DE2744557A1

DE2744557A1 - HIGH INTENSITY GASIONIZATION DEVICE FOR AN ELECTROSTATIC SEPARATOR

Info

Publication number: DE2744557A1
Application number: DE19772744557
Authority: DE
Inventors: James Joseph Schwab
Original assignee: Electric Power Research Institute Inc
Current assignee: Electric Power Research Institute Inc
Priority date: 1977-04-07
Filing date: 1977-10-04
Publication date: 1978-10-12
Also published as: IT1090921B; FR2386353B1; SE7712050L; GB1591826A; AU2919577A; JPS53125675A; AU511788B2; FR2386353A1; CA1102257A; SU820647A3; CH621492A5

Description

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Die Erfindung betrifft eine Hochintensitäts-Ionisierungsvorrichtung, die bei Partikelmaterial, das in einem verunreinigtem Gasstrom mitgerissen wird, eine Voraufladung bewirkt, bevor die aufgeladenen Partikel aus dem Strom durch elektrostatische Abscheidungen entfernt werden. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Elektrodenanordnung für eine koaxiale Venturi-Ionisierungsvorrichtung, in der fokussierende Elektroden die Breite des Stromfluß-Bandes stromaufwärts und stromabwärts der Entladungsebene der Ionisierungsvorrichtung einengen.The invention relates to a high-intensity ionization device, which causes particulate matter entrained in a contaminated gas stream to precharge before the charged Particles are removed from the stream by electrostatic precipitates. In particular, the invention relates to a Electrode arrangement for a coaxial Venturi ionization device in which focusing electrodes measure the width of the current flow band narrow upstream and downstream of the discharge plane of the ionization device.

Die zulässigen Standardwerte für die Emission von Partikeln in Hauchgasen, die aus den Schornsteinen kohlebefeuerter elektrischer Kraftwerke entströmen,werden in zunehmendem Maße strenger. Die Qualitätsnormen für strömende Luft erfordern, daß mehr als 99% der Flugasche, die durch brennende Kohle erzeugt wurde, vor der Entladung der Verbrennungsgase aus dem Schornstein entfernt werden müssen. Somit muß die Effektivität des Partikelauffang-Vorgangs/äeSn Verhältnis zunehmen, wie der Aschenanteil der Kohle zunimmt. Dazu kommt, daß bei den Bemühungen, die Emission von bestimmten gasförmigen Verunreinigungen, wobei insbesondere die Schwefeloxide gemeint sind, es immer mehr notwendig geworden ist, in Kraftwerken zur Erzeugung von elektrischem Strom Kohle mit niedrigem Schwefelanteil zu verwenden.The permissible standard values for the emission of particles in breath gases emanating from the chimneys of coal-fired electric The flow from power plants is becoming increasingly strict. The quality standards for flowing air require that more than 99% the fly ash produced by burning coal must be removed from the chimney before the combustion gases are discharged have to. Thus, the effectiveness of the particulate trapping process must be Ratio increase as the ash content of the coal increases. In addition, the efforts to reduce the emission of certain gaseous impurities, especially the sulfur oxides, it has become more and more necessary to use coal with a low sulfur content in power plants to generate electricity.

Die am allgemeinsten verwendete Vorrichtung zur Entfernung "von Partikelmaterial aus den Schornsteingasen von Kraftwerken ist der elektrostatische Abscheider. Da die Größe eines elektrostatischen Abscheiders durch die Effektivität der geforderten Plugaschenentfernung bestimmt wird, erfordert eine Zunahme der erwünschten Plugaschen-Abfang-Effektivität eine entsprechende Zunahme der Anlagengröße und der Kosten. Da darüberhinaus der spezifische Widerstand von Flugasche sich umgekehrt wie der Anteil verbrennbaren Schwefels in der verbrannten Kohle verhält, bewirkt eine Verwendung von Kohlensorten mit niedrigem Schwefelanteil, was direktThe most commonly used device for removing " Particulate matter from the chimney gases of power plants is the electrostatic precipitator. Because the size of an electrostatic Separator is determined by the effectiveness of the required plug pocket removal, requires an increase in the desired Plug-in catching effectiveness means a corresponding increase in plant size and costs. In addition, there is the specific resistance of fly ash behaves inversely to the proportion of combustible sulfur in the burnt coal, it is used of low-sulfur types of coal, which is direct

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die Emission von gasförmigem Schwefeloxid reduzieren soll, Staub mit sehr hohem Widerstand. Es ist nun gefunden worden, daß die Größe des elektrostatischen Abscheiders, die dazu notwendig ist, einen gegebenen Grad an Auffangwirksamkeit zu erreichen, mit wachsendem elektrischen Widerstand der Flugasche anwächst. Damit vergrößert die Verwendung von Kohlensorten mit niedrigem Schwefelanteil weiterhin die Kosten und die Größe des Abscheiders. The aim is to reduce the emission of gaseous sulfur oxide, dust with very high resistance. It has now been found that the Size of the electrostatic precipitator necessary to achieve a given level of collection efficiency with increasing electrical resistance of the fly ash increases. This increases the use of coal grades with low Sulfur content continues the cost and size of the separator.

