DE2851757A1

DE2851757A1 - Niederschlagselektroden fuer elektrofilter aus geweben und filzen

Info

Publication number: DE2851757A1
Application number: DE19782851757
Authority: DE
Inventors: Ekkehard Prof Dr Ing Weber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-11-30
Filing date: 1978-11-30
Publication date: 1980-06-12

Description

Niederschlagselektroden für Elektrofilter aus Geweben
und Filzen Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von Niederschlagselektroden aus Geweben und Filzen - hergestellt aus verschiedenen Materialien - in Elektrofiltern.
Bekanntlich versteht man unter Elektrofiltern Apparate zur Staubabscheidung aus Gasen. Prinzipiell ist das Elektrofilter aus Gassen aufgebaut, die durch Niederschlagselektroden begrenzt werden und in deren Mitte oder Achse die Sprühelektroden angeordnet sind. Diese werden zumeist mit negativer Hochspannung versorgt. Zwischen den Sprüh- und geerdeten Niederschlagselektroden bildet sich dann ein elektrisches Feld aus.
Werden Staub-Gas-Gemische durch dieses Feld geleitet, so laden sich die Staubpartikel vorwiegend durch Anlagerung von Gasionen auf, werden zur geerdeten Niederschlagselektrode transportiert und dort abgeschieden. Die Staubniederschlagung im Elektrofilter ist nur bei Vorhandensein eines sogenannten Koronaeffektes möglich. In unmittelbarer Umgebung der Sprühelektrode ist die Feldstärke so hoch, daß sie einen für das Gas charakteristischen Wert übersteigt. Es setzt eine Ionisation ein, welche die Moleküle der Gasschicht unmittelbar um die Sprühelektrode in positive Gasionen und Elektronen aufspaltet. Unter Einfluß des elektrischen Feldes wandern die Elektronen mit großer Geschwindigkeit zur Niederschlagselektrode und ionisieren dabei weitere neutrale Moleküle, vor allem durch Zusammenstoß. Infolge dieser Vorgänge entsteht im Gebiet hoher Feldstärken nahe dem Sprühdraht lawinenartig eine große Zahl weiterer Elektronen und Ionen. Bereits in kurzem Abstand vom Sprühdraht ist die elektrische Feldstärke so schwach, daß keine weitere Ionisation auftritt. Man bezeichnet diesen Bereich, der sich bis zur Niederschlagselektrode hin erstreckt und ausschließlich dem Transport der Ionen dient, im Gegensatz zur aktiven Zone als passive oder Transportzone.
Während der größte Teil der Elektronen ohne weitere Zwischenfälle über die Niederschlagselektrode zur Erde abfließt, lagert sich ein kleiner Teil an Staubteilchen an und lädt sie negativ auf. Unter dem Einfluß von Feldkräften werden sie dann zur Niederschlagselektrode befördert. Dort fließen die Ladungen je nach elektrischem Widerstand der Teilchen mehr oder weniger schnell ab. Die Staubpartikel, welche an der Niederschlagselektrode haften, können von dieser durch mechanische Klopfung beim Trockenelektrofilter oder durch Spülung mit Flüssigkeiten beim Naßelektrofilter entfernt werden. Voraussetzung ist dabei, daß die Niederschlagselektroden leitend sind und die Ladung der Partikel zur Erde abgeführt werden.
Dies wird dadurch realisiert, daß Niederschlagselektroden - aus verschiedenartig geformten Flächen hergestellt - aus Metallen bestehen. Im Niedertemperaturbereich bis ca. 400 OC nach oben arbeiten derartig hergestellte Filter zumeist zufriedenstellend.
Anders sehen die Verhältnisse im Hochtemperaturbereich bis 1000 OC und mehr aus. Die Niederschlagselektroden müssen dabei aus hochveredelten Metallen hergestellt werden, um eine Verzunderung, besonders in oxidierender Atmosphäre, soweit wie möglich einzuschränken, ohne daß diese auch bei entsprechenden Metallverbindungen vollständig verhindert werden kann.
Desweiteren müssen Niederschlagselektroden und ihre Aufhängungen besonders massiv und stabil ausgeführt werden, um eine Verwerfung und Verziehung der Elektroden bei hohen Temperaturen nach Möglichkeit einzuschränken. Diese Verwerfung ist auf jeden Fall zu verhindern, da sonst die Abstände zwischen Niederschlags- und Sprühelektroden ungleichmäßig werden.
Dies führt zu Überschlägen bereits bei niedrigen Spannungen und damit zu einer ungenügenden Reinigungswirkung des Elektrofilters. Außerdem ist auch eine mechanische Abreinigung der Niederschlagselektroden ohne ihre weitere Verformung nur schwer zu bewerkstelligen. Zusammenfassend ist also festzustellen, daß übliche und bekannte Metallniederschlagselektroden zum Einsatz im Hochtemperaturbereich nicht geeignet sind.
