende Gasgemisch die folgende Zusammensetzung:

Aluminiumhydroxid	300 mg/m3 20
Chlorgas	10 mg/m3
Chlorwasserstoff	30 mg/m3
Chlorsäuren, Chloroxide
(HClP, HCIO3)	nicht nachweisbar
Wasserdampf	annähernd gesättigt 25
Luft	Rest

Die Anlage wurde mit einer Spannung von 22 kV betrieben, wobei Stromstärken von rund 20 mA auftraten. Der Durchsatz von zu reinigenden Abgasen betrug 5880 effektive mVStunde, bei Strömungsgeschwindigkeiten von 6m/sec im Abscheider. Die Betriebstemperatur stieg während des gesamten Betriebes der Anlage nie über 35°G

In einem Simultanversuch mit Elektroden aus Blei und Elektroden mit Oberfläche aus Kohlenstoffolie 3 erwiesen sich letztere hinsichtlich Abscheideverhalten, Stromverbrauch und Wärmeentwicklung als völlig äquivalent Während indessen Elektroden aus Blei wegen fortgeschrittener Korrosion und damit verbundener Leistungseinbuße nach einer Verwendung von drei Monaten im 24-Stundenbetrieb ersetzt werden mußten, erwiesen sich die Elektroden mit Oberfläche aus Kohlenstoffolie 3 nach einer Betriebsdauer von 12 Monaten unter analogen Bedingungen noch als völlig intakt und ließen keine Verschlechterung ihrer elektrischen Eigenschaften und entsprechenden Abfall der Abscheideleistung erkennen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

55

Claims (9)

25 OO 888 1 2 Der Entladungsstrom aus dem ionisierten Feld eines Patentansprüche: Elektroabscheider nach DE-PS 5 57 185 fließt - bild lich gesprochen — punktförmig in Stromfäden, auf die

1. Elektrode für Elektroabscheider insbesondere im Lack enthaltenen und an der Oberfläche sich frei von zum Reinigen von Gasgemischen mit stark korro- 5 isolierendem Lack darbietenden C-Partikel gerichtet zu dierenden Eigenschaften, dadurch gekenn- und setzt sich weiter auf die darunterliegende Elektrode zeichnet, daß die elektrisch leitende Oberfläche fort

der Elektrode aus einer Folie (3) aus Kohlenstoff Der Stand der Technik läßt erkennen, daß die Wahl

besteht, welche mit einem Träger (4) beliebiger geo- der Werkstoffe für Elektroden von Elektroabscheidern

metrischer Form dauerhaft verbunden ist io u. a. durch Temperatur und Zusammensetzung des zu

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekenn- reinigenden Gasgemisches scwie durch die chemischen zeichnet, daß ihre Kohlenstoffolie (3) auf den Träger Eigenschaften der abzuscheidenden Flüssigkeiten oder (4) geklebt oder durch Schrauben bzw. Nieten mit Feststoffe bestimmt wird. Zur Reinigung stark korrodieihm verbunden ist render Medien wurden dushalb Elektroden mit einer

3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- is elektrisch leitenden Oberfläche aus Kohlenstoff vorgekennzeichnet, daß die Kohlenstoffolie (3) aus Gra- schlagen. Niederschlagselektroden üblicher Art sind phit besteht beispielsweise mit einer Schutzschicht versehen wor-

4. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, den, welche Kohle oder Graphit in Pulverform enthält, dadurch gekennzeichnet daß ihr Träger (4) aus ei- Diese Lösung hat den Nachteil, daß eine derartige nem Kunststoff oder aus Metall besteht 20 Schicht kohlenstoffhaltigen Pulvers schwierig in kon-

5. Elektrode nach mindestens einem der Ansprü- stanter Schichtdicke aufzubringen und eine mechani- -3 ehe 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Träger (4) in sehe Beschädigung oder ein Abplatzen der Schicht

Form einer Platte oder eines Rohres. leicht möglich ist

6. Elektroabscheider mit Elektrode nach wenig- Wird Metall als Trägermaterial derartiger Schichten stens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn- 25 verwendet, läuft man Gefahr, daß bei allfälligen Funzeichnet daß sowohl seine positiven als auch seine kenübersciilägen zwischen den Elektroden die Schutznegativen Elektroden (1,2) mit Kohlenstoffolien (3) schicht abbrennt und an diesen Stellen Korrosion des beschichtet sind. Trägers einsetzt