Vor kurzem sind Hochintensitäts-Ionisierungsvorrichtungen entwickelt worden, in denen eine einzelne Elektrodengeometrie eine stabile hochintensive Koronaentladung erzeugt, durch die das mit Partikeln beladene Gas geführt wird. Die ionisierten Rauchgase bewirken eine Aufladung des Partikelmaterials auf einen viel höheren Pegel, als es mit konventionellen elektrostatischen Abscheidern möglich ist. Wenn auf die Ionisierungsvorrichtung ein elektrostatischer Abscheider folgt, führt die größere Partikelladung zu einer besseren Auffangeffektivität im Abscheider, was auf die stärkere Wanderung oder größere Partikeldriftgeschwindigkeit zurückzuführen ist. In einer derartigen zweistufigen Anordnung wirkt die Ionisierun^svorrichtung als die Aufladestufe, während der Abscheider als Auffangstufe dient.Recently, high intensity ionization devices have been developed in which a single electrode geometry creates a stable, high-intensity corona discharge through which the Particulate-laden gas is conducted. The ionized smoke gases cause the particulate matter to be charged onto one much higher level than is possible with conventional electrostatic precipitators. When on the ionizer an electrostatic separator follows, the larger particle charge leads to a better collection efficiency in the separator, which is due to the greater migration or greater particle drift speed. In such a two-stage arrangement the ionization device acts as the charging stage, while the separator serves as a collecting stage.

Derartige Hochintensitäts-Ionisierungsvorrichtungen verwenden ein koaxiales Paar von Elektroden, um damit ein hochintensives Feld zu erzeugen, das sich radial und axial parallel zu der Richtung des Gasflusses ausdehnt. Typischerweise nimmt die Anode in einer derartigen Anordnung die Form eines Venturi-Diffusors an, durch den die Schornsteingase unmittelbar vor dem Eintritt in die Abscheiderstufe fließen. Die Kathode ist dabei eine Scheibe, die koaxial innerhalb der Venturi-Einengung angeordnet ist und mit einer gekrümmten Umfangskante gebildet ist, deren Radius viel kleiner als der Innenradius des Venturi-Diffusors ist. Wenn zwischen Anode und Kathode die Hochspannung einer Hochspannungsleistungs-Versorgung angelegt wird, wird eine hochintensive Koronaentladung in einem ringförmigen Bereich zwischen dem gebogenenUse such high intensity ionization devices a coaxial pair of electrodes for creating a high intensity field that extends radially and axially parallel to the direction of gas flow expands. Typically, in such an arrangement, the anode takes the form of a Venturi diffuser, through which the chimney gases flow immediately before entering the separator stage. The cathode is a disk that is arranged coaxially within the venturi constriction and with a curved peripheral edge is formed, the radius of which is much is smaller than the inner radius of the venturi diffuser. If between Anode and cathode the high voltage of a high voltage power supply is applied, a high intensity corona discharge in an annular area between the bent

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Umfang der Kathodenscheibe und der umgebenden zylindrischen Anodenoberfläche nahe der Scheibe aufgebaut. Da das Feld in Richtung des Gasflusses relativ schmal ist, läßt sich ohne übermäßige Leistungserfordernisse ein hochintensives Feld erreichen. Die Kombination aus der hohen Gasstromgeschwindigkeit durch den Venturi-Diffusor hindurch und aus dem hochintensiven elektrischen Querfeld, durch das der Gasstrom läuft, erzeugt eine intensive Ionisierung und sehr hohe Aufladepegel der Partikel, so daß dies zu einer vergrösserten Auffangeffektivität ungeachtet des hohen Widerstandes des Partikelmaterials führt, wie es bei Flugasche von Kohle mit niedrigem Schwefelanteil der Fall ist.Perimeter of the cathode disk and the surrounding cylindrical anode surface built near the disc. Since the field is relatively narrow in the direction of the gas flow, a high-intensity field can be achieved without excessive power requirements. The combination from the high gas flow velocity through the venturi diffuser and from the high-intensity electrical transverse field, through The fact that the gas flow is running creates an intense ionization and very high charge levels of the particles, making this an enlarged one Trapping effectiveness regardless of the high resistance of the particulate material results, as is the case with fly ash from coal with low Sulfur content is the case.

Eines der Probleme, die im Zusammenhang mit koaxialen Hochintensitäts-Ionisierungsvorrichtungen des oben beschriebenen Typs aufgetreten sind, rühren von der nachteiligen Anlagerung geladener Partikel auf der zylindrischen Anodenwand nahe der Ebene der Koronaentladung her. Eine Ablagerung von Partikelmaterial mit hohem Widerstand in dieser Region führt zu den Phänomenen, daß eine Nebenkorona und im Übermaß Funkenbildung auftritt, was zu einer Verschlechterung im angelegten elektrischen Feld führt und ein Nachlassen der Effektivität beim xlufladen der Partikel nach sich zieht. Frühere Verbuche zur Überwindung dieses Problems schlossen ein "Reinigen" der Anodenoberfläche in der betroffenen Region ein, um so in der Korona Störungen auszuschließen, die aufgrund eines Schmutzansatzes auf der äußeren Elektrode auftraten. Eine Art der Reinigung der Anode beinhaltete das Einblasen von sauberem Gas in den Venturi-Diffusor im Bereich der Korona-Entladung, um auf diese Weise eine Schutzbarriere zwischen Anodenwand und den geladenen Partikeln im Gasstrom zu schaffen. Ein besonders wirksames Einblasesysten von sauberem Gas wird in der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung mit dem Titel "Hochintensitäts-Ionisierungsvorrichtung für einen elektrostatischen Abscheider" und der US-Priorität Nr. 785 if69 vom 7.April 1977 beschrieben.One of the problems associated with high intensity coaxial ionizers of the type described above have occurred due to the disadvantageous accumulation of charged Particles on the cylindrical anode wall near the plane of the corona discharge. A deposit of particulate matter with high Resistance in this region gives rise to phenomena that minor corona and excessive sparking occur, resulting in Deterioration in the applied electric field leads to a decrease in the effectiveness of the particle charging process pulls. Previous postings to overcome this problem closed a "cleaning" of the anode surface in the affected region, in order to exclude disturbances in the corona that occurred due to dirt accumulation on the outer electrode. A kind of Cleaning the anode involved blowing clean gas into the venturi diffuser in the area of the corona discharge in this way to create a protective barrier between the anode wall and the charged particles in the gas flow. A particularly effective one Injection systems of clean gas are used at the same time pending patent application entitled "High Intensity Ionizer for an electrostatic precipitator "and U.S. Priority No. 785 if69 dated April 7, 1977.

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Erfindungsgemäß werden die Anforderungen an die Anodenreinigung, auf die oben Bezug genommen wurde, dadurch klein gehalten, daß die Breite des Stromfluß-Bandes in dem ringförmigen Bereich zwischen der Kathode und der Anode wesentlich verengt wird. Dieser Effekt läßt sich durch fokussierende Elektroden an beiden Seiten der Kathodenscheibe erreichen, die an den Rändern des Stromfluß-Bandes stromaufwärts und stromabwärts der Ionisierungsentladungsebene höhere elektrische Felder erzeugen. Die höheren elektrischen Felder treiben die Ionen mit höherer Geschwindigkeit zur Anode, woraus folgend sich die Ionenwanderung stromaufwärts und stromabwärts durch gegenseitige Abstoßung vermindert. Im Endeffekt wird die Breite des Bandes an der Anodenoberfläche, die der Partikelablagerung ausgesetzt ist, wesentlich verringert, während gleichzeitig die Erfordernisse für die Gasreinigung stark reduziert werden.According to the invention, the requirements for the anode cleaning, to which reference was made above, are kept small in that the width of the current flow band in the annular area between the cathode and the anode is significantly narrowed. This effect can be achieved by focusing electrodes on both sides of the cathode disk, the edges of the current flow band upstream and downstream of the ionization discharge plane generate higher electric fields. The higher electric fields drive the ions to the anode at a higher speed, As a result, the ion migration upstream and downstream is reduced by mutual repulsion. In the end it will the width of the tape at the anode surface exposed to particulate deposition is substantially reduced, while at the same time the requirements for gas cleaning are greatly reduced.

Die lokuasierenden Elektroden sind in ihrer Größe so bemessen, daß sie nahe der Anodenoberfläche an den Rändern des Stromfluß-Bandos ein hohes elektrisches Feld schaffen; dies wird dadurch erreicht, daß sich an jeder Seite der Kathodenscheibe kreisförmige Elektroden auf eine Entfernung erstrecken, die angenähert dem Zwischcnclektrodenabstand zwischen dem Kathodenumfang und der umgebenden Anodenwand gleicht.Der stromabwärts fokussierende Elektrodenzylinder kann jenseits dieses Abstandes durch eine halbkugelige Kappe abgeschlossen sein. Vorzugsweise beträgt der Durchmesser der fokussierenden Elektrodenzylinder zwischen 20 % und kO % des Anodeninnendurchmessers, sollte jedoch nicht größer als der Kathodendurchmesser sein.The locating electrodes are sized so that they create a high electric field near the anode surface at the edges of the current flow bando; this is achieved in that circular electrodes extend on each side of the cathode disk for a distance which is approximately equal to the distance between the cathode periphery and the surrounding anode wall. The downstream focusing electrode cylinder can be closed beyond this distance by a hemispherical cap. The diameter of the focusing electrode cylinder is preferably between 20% and kO% of the inner diameter of the anode, but should not be greater than the cathode diameter.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnunr beschrieben; in dieser zeigt:The invention is illustrated below, for example, with reference to the drawing no described; in this shows:

Fi-. 1 eine schematische Seitenansicht, die einen mehrstufigen elektrostatischen Abscheider darstellt, der eine erfin-Fi-. 1 is a schematic side view showing a multi-stage represents an electrostatic precipitator, which is an

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dungsgemäße Hochintensitäts-Ionisierungsvorrichtung enthält, Contains proper high-intensity ionization device,

Fig. 2 eine eim Maßstab vergrößerte Seitenansicht einer Ioniserungsstufe der Vorrichtung nach Fig. 1, die teilweise aufgeschnitten wurde, um die Ionisierungsanordnung zu zeigen,Figure 2 is a side elevational view, enlarged to scale, of an ionization stage the device of Fig. 1, partially cut away to show the ionization arrangement,

Fig. 3 eine Seitenendansicht der Ionisierungsstufe nach Fig. 2, wobei der Einlaß teilweise weggeschnitten wurde, um die Ionisierungsanordnung zu zeigen, undFig. 3 is a side end view of the ionization stage of Fig. 2; with the inlet partially cut away to show the ionization arrangement, and

Fig. 4- eine im vergrößerten Maßstab teilweise geschnittene Ansicht einer einzelnen Ionisierungs-Venturi-Vorrichtung, bei der die Elektrodenanordnung dargestellt ist.Fig. 4- is a partially sectioned view on an enlarged scale a single ionizing venturi device showing the electrode arrangement.