Selbst bei hochwertigen und dementsprechend teuren Materialien ist eine Verzunderung und Verwerfung der Elektroden, durch welche die Wirksamkeit des Elektrofilters eingeschränkt oder unwirksam gemacht wird, nicht zu verhindern.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel der bekannten und verwendeten Niederschlagselektroden im Hochtemperaturbereich auszuschalten und gleichzeitig eine kostengünstige Lösung anzubieten. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die im Elektrofilter eingesetzten Niederschlagselektroden aus Gewebe und Filzen - letztere weitgehend genadelt - der verschiedensten Art, wie sie von der sogenannten Gewebefiltration her bekannt sind, herzustellen. Vorteilhaft ist bei derartig ausgeführten Niederschlagselektroden, daß sie sich bei geeigneter Aufhängung im Elektrofilter nicht verziehen und außerdem beliebig geformt und gewichtsmäßig leicht ausgeführt werden können, so daß auch bei hohen Temperaturen eine einfache Aufhängung und Anordnung im Elektrofilter möglich ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, Gewebe und Filze - letztere weitgehend genadelt - aus veredelten Glasfasern, Kohle und Graphitfasern und in Sonderfällen auch aus Metallfasern herzustellen.
Gewebe aus Glasfasern mit hohen Si02-Anteilen über 90 e und solche, die zusätzlich mit Metallen ( Titan, Zirkon, Aluminium, Chrom ) veredelt sind, besitzen eine hohe Temperaturbe-0 ständigkeit bis ca. 1400 C und bieten sich vor allem für den Einsatz in oxidierender Atmosphäre an. Niederschlagselektroden aus Geweben und Filzen aus Graphit und Kohlenstoffasern sind hochtemperaturbeständig in reduzierender Atmosphäre.
Letztendlich ist es auch möglich, Niederschlagselektroden aus hochveredelten Metallfasern in der gleichen Art herzustellen, die dann allerdings nur in Sonderfällen verwendet werden können, da hier der Nachteil der Verzunderung nicht zu umgehen ist.
Bei Verwendung der geschilderten Niederschlagselektroden ist gewährleistet, daß ein Elektrofilter bei hohen Temperaturen optimal und kostengünstig betrieben werden kann. Da im Hochtemperaturbereich auch Nichtmetalle leitend werden, ist mit Sicherheit gewährleistet, daß die auf die Niederschlagselekeroden gebrachte Ladung zur Erde abgeleitet wird. Eine Abreinigung der so hergestellten Elektroden ist auf einfache Weise durch Rüttelung möglich, ohne daß dadurch Gewebe und Filze beschädigt und der Abstand zwischen Sprüh- und Niederschlagselektrode verändert wird. Im Gegensatz zu festen gesinterten keramischen Niederschlagselektroden, die ebenfalls im Hochtemperaturbereich verwendet werden können, besitzen Gewebe und Filze den Vorteil, daß sie leichter. und weniger bruchempfindlich sind, so daß ihre Aufhängung und Abreinigung wesentlich einfacher wird.
Einsatzbereiche für Elektrofilter mit Niederschlagselektroden aus Geweben und Filzen der geschilderten Art ergeben sich beispielsweise bei der Wirbelschichtfeuerung und Kohlevergasung.
In beiden Fällen ist eine Gasreinigung bei Temperaturen zwischen 800 und 1200 OC notwendig, wenn die prozesse optimal gestaltet werden sollen. Weitere Einsatzbereiche der geschilderten Niederschlagselektroden im Elektrofilter findet man überall da, wo eine energiesparende Gasreinigung notwendig ist, d.h. eine Wärmenutzung heißer staubhaltiger Gase angestrebt wird.

Claims

Patentansprüche Niederschlagselektroden für Elektrofilter- dadurch gekennzeichnet, daß diese aus Geweben und Filzen - letztere weitgehend genadelt - hergestellt sind.
2. Niederschlagselektroden nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß Gewebe und Filze aus Fasern mit hohen SiO2-Anteilen über 90 % und solchen, die zusätzlich durch die chemische Einlagerung von Al, Zr, Cr und Ti weiter veredelt wurden, hergestellt werden.
3. Niederschlagselektroden nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß Gewebe und Filze aus Kohlenstoff und/oder Graphitfasern hergestellt werden.
4. Niederschlagselektroden nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß Gewebe und Filze aus hochveredelten Metallen hergestellt werden.