7. Elektroabscheider mit Elektrode nach wenig- Wird massiver Elektrographit als Elektrodenwerkstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn- 30 stoff eingesetzt, kann die niedergeschlagene Flüssigkeit zeichnet, daß lediglich seine Niederschlagselek- allmählich durch diesen porösen Werkstoff hindurchtretrode/n (1) mit Kohlenstoffolien (3) beschichtet ist/ ten, weshalb der Elektrographit mit Kondensationsprosind. dukten aus Phenol/Formaldehyd imprägniert wird. Ei-

8. Elektroabscheider nach Anspruch 6 oder 7, da- ner technischen Anwendung dieses Vorschlages steht durch gekennzeichnet daß er als Trockenabscheider 35 indessen die geringe mechanische Festigkeit des Mateausgebildet ist rials, sein verhältnismäßig hohes Gewicht sowie der

9. Elektroabscheider nach Anspruch 6 oder 7, da- Umstand entgegen, daß der Elektrographit nur schwer durch gekennzeichnet, daß er mit einer Reinigungs- zu beliebigen konstruktiv erforderlichen Formen — wie vorrichtung zum Waschen der Elektroden (1,2) vor- Rohren — verarbeitet werden kann.

gesehen ist 40 Lagert man gepulverten Graphit in Kunststoffe ein,

um diese elektrisch leitend und dadurch als Elektroden verwendungsfähig zu machen, wird eine bedeutend geringere Leitfähigkeit der Elektrode erzielt als bei der Verwendung von kompaktem Graphit Dies verringert 45 unter gleichbleibenden Bedingungen die elektrische Feldstärke und verschlechtert dadurch die Abscheideleistung des Elektroabscheiders. Erfaßt das zu reinigen-

Die Erfindung betrifft eine Elektrode für Elektroab- de Gasgemisch dazu noch zu einem erheblichen Antei! scheider insbesondere zum Reinigen von Gasgemischen Luft oder Sauerstoff, so besteht die Gefahr von Bränden von stark korrodierenden Eigenschaften sowie einen 50 durch Funkenüberschläge und Bogenentladungen, da mit dieser Elektrode ausgerüsteten Elektroabscheider. die Elektrodenoberfläche teilweise aus brennbarem Die Schrift zum DE-GM 17 87 689 befaßt sich mit der Kunststoff besteht Einer technischen Anwendung die-Isolierung eines Plattenpaketes zur Vermeidung von ses Vorschlages steht weiter die relativ komplizierte Überschlägen. Die auf Erdpotential liegenden Abschei- Herstellung von graphitiertem Kunststoff entwgen.
derteile werden mit einer Schicht aus einem Lack oder 55 Niederschlagselektroden für Elektroabscheider aus mit geklebten bzw. geschweißten Folien aus Kunststoff beidseitig mit Metallfolie (Aluminium, Chrom, Kupfer, versehen. Bei dem Gegenstand dieser Druckschrift er- Silber) beklebten Kunststoffplatten sind in stark korrofolgt eine erhöhte Abscheidung nur dann, wenn das dierenden Medien wie Schwefelsäure- oder Chlorwaselektrische Feld nicht als Folge unerwünschter Über- serstoffnebeln unbeständig und müssen nach kurzer Beschläge zusammenbricht 60 triebsdauer ausgewechselt werden.

Nach DE-PS 5 57 185 wird ein Lack mit C-haltigen Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der ErfinPartikeln verwendet, um die Standzeit metallischer der das Ziel gesetzt eine Elektrode für Elektroabschei-Elektroden zu verlängern. Der Lack ist der bestimmen- der unter Meidung der erkannten Mängel zu entwikde Werkstoff für den Korrosionsschutz der Elektroden, kein, welche also hohe chemische Beständigkeit des wobei durch den Lackauftrag unwillkürlich die Feldstär- 65 Kohlenstoffs mit den mechanischen und konstruktiven ke — und damit der V/irkungsgrad des Abscheiders — Vorteilen von Metallfolien auf einem Träger auf sich vermindert wird. Außerdem sind derartige Lacke nicht vereinigt,
homogen, d. h. C-Partikel sind darin aufgeschlämmt Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß die elektrisch