In einer schematischen Seitenansicht zeigt Fig. 1 ein elektrostatisches Abscheider__system, das mit der Erfindung ausgestattet ist. Wie sich aus dieser Figur erkennen läßt, enthält das Abscheidersystem einen Gaseinlaß 11, in den hinein Gase, die gereinigt werden sollen, so geleitet werden, wie es durch den Pfeil 12 angedeutet ist, einen Gasauslaß 13, von dem her gereinigte Gase einer geeigneten stromabwärts gelegenen Vorrichtung, beispielsweise einem atmosphärischen Entladekanal, zugeführt werden, was mit dem Pfeil 14 angedeutet ist, und typischerweise ein kaskadenförmig angeordnetes Paar von Einheiten, die aus der Ionisierungsvorrichtung und dem Abscheider bestehen und im allgemeinen mit den Bezugszeichen 15, 15' bezeichnet sind. Jede Ionisierungs-Abscheider-Einheit 15, 15' enthält eine Ionisierungsstufe 16 (16¹) und typischerweise ein Paar konventioneller elektrostatischer Abscheider 17, 18 (175 18')· Jede Ionieierungsstufe 16, 16' und Abscheiderstufe 17, 17', 18, 18' ist mit einem Eingangsanschlußstück 19 für Hochspannung ausgestattet, das mit einer geeigneten Hochspannungsquelle, wie es weiter unten genauer beschrieben wird, verbunden ist, und besitzt zum Sammeln des Partikalmaterials, das beim Stromes des Gases durch die EinheitenIn a schematic side view, FIG. 1 shows an electrostatic precipitator system which is equipped with the invention. As can be seen from this figure, the separator system includes a gas inlet 11 into which gases to be cleaned are passed as indicated by arrow 12, a gas outlet 13, from which cleaned gases of a suitable downstream located device, for example an atmospheric discharge channel, which is indicated by the arrow 14, and typically a cascaded pair of units consisting of the ionization device and the separator and are generally designated by the reference numerals 15, 15 '. Each ionization separator unit 15, 15 'contains an ionization stage 16 (16 ¹ ) and typically a pair of conventional electrostatic precipitators 17, 18 (175 18') · Each ionization stage 16, 16 'and separator stage 17, 17', 18, 18 is provided with a high voltage input connector 19 which is connected to a suitable high voltage source, as will be described in more detail below, and has for collecting the particulate matter which is produced as the gas flows through the units

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15, 15' vom Gas abgeschieden wird, einen Auffangbehälter-Teil15, 15 'is separated from the gas, a collecting container part

Bei Eetrieb treten die Partikelmaterial enthaltenden Gase in die Vorrichtung (nach Fig. 1) über den Einlaß 11 ein, und strömen durch die erste Ionisierungsstufe 16, in der die Partikel im Gas elektrostatisch aufgeladen werden. Das Gas, das die elektrostatisch aufgeladenen Partikel trägt, fließt als nächstes in aufeinanderfolgende Abscheiderstufen 17» 18; in jeder dieser Abscheiderstufen werden die geladenen Partikel aus dem Strömungsweg des Gases unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes, das quer über dem Strömungsweg aufgebaut ist, abgelenkt, und die Partikel werden in den Behälterteilen 20 der Abscheiderstufen 17, 18 abgelagert. Das Gas, das aus dem Abscheider 18 austritt, wird durch die Ionisierungsstufe 16' und durch die Abscheiderstufen 1?', 18' geführt, um eine zusätzliche Peinigung des Gases zu bewirken; die gereinigten Gase, die aus der Abscheiderstufe 18' herausströmen, werden über aen Gasauslaß 13 einer geeigneten stromabwärts gelegenen Vorrichtung zugeführt.During operation, the gases containing particulate matter enter the device (according to FIG. 1) via the inlet 11 and flow through the first ionization stage 16, in which the particles in the gas are electrostatically charged. The gas that carries the electrostatically charged particles next flows into successive separator stages 17 »18; in each of these separator stages the charged particles are deflected from the flow path of the gas under the influence of an electric field established across the flow path, and the particles are deposited in the container parts 20 of the separator stages 17,18. The gas that emerges from the separator 18 is passed through the ionization stage 16 'and through the separator stages 1?', 18 'in order to effect an additional purification of the gas; the purified gases, which flow out of the separator stage 18 'are supplied to a suitable downstream device via aen gas outlet. 13

Die Fig. 2 und 3 zeigen in kennzeichnender V/eise den Gasauslaß 11 und die erste Ionisierungsstufe 16 im Detail. .Vie sich aus diesen Figuren erkennen läßt, umfaßt der Gasauslaß 11 eine hohle Leitung von trapezförmiger oder anderer geeigneter geometrischer Gestalt, die an der stromabwärts gelegenen Seite mit einem Gasverteilungsteil 22 verbunden ist. Der Verteilungsteil 22 ist mit einer Eintrittskamner 23 verbunden, die innerhalb des Gehäuses der Ionisierungseinheit 16 aus Seiten- und Bodenwänden dieses Gehäuses und einer vertikal angeordneten Zwischenwand 2\\ gebildet ist.FIGS. 2 and 3 show the gas outlet 11 and the first ionization stage 16 in detail. As can be seen from these figures, the gas outlet 11 comprises a hollow conduit of trapezoidal or other suitable geometric shape, which is connected to a gas distribution part 22 on the downstream side. The distribution part 22 is connected to an inlet chamber 23 which is formed within the housing of the ionization unit 16 from side and bottom walls of this housing and a vertically arranged partition 2 \\ .

