DE3121054C2

DE3121054C2 - "Process and device for electrostatic dust separation

Info

Publication number: DE3121054C2
Application number: DE19813121054
Authority: DE
Inventors: Serge Chatenay Malabry Larigaldie; Joseph Boulogne Taillet
Original assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Current assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Priority date: 1980-05-29
Filing date: 1981-05-27
Publication date: 1986-10-30
Also published as: JPS5763149A; SE8103330L; JPS6028545B2; GB2079187B; CH642870A5; SE447797B; GB2079187A; DE3121054A1

Abstract

In einem Verfahren zur Abscheidung von Staub aus Gasatmosphären, insbesondere stauberfüllten, heißen Verbrennungsgasen, Silo-Atmosphären u.dgl. werden die zu entstaubenden Gase in einen durchgängigen Behälter geführt, wo die enthaltenen Stäube durch eine Raumladung aufgeladen und anschließend elektrostatisch abgeschieden werden. In einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens werden zur Erzeugung der Raumladung in einer mit dem Behälter durch eine Öffnung verbundenen, separaten Kammer aerosolförmige Mikroteilchen ionisiert. Hierzu wird in der Kammer ein Strom feuchten Druckgases durch eine Korona-Entladung geführt. Die Kammer ist als in den Behälter öffnende Überschall-Düse gebaut. Durch Mischung der zu entstaubenden Gase mit den aus der düsenförmigen Kammer kommenden, geladenen Mikroteilchen tritt bei diesen eine Zustandsänderung ein, bei der die Ladungen frei werden und auf die Staubteilchen übergehen.In a method for separating dust from gas atmospheres, especially dust-filled, hot combustion gases, silo atmospheres, etc., the gases to be dedusted are fed into a continuous container, where the dusts are charged by a space charge and then electrostatically separated. In a device for carrying out the method, aerosol-shaped microparticles are ionized in order to generate the space charge in a separate chamber connected to the container through an opening. For this purpose, a stream of moist compressed gas is passed through a corona discharge in the chamber. The chamber is built as a supersonic nozzle that opens into the container. By mixing the gases to be dedusted with the charged microparticles coming from the nozzle-shaped chamber, a change of state occurs in these, in which the charges are released and transfer to the dust particles.

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von in einem Gas schwebenden Teilchen, bei welchem das Gas einen Raum durchströmt, in einer anderen Kammer als dem Raum in einer feuchten Strömung elektrisch geladene Teilchen erzeugt werden, weiche in den Raum eingesprüht werden und bei der Übertragung ihrer Ladung auf die in dem Gas schwebenden Teilchen deren Zustand ändern, worauf letztere durch elektrostatische Niederschlagung abgeschieden werden.The invention relates to a method for separating particles suspended in a gas, in which the gas flows through a room in a different chamber than the room in a humid flow Electrically charged particles are generated, which are sprayed into the room and during transmission their charge on the particles suspended in the gas change their state, which the latter is triggered by electrostatic effects Precipitation will be deposited.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführui.t, dieses Verfahrens mit einem Raum für den Gasstrom, mit einen Ionenerzeuger umfassenden Mitteln für eine Korona-Entladung zur elektrischen Aufladung von Teilchen und mit Mitteln zur elektrostatischen Abscheidung geladener Teilchen längs dem Weg der Gasströmung, wobei der Ionenerzeuger in einer getrennten^Kammer angeordnet ist, die mit dem Raum über eