DE2517501A1 - Elektrischer staubabscheider - Google Patents

Description

Sa 3196

Ishikawajima-Harima Jukogyo Kabushlki Kalsha,

Tokyo-to / Japan

Elektrischer Staubabscheider

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Staubabscheider zur wirksamen Entstaubung von Abgasen, wie sie beispielsweise in Zement-Brennanlagen, Schweröl-Brenneinrichtungen und dgl. anfallen.

Die Anforderungen an die Entstaubung von Abgasen werden bekanntlich zunehmend schärfer. Hieraus resultiert die Notwendigkeit, zur wirksamen Entstaubung von Abgasen entweder besonders leistungsfähige neue Staubabscheider einzubauen oder vorhandene Staubabscheider so umzurüsten, daß sie einen den neuen Anforderungen entsprechenden besseren Wirkungsgrad erhalten.

Es ist bereits ein elektrischer Staubabscheider bekannt, bei dem - strömungsmäßig gesehen - hinter einer Staubsammelkammer eine Anzahl von C-förmigen zusätzlichen Staubsammelplatten angeordnet sind, die eine zickzackförmige Umlenkung des Gasstromes erzwingen. Durch diese C-förmigen Sammelplatten soll eine gewisse Nachentstaubung erfolgen. Es zeigt sich jedoch, daß es mit derartigen einfachen Barrieren nicht möglich ist, insbesondere auch diejenigen Staubteilchen aus dem Abgas zu entfernen,

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die zunächst in der Staubsammelkammer bereits abgeschieden waren, später jedoch (insbesondere bei dem Versuch, den abgeschiedenen Staub von den Elektroden abzulösen und aus der Staubsammelkammer zu entfernen) wieder erneut in den Gasstrom gelangen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten elektrischen Staubabscheider zu schaffen, der sich durch einen besonders hohen Wirkungsgrad auszeichnet und insbesondere auch eine Entfernung derjenigen Staubteilchen gewährleistet, die aus irgendwelchen Gründen in der Staubsammelkammer erneut in den Gasstrom gelangt sind. Die erfindungsgemäße Lösung soll ferner ein Umrüsten bereits vorhandener Staubabscheider zwecks Verbesserung ihres Wirkungsgrades gestatten. Schließlich ist es Ziel der Erfindung einen elektrischen Staubabscheider von hohem Wirkungsgrad zu schaffen, der sich durch einen besonders geringen Raumbedarf auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 und 2 einen Vertikalschnitt bzw. einen

Horizontalschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektrischen Staubabscheiders;

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Fig. 3, 4 und 5 Horizontal-Teilschnitte durch abgewandelte Ausführungsbeispiele.

Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, sind in einem Gehäuse 1 eine Anzahl von Entladungselektroden 2 angeordnet, die durch in Längsrichtung einer Gasströmung nebeneinander isoliert am Gehäuse aufgehängte Drähte gebildet werden. Zu beiden Seiten jeder Reihe dieser Entladungselektroden 2 sind plattenförmige Staubsammelelektroden 3 vorgesehen. Trichter 7 dienen zur Aufnahme des gesammelten und abgeschiedenen Staubes. Jede Staubsammelkammer besteht aus einer Gruppe von Entladungselektroden 2, aus Staubsammelelektroden 3 und einem Trichter 7· Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei solche Staubsammelkammern vorgesehen.

Mit den Bezugszeichen 4 und 5 sind kanalförmige Speiseelektroden sowie kanalförmige Sammelelektroden bezeichnet, die - in Strömungsrichtung gesehen - hinter der letzten Staubsammelkammer angeordnet sind. Jede dieser Elektroden enthält Flächen 41 bzw. 51 j die zur Formgebung des elektrischen Feldes dienen und derart gekrümmt sind, daß eine Korona-Entladung verhindert wird, Eine geeignete Zahl solcher Speiseelektroden 4 und Sammelelektroden 5 ist quer zur Gasströmung angeordnet und bildet damit eine Speiseelektroden-Gruppe bzw. eine Sammelelektroden-Gruppe. Die öffnung 9 der Speiseelektroden 4 ist dem Gasauslaß des Gehäuses 1 zugewandt, während die öffnung 10 der Sammelelektroden 5 auf den Gaseinlaß des Gehäuses 1 gerichtet ist.