Innerhalb der Ionisierungsstufe 16 sind in regelmäßiger Anordnung eine Vielzahl von Venturi-Diffusoren 27 und zugeordnete zentrale Elektrodenstützteile 28 angeordnet, von denen ein jeder in eines der beiden Enden des zugeordneten Venturi-DiffusorsA large number of Venturi diffusers 27 and 27 are assigned in a regular arrangement within the ionization stage 16 central electrode support members 28 arranged, each of which into one of the two ends of the associated Venturi diffuser

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27 (das hier als das stromaufwärts gelegene Ende gezeigt wird) hinein vorsteht und im wesentlichen koaxial damit angeordnet ist. Jeder Teil 28 ist mit einem Sammelschienen-Netzwerk verbunden; dieses im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 29 bezeichnete Netzwerk besteht aus vertikal angeordneten parallelen Sammelschienen (von denen hier drei gezeigt sind), die an ihren oberen Enden durch ein gemeinsames Sammelschienen-Element 31 miteinander verbunden sind, das an ein einzelnes Sammelschienen-Element 32 angeschlossen ist, welches sich vom Inneren einer Ionisierungsstufe 16 zu einer äußeren konventionellen Hochspannungs-Verbindungsbuchse 33 erstreckt, an die von einer geeigneten Leistungsquelle, die nicht gezeigt wird, Hochspannung über einen Hochspannungsleiter 34 zugeführt wird. Das stromabwärts gelegene Ende oder das Auslaßende jedes Venturi-Diffusors 27 ist mit einer Austrittskammer 36 verbunden, die ihrerseits mit dem Einlaß einer elektrostatischen Abscheiderstufe 17 verbunden ist.27 (shown here as the upstream end) protrudes into and is substantially coaxial therewith. Each part 28 is connected to a busbar network; this is designated generally by the reference numeral 29 Network consists of vertically arranged parallel busbars (three of which are shown here) attached to their top Ends together by a common busbar element 31 connected to a single busbar element 32 is connected, which extends from the inside of an ionization stage 16 to an outer conventional high-voltage connection socket 33 extends to high voltage from a suitable power source, not shown, via a high voltage conductor 34 is supplied. The downstream end or outlet end of each venturi diffuser 27 is with an outlet chamber 36, which in turn is connected to the inlet of an electrostatic separator stage 17.

Der Speicherbehälter 20 ist mit einer entfernbaren Türe ^0, die für Inspektions- und Roinirungszwecke vorgesehen ist, und einen Befestigungsart! ^1 für ein !Rüttelgerät ausgestattet, was dio Verwendung eines beliebigen konventionellen Hüttelgeräts möglich nacht; dieses Gerät soll das Absetzen irgendwelchen Partikelmaterials, das sich im Behälter 20 sammelt, in Sichtung auf die Bodenkante i\2. des Behälters unterstützen. Die Bodenkante i\Z ist mit (nicht gezeigten) geeigneten Öffnungen ausgestattet, die es ermöglichen, daß Partikelmaterial aus dem Behälter 20 auf konventionelle V/eise entfernt werden kann. Die Behälter 20 der übrigen Systemelenente 16', 17, 17?, 18, 18¹ sind auf im wesentlichen identische Art gestaltet.The storage container 20 is provided with a removable door ^ 0, which is provided for inspection and cleaning purposes, and a type of fastening! ^ 1 equipped for a! Vibrating device, which allows the use of any conventional vibrating device; this device is intended to allow any particulate matter that collects in the container 20 to settle down onto the bottom edge i \ 2. of the container. The bottom edge of i \ Z is equipped with (not shown) suitable openings, which allow particulate material can be removed from the ice container 20 in a conventional V /. The containers 20 of the remaining system elements 16 ', 17, 17 ?, 18, 18 ¹ are designed in an essentially identical manner.

Jedes Venturi-Element 27 und zugeordnetes koaxiales Teil 28 enthält im allgemeinen ein Elektrodenpaar, um quer über dem Verlauf der Gasströmung durch die Ionisierungsstufe 16 einEach Venturi element 27 and associated coaxial member 28 generally includes a pair of electrodes to cross across the Course of the gas flow through the ionization stage 16

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hochintensives elektrisches Feld zu erzeugen. Für diesen Zweck trägt ,jedes Element 28 eine (weiter unten beschriebene) Elektrode, die mit einer Spannungsquelle relativ hohen negativen Potentials über das Sammelschienennetzwerk 29 verbunden ist, während jedes Venturi-Rohr 27 über den Rahmen des Aufbaus mit Erdpotential verbunden ist. Somit dient jedes Venturi-Element 27 als Anode, während jedes Teil 28 als Kathodenunterstützung zur Verfügung steht.generate high-intensity electric field. For this purpose, each element 28 carries a (described below) Electrode connected to a voltage source relatively high negative Potential is connected via the busbar network 29, while each Venturi tube 27 is connected via the frame of the Structure is connected to earth potential. Thus, each Venturi element 27 serves as an anode, while each part 28 serves as Cathode support is available.

Bei Betrieb, bei dem Hochspannung zwischen Kathode und Anode angelegt wird, werden Partikel, die im Gas, das durch die Ionisierungsstufe 16 strömt, in Schwebe gehalten werden, elektrisch aufgeladen, wenn sie die Einengung des Venturi-Elements 27 passieren. Damit sichergestellt ist, daß im wesentlichen alle geladenen Partikel im Gasstrom in Schwebe gehalten bleiben, bis sie am stromabwärts gelegenen Abscheider 17 oder 18 ankommen und nicht an der auf Erdpotential liegende^ Anodenoberfläche anhaften, wird die neuartige Elektrodengestalt, die in Fig. 4 gezeigt ist, verwendet.During operation, where high voltage is applied between the cathode and anode, particles are deposited in the gas that passes through the Ionization stage 16 flows, are held in suspension, Electrically charged when they constrict the venturi element 27 happen. This ensures that essentially all of the charged particles are in suspension in the gas flow remain held until they arrive at the downstream separator 17 or 18 and not at the ground potential adhere to the lying ^ anode surface, the new type of electrode shown in Fig. 4 is used.

Nach Fig. 4 ist jedes Venturi-Element 27 mit einem nach innen sich verjüngenden konischen Einlaßabschnitt 45, mit einem im wesentlichen zylindrischen Mittelabschnitt oder einer Einengung ^6 und mit einem nach außen sich verbreiternden konischen Auslaßbereich 4-7 gebildet. Die Kathode enthält eine leitende Scheibe 50, die eine gekrümmte Umfangskante besitzt, die nach außen von der äußeren Oberfläche des Teiles 28 hervorsteht. Die Scheibe 50 ist im wesentlichen koaxial in der Einengung des Venturi-Elements 27 angeordnet und bewirkt dann ein in hohem Maße eingeschnürtes hochintensives elektrisches Feld in Form einer Koronaentladung zwischen der gekrümmten Umfangsberandung der Scheibe 50 und der umgebenden Anodencberflache 52, wenn eine Hochspannung angelegt wird.According to Fig. 4, each Venturi element 27 is provided with an inwardly tapering conical inlet section 45, with a substantially cylindrical central portion or restriction ^ 6 and with an outwardly widening conical Formed outlet area 4-7. The cathode includes a conductive disc 50 which has a curved peripheral edge, which protrudes outwardly from the outer surface of part 28. The disc 50 is substantially coaxial in FIG Constriction of the Venturi element 27 arranged and then effected a highly constricted high-intensity electric field in the form of a corona discharge between the curved one Peripheral edge of the disk 50 and the surrounding anode surface 52 when a high voltage is applied.

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An jeder Seite der Kathodenscheibe 50 sind fokussierende Elektroden 53 und 54· angebracht. Diese Elektroden zeigen vorzugsweise zylindrischen Querschnitt und verlaufen koaxial mit der Kathodenscheibe 50. Die Elektroden 53 und 54· sind so angebracht, daß sie in elektrischem Kontakt mit der Kathodenscheibe 50 stehen und damit auf Kathodenpotential liegen. Die stromaufwärts gelegene fokussierende Elektrode 53 kann durch geeignete Dimensionierung des Elektrodenstützteils 28 und durch Aufrechterhaltung der elektrischen Kontinuität zwischen Kathodenscheibe 50, Teil 28, und Sammelschiene 29 gebildet werden. In diesem Falle arbeitet das stromabwärts gelegene Ende des Stützteils 28 als die stromaufwärts fokussierende Elektrode 53· Die stromabwärts fokussierende Elektrode 54- kann als Verlängerung des Stützteils 28 ausgebildet sein, das sich auf eine ausreichende Entfernung stromabwärts der Kathodenscheibe 50 erstreckt und vorzugsweise durch eine halbkugelig geformte Endoberfläche 54-a abgeschlossen ist. Die Elektrode 54 kann an die Elektrode 53 durch eine mit Gewinde versehene Stiftschraube befestigt werden, die von der Elektrode 54- vorsteht und sich durch den Mittelpunkt der Kathodenscheibe 50 in das Stützteil 28 hineinerstreckt.On each side of the cathode disk 50 are focussing Electrodes 53 and 54 attached. These electrodes show preferably cylindrical cross-section and run coaxially with the cathode disk 50. The electrodes 53 and 54 · are mounted so that they are in electrical contact with the cathode disk 50 and thus at cathode potential lie. The upstream focusing electrode 53 can be dimensioned appropriately Electrode support part 28 and by maintaining electrical continuity between cathode disk 50, part 28, and busbar 29 are formed. In this case, the downstream end of the support member 28 operates as the upstream focusing electrode 53 · the downstream focusing electrode 54- can be used as an extension of the support member 28 may be formed, which extends to a sufficient distance downstream of the cathode disk 50 and is preferably terminated by a hemispherically shaped end surface 54-a. The electrode 54 can be attached to the electrode 53 by a threaded one Stud attached to that of the electrode 54- protrudes and passes through the center of the cathode disk 50 extends into the support part 28.