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Eine Spannungsquelle 8 ist mit den Entladungselektroden 2 und den Staubsammelelektroden 3 verbunden und führt diesen Elektroden eine Spannung von 30 bis 35 kV zu. Eine weitere Spannungsquelle 6 mit einer Spannung von 40 kV ist an die Speiseelektroden 4 angeschlossen. Diese Speiseelektroden 4 sind dabei mit dem negativen Pol der Spannungsquelle 6 verbunden, während die Sammelelektroden 5 zusammen mit dem anderen Pol der Spannungsquelle 6 an Masse liegen. Eine Förderschnecke 11 entfernt den gesammelten Staub aus den Trichtern 7·

Wenn staubhaltige Abgase, wie sie beispielsweise von Schweröl-Brennkammern, Zementanlagen oder dgl. geliefert werden, die Staubsammelkammer durchsetzen, die auf der Einlaßseite des Staubsammelgehäuses vorgesehen ist, so werden die Staubteilchen durch die Entladungselektroden 2 aufgeladen und an den Staubsammelelektroden 3 abgeschieden. Die Staubteilchen, die auf diese Weise nicht in der ersten Staubsammelkammer abgeschieden werden, gelangen in die folgende Staubsammelkammer und werden dort auf elektrostatischem Wege abgeschieden.

Da sich der Staub an den Sammelelektroden 3 zunehmend ansetzt, die Staubschicht somit wächst, werden die Elektroden 3 von Zeit zu Zeit mittels einer nicht veranschaulichten Klopfeinrichtung betätigt, wodurch der an den Elektroden anhaftende Staub in die Trichter 7 abfällt. Aus den Trichtern 7 wird der Staub dann durch die Förderschnecke 11 abtransportiert.

Auf der anderen Seite besteht der Staub, der bei diesem KlopfVorgang wieder zerstreut wird, aus agglomerierten, geladenen Teilchen, die eine gewisse Agglomeratgröße erreicht haben; diese geladenen Teilchen gelangen - soweit sie nicht in die Trichter 7 fallen - in den hinteren Teil der

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Staubsammelkammer. Wenn die geladenen Teilchen die Speiseelektroden 4 passieren, so werden sie durch das elektrische Feld beschleunigt. Durch dieses elektrische Feld werden die geladenen Teilchen zwischen den Speiseelektroden den öffnungen im hinteren Bereich der Staubsammelkammer zugeführt. Die Gasströmung ist hydrodynamisch so gestaltet, daß die geladenen Teilchen in das Innere der vorhandenen Taschen geführt und dort festgehalten werden. Die geladenen Teilchen werden somit spätestens an den Oberflächen der Sammelelektroden 5 abgeschieden, während die Abgase nach zweifacher Strömungsumkehr die Staubsammeleinrichtung verlassen. Hat sich an den Sammelelektroden 5 eine genügende Staubmenge angesammelt, so wird auch dieser Staub durch eine geeignete Schlageinrichtung von den Sammelelektroden 5 entfernt. Der in den letzten Trichter 7 fallende Staub wird dann gleichfalls durch die Förderschnecke 11 entfernt.

Bei dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel ist die Gruppe der Speiseelektroden h und die Gruppe der Sammelelektroden 5 in Strömungsrichtung hinter der letzten Staubsammelkammer (Elektroden 2, 3) angeordnet. Im Rahmen der Erfindung kann die Anordnung jedoch auch so getroffen werden, daß eine Speiseelektroden- und eine Sammelelektroden-Gruppe hinter jeder Staubsammelkammer vorgesehen wird. Bei einer solchen Anordnung läßt sich eine besonders kleine Bauweise sowie ein geringer Grundflächenbedarf erzielen.

Wenn ferner eine zentrale Elektrode 12 mit derselben Polarität wie sie die Sammelelektrode 5 aufweist, längs der Mittelebene der Sammelelektrode 5 angeordnet wird (vgl. Fig. 3), so wird der Staub vorzugsweise in diesem

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mittleren Bereich der Öffnung gesammelt, was eine besonders wirksame Staubabscheidung gewährleistet.