Die fokussierenden Elektroden 53 und 54- erhöhen die Stärke des elektrischen Feldes an den Rändern des Entladungsstromflußbandes (das beim Bezugszeichen 56 gezeigt wird) stromaufwärts und stromabwärts der Entladungsebene der Ionisierungsvorrichtung. Das in diesen Bereichen verstärkte elektrische JFeId treibt die Ionen mit höherer Geschwindigkeit zur Anode. Deshalb wandern die Ionen in ihrer Ausdehnung durch gegenseitige Abstoßung weniger stromaufwärts und stromabwärts. Die resultierende Wirkung besteht darin, daß die Breite des Stromflußbandes, das an der Anodenoberfläche auftrifft, wesentlich verringert wird, und daß der Anteil an Anodenoberfläche, der gereinigt werden müßte, gleichermaßen reduziert wird.The focusing electrodes 53 and 54- increase the strength of the electric field at the edges of the discharge current flow band (shown at 56) upstream and downstream of the discharge plane of the ionization device. The electric field amplified in these areas drives the ions at a higher speed to the anode. Therefore, the ions migrate less upstream due to mutual repulsion and downstream. The resulting effect is that the width of the current flow band that occurs at the anode surface occurs, is significantly reduced, and that the portion of the anode surface that would have to be cleaned, is reduced equally.

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Dies wiederum verkleinert die Anforderungen für das Reinigen des Gases, was insgesamt die Effektivität beim Auffang von Partikelmaterial verbessert.This in turn reduces the cleaning requirements of the gas, which increases the overall effectiveness in collecting Particulate matter improved.

Die fokussierenden Elektroden 53 und 54 erstrecken sich von der Kath_odenscheibe ?0 stromaufwärts und stromabwärts auf eine Länge, die angenähert gleich dem zwischen Elektrodenabstand zwischen dem Umfang der Kathodenscheibe 50 und der umgebenden Anodenwand ist. Erfindungsgemäß können die fokussierenden Elektrodenzylinder, falls es wünschenswert erscheint, jenseits dieser Entfernung beispielsweise dadurch abgeschlossen werden, daß der stromabwärts gelegene Zylinder 54, so wie es weiter oben beschrieben wurde, halbkugelförmig abgedeckt wird, um dort einen Koronaleckstrom zu verhindern; jedoch wird auch eine Verlängerung der Elektrode über diesen Abstand hinaus noch zufriedenstellende Ergebnisse liefern, wie es durch die Tatsache angedeutet ist, daß der körperliche Aufbau der Elektrode 53 in der beschriebenen Ausführungsform durch das Kathodenstützelement 28 gebildet ist, das sich aus der Sinlaßseite des Venturi-Diffusors 27 heraus erstreckt und an der Sammelschiene 29 endet.The focusing electrodes 53 and 54 extend upstream and downstream of the cathode disk? 0 for a length approximately equal to the inter-electrode spacing between the circumference of the cathode disk 50 and the surrounding anode wall. According to the invention, the focusing electrode cylinders can, if it appears desirable, be closed off beyond this distance, for example, by covering the downstream cylinder 54 in a hemispherical manner, as described above, in order to prevent a coronal leakage there; however, an extension of the electrode beyond this distance will still produce satisfactory results, as is indicated by the fact that the physical structure of the electrode 53 in the embodiment described is formed by the cathode support element 28 which extends from the inlet side of the venturi. Diffuser 27 extends out and ends at the busbar 29.

Der Durchmesser der fokussierenden Elektrodenzylinder liegt vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,4 des Innendurchmessers der Anodenoberfläche, die die Kathodenscheibe 50 umgibt. Wenn der Durchmesser größer oder kleiner ist, wird das elektrische Feld an der Oberfläche der fokussierenden Elektrode vergrößert und fördert damit einen Oberflächenkoronaleckstrom. Jedoch sogar dann, wenn der Durchmesser außerhalb des bevorzugten Bereichs liegt, erbringen die erfindungsgemäßen fokussierenden Elektroden gegenüber den, dem gegenwärtigen Stand der Technik entsprech enden Vorrichtungen, die derartige Elektroden nicht verwenden, verbesserte Leistungen.The diameter of the focusing electrode cylinder is preferably between 0.2 and 0.4 of the inner diameter of the Anode surface surrounding the cathode disk 50. if the diameter is larger or smaller, the electric field on the surface of the focusing electrode becomes increases and thus promotes a surface coronal leakage current. However, even if the diameter is outside the preferred Range, the focusing electrodes according to the invention provide over the current one Prior art corresponding devices that have such Do not use electrodes, improved performance.

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Damit wird erfindungsgemäß ein Elektrodenaufbau für eine Hochintensitäts - Ionisierungsanordnung geschaffen, die als erste Stufe in einem zweistufigen elektrostatischen Abscheider verwendet wird. Jede Ionisierungseinheit benützt ein Paar koaxialer Elektroden, um damit ein hochintensives elektrisches PeId quer über den Weg eines mit Partikeln beladenen Gasstroms zu schaffen. Wenn der Gasstrom durch das PeId strömt, wird er intensiv ionisiert und der Partikelanteil wird in hohem Maße aufgeladen. Die Ionisierungsanordnung umfaßt einen Venturi-Diffusor, durch den der Gasstrom unmittelbar vor seinem Eintritt in eine Abscheiderstufe, die die geladenen Partikel entfernt, fließt. Die Ionisierungskathode ist eine Scheibe, die koaxial innerhalb der Venturi-Einengung angeordnet ist und eine gebogene Umrandung zeigt. Eine Hochspannungsleistungsversorgung, die zwischen der Anode und der Kathode liegt, baut eine hochintensive Koronaentladung in dem ringförmigen Bereich auf, der zwischen der Kante der Kathodenscheibe und der umgebenden zylindrischen Anodenoberfläche gebildet ist. Die auf Kathodenpotential liegenden fokussierenden Elektroden sind auf beiden Seiten der Kathodenscheibe angeordnet und intensivieren das elektrische Feld längs der Anodenwand an den Rändern des Stromflußbandes stromaufwärts und stromabwärts von der Koronaentladungsebene. Dies verringert wesentlich die Breite der Anodenoberfläche, die dem Koronastrom ausgesetzt ist, und minimiert die Erfordernisse für das Reinigen der Anode dadurch, daß der Partikelablagerungsbereich verkleinert wird.Thus, according to the invention, an electrode structure for a high intensity - Ionization arrangement created, which is the first stage in a two-stage electrostatic precipitator is used. Each ionization unit uses a pair of coaxial electrodes to produce a high intensity electrical PeId across the path of a particle laden To create gas flow. When the gas stream flows through the PeId, it is intensely ionized and the particle fraction is highly charged. The ionization arrangement includes a venturi diffuser through which the gas flow immediately before it enters a separator stage that removes the charged particles. the The ionization cathode is a disc which is arranged coaxially within the venturi throat and is a curved one Outline shows. A high voltage power supply, which lies between the anode and the cathode, builds up a high intensity corona discharge in the annular area, which is formed between the edge of the cathode disk and the surrounding cylindrical anode surface. The on Focussing electrodes at cathode potential are arranged on both sides of the cathode disk and intensify the electric field along the anode wall at the edges of the current flow band upstream and downstream from the corona discharge plane. This significantly reduces the width of the anode surface exposed to the corona flow and minimizes cleaning requirements the anode by reducing the particle deposition area.

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Claims

.; High intensity gas ionic device for an electrostatic Separator, characterized in that a Venturi system is a source loaded with particles Gases with the electrostatic precipitator connects that a discharge electrode arrangement within the Venturi system is arranged that a voltage device, the discharge electrode assembly and the venturi connects to within the venturi across the path to build up a high-intensity electric field of the gases laden with particles, and that a focusing device for the corona current of the discharge electrode arrangement to narrow the width of the corona current deposition in the direction is assigned to the flow of the gas laden with particles, whereby the surface area of the Venturi system, the is affected by the deposition of particles in the gases is reduced.

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DR. C. MANITZ · D1PL.-INC. M. FINSTERWALD β MÖNCHEN 22. ROBE RT-KOCH-ST R ASS E I TEL. (0β9) 99 42 II. TELEX 05 - 99673 PATMFDR. C. MANITZ · D1PL.-INC. M. FINSTERWALD β MÖNCHEN 22. ROBE RT-KOCH-ST R ASS E I TEL. (0β9) 99 42 II. TELEX 05 - 99673 PATMF

ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN MÖNCHEN. KONTO-NUMMER 7270 POSTSCHECK: MÖNCHEN 77062-805CENTRAL TICKET OFFICE BAYER. VOLKSBANKEN MÖNCHEN. ACCOUNT NUMBER 7270 POST CHECK: MÖNCHEN 77062-805

₂ _ 274A557 ₂ _ 274A557

Z. ionizer; ' according to claim 1, characterized in that the Folaissierungsvorrichtunr; for the corona stroke; r. further comprises at least a focussing electrode adjacent to the discharge electrode and maintained at approximately the same electrical potential as the discharge electrode.

3. ionization device; according to claim 2, characterized in that the discharge electrode continues. comprises a cathode disk having a native rim and coaxially within the Venturi system;.; eordnot and that the focusing electrodes are cylindrical parts own that on each side of the disc and coaxially ir it the disc are arranged.

if. Ionization device according to claim ;;, characterized in that r; e indicates that the cylindrical fol.ucsicrenden electrodes have a smaller outer diameter than the cathode disk.

5. ionization device according to claim 3, characterized in - ~ e indicates that one of the focussing electrodes comprises a support member coaxially within the Venturi Anlare is disposed and has a discharge electrode disposed thereon.

6. Ionization device according to claim k, characterized. "E indicates that another of the focusing electrodes is an extension of the support part, which extends through the cathode disk and ends downstream of the cathode disk in a hemispherical cap.

?. Ionization device according to claim 3, characterized in that the diameter of the focusing Electrodes between 0.2 and 0, if the inside diameter

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the venturi surface surrounding the discharge electrode, but smaller than the diameter of the discharge electrode ict.

o. Ionization device according to claim 5, characterized in that the focussed electrodes on each side of the cathode disk extend over a length that is very small Distance between disc ^{circumference and u r} /. -Ebender '/ enturi-Onerflache is.

9. Ionisierunrsvorrichtuiir: according to claim 1, characterized in that - ■ e k ο η η :; e i c α net that the Venturi system continues to be a multi-factor comprised of individual Venturi elements, which are arranged in an orderly manner Anordnuiv are arranged, with their axes with the Source kit aligned particles of laden gases and their Inlets are connected to this «source, and that each of the Venturi elements with an associated focusing device is equipped for the corona current.

10. A method of narrowing the current flow band in a high intensity gas ionizer with coaxial electrodes, the ionization device having a central cathode element contains, which is surrounded by a cylindrical anode surface, characterized in that an Each side of the cathode creates an increased electric field to increase the speed of ions that are on hit the anode surface, increase and reduce the proportion of ion migration in the axial direction.