Fig. 4 veranschaulicht eine weitere Variante der Ausführung gemäß Fig. 1, bei der Entladungselektroden 13 vorgesehen sind, um ein erneutes Verstreuen der Staubteilchen zu verhindern. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Entladungselektroden 13 als Hilfselektroden längs der Mittelebene des Spaltes 14 zwischen benachbarten Speiseelektroden 4 vorgesehen. Diese Hilfs-Entladungselektroden 13 besitzen entgegengesetzte Polarität wie die Speiseelektroden 4 und sind an eine einstellbare Gleich-

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spannungs-Hochspannungsquelle angeschlossen. Auf diese Weise läßt sich die Spannung zwischen den Entladungselektroden 13 und den Sammelelektroden 5 einstellen. Die Speiseelektroden 4 und die Sammelelektroden 5 sind an eine gleichfalls einstellbare Gleichspannungs-Hochspannungsquelle 16 angeschlossen. Auf diese Weise kann somit auch die Spannung zwischen den Elektroden 4 und eingestellt werden. Der Spalt zwischen benachbarten Sammelelektroden 5 ist in Fig. 4 mit dem Bezugszeichen 17 bezeichnet.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Staub, der durch die Elektrodenflächen innerhalb der Öffnungen 10 der Sammelelektroden 5 gesammelt wurde, elektrisch gebunden durch die Wirkung eines Ionenstromes, der mittels der beiden Hochspannungsquellen 15 und 16 auf einen optimalen Wert eingestellt wird. Auch das Innere der Öffnungen 10 der Sammelelektroden 5 wird zu einem bezüglich der Gasströmung geschützten Bereich. Der Staub wird infolgedessen von einer angesammelten Staubschicht nicht erneut verstreut, sondern er fällt von der Elektrodenoberfläche aufgrund der Vibration ab, der die Elektroden 5 mittels einer geeigneten Klopfeinrichtung ausgesetzt

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werden. Während der Staub in vertikaler Richtung in den Trichter 7 fällt, wird er elektrisch innerhalb der öffnungen 10 durch den erwähnten Schutzbereich und den Ionenstrom gehalten. Man erreicht auf weise Weise eine einwandfreie Trennung des Staubes vom Gasstrom und vermeidet ein erneutes Zerstreuen des Staubes.

Bei dem in Fig. 5 veranschaulichten weiteren Ausführungsbeispiel ist eine unterschiedliche Anordnung der Elektroden 4 und 5 vorgesehen. Die Speiseelektroden 4 und die Sammelelektroden 5 besitzen hierbei einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt und sind ineinandergeschachtelt angeordnet, so daß benachbarte Schenkel zweier Speiseelektroden 4 innerhalb der öffnung 10 liegen, die von den beiden Schenkeln einer Sammelelektrode 5 begrenzt wird. Wird eine Gleichspannung zwischen den Elektroden 4 und 5 angelegt, so bilden sich zwei unterschiedliche Arten von elektrischen Feldbereichen aus, nämlich ein ungleichförmiger elektrischer Feldbereich El und ein gleichförmiger elektrischer Feldbereich E2. Nach Passieren der Staubsammelkammer strömt das Gas durch den Spalt zwischen benachbarten Speiseelektroden ¹I, trifft dann auf die Oberfläche der Sammelelektrode 5j wird hier umgelenkt und in zwei Teilströme aufgeteilt. Jeder dieser Teilströme wird dann erneut umgelenkt, nachdem er durch die oben erwähnten zwei unterschiedlichen elektrischen Feldbereiche El, E2 und erneut El hindurchgelaufen ist. Schließlich vereinigt er sich mit einem anderen Teilstrom und wird hinter den Elektroden ¹J und 5 abgeführt. Während dieser Strömungsbewegung werden die geladenen Staubteilchen, die in der Staubsammelkammer erneut zerstreut wurden und damit in den Gasstrom gelangten, durch die Wirkung der beiden unterschiedlichen elektrischen Feldbereiche elektrisch gesammelt.

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Die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Staubsammeleinrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 sei im folgenden anhand zweier praktischer Betriebsbeispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Bei einer bereits vorhandenen elektrischen Staubsammeleinrichtung mit Entladungselektroden sowie Staubsammelelektroden wurden erfindungsgemäß die Speiseelektroden 4 und die Sammelelektroden 5 hinzugefügt und an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen. Dem Staubabscheider wurden Abgase einer Zement-Brennanlage mit einer Staubkonzentration von 30 g/Nm und einer Temperatur von 15O⁰C in einer Menge von 10.000 m /m zugeführt. Nach Durchsetzen des Staubabscheiders betrug die Staubkonzentration in den Abgasen 0,08 g/Nm ; der Abscheidewirkungsgrad lag somit bei 99*73$·

Bei Weglassen der Speiseelektroden 4 und der Sammelelektroden 5 betrugt demgegenüber die Staubkonzentration der Abgase nach Durchsetzen des Staubabscheiders 0,2 g/Nm , der Staubabscheide-Wirkungsgrad somit 99₉ 335?·

Beispiel 2

Abgase eines Klinkerkühlers einer Zement-Brennanlage wurden der Einlaßseite eines erfindungsgemäßen Staubabscheiders gemäß Fig. 1 und 2 zugeführt, und zv.-r in einer Menge von 12.000 m /min, mit einer Gastemperatur von 25O⁰C und einer Staubkonzentration von 25 g/Nm . Nach Durchsetzen des Staubabscheiders betrug die Staubkonzentration in den Abgasen 0,05 g/Nm ; der Staubabscheidewirkungsgrad lag somit bei 99_a8$.

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Die Länge des elektrischen Staubabscheiders, gemessen von der Einlaßseite bis zur Auslaßseite, betrug 10,8 m, die Breite 26 m und die Höhe 18 m. Demgegenüber besitzt ein üblicher Staubabscheider mit den gleichen Betriebsdaten eine Länge von 15,8 m, eine Breite von 26 m und eine Höhe von 18 m.

Aus den obigen Beispielen geht hervor, daß eine erfindungsgemäßer Staubabscheider - sei es in Neukonstruktion oder als Umbau eines herkömmlichen Abscheiders - einen wesentlich verbesserten Staubabscheidewirkungsgrad besitzt.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es ferner möglich, die Länge des Abscheiders (gemessen vom Einlaß bis zum Auslaß) wesentlich zu verkürzen. Man erreicht damit eine beachtliche Verringerung der Abmessungen.

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Claims (4)

1. Patentansprüche

   l) Elektrischer Staubabscheider, bei dem eine Anzahl linearer Entladungselektroden sowie ebener Staubsammelelektroden einander gegenüberliegend innerhalb eines Gehäuses angeordnet sind, das an einem Ende einen Einlaß für ein staubhaltiges Gas und am anderen Ende einen Auslaß aufweist, ferner mit einer Gleichspannungsquelle zum Anschluß der Entladungselektroden und der Staubsammelelektroden, sowie mit einem Staubsammeltrichter im unteren Bereich des Gehäuses, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin vorgesehen sind:

   a) eine Anzahl stabförmiger Speiseelektroden innerhalb des Gehäuses in einem Bereich, der dem Gasauslaß näher liegt als die Entladungselektroden und die Staubsammelelektroden, wobei diese Speiseelektroden einen in Längsrichtung verlaufenden Kanal bilden, dessen offene Seite zum Gasauslaß hin gerichtet ist,

   b) eine Anzahl stabförmiger Sammelelektroden, die innerhalb des Gehäuses in einer Zone vorgesehen sind, die dem Gasauslaß näher liegt als die Speiseelektroden, wobei jede dieser Sammelelektroden einen in Längsrichtung verlaufenden Kanal aufweisen, dessen offene Seite auf den Spalt gerichtet ist, der zwischen benachbarten Speiseelektroden liegt,

   c) eine Gleichspannungsquelle, deren negativer Pol

   an die Speiseelektroden und deren positiver Pol an die Sammelelektroden angeschlossen ist.

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2. 2. Staubabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmigen Speiseelektroden dieselbe Polarität wie die Entladungselektroden besitzen und daß die stabförmigen Samme!elektroden auf unterschiedlicher Polarität wie die Speiseelektroden gehalten sind.
3. 3. Staubabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß längs der Mittelebene des in jeder Sammelelektrode vorhandenen Kanales eine zentrale Elektrode vorgesehen ist, die sich in Längsrichtung der Sammelelektrode erstreckt und deren Polarität mit der der Sammelelektrode übereinstimmt.
4. 4. Staubabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß längs der Mittelebene jedes Spaltes zwischen benachbarten Speiseelektroden eine Hilfselektrode vorgesehen ist, die zur Verhinderung einer erneuten Zerstreuung des Staubes dient und auf entgegengesetzter Polarität wie die Sammelelektrode gehalten ist, wobei ferner eine einstellbare Spannungsquelle vorgesehen ist, durch die eine veränderliche hohe Gleichspannung zwischen Hilfselektroden und Sammelelektroden anlegbar ist und daß weiterhin die Speiseelektroden und die Sammelelektroden gleichfalls an eine einstellbare Gleichspannungsquelle angeschlossen sind.

   5· Staubabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speiseelektroden und die Sammelelektröden jeweils ü-förmigen Querschnitt aufweisen und daß die den Spalt zwischen benachbarten Speiseelektroden begrenzenden Schenkel benachbarter Speiseelektroden innerhalb der beiden Schenkel der dazwischen befindlichen Sammelelektrode angeordnet sind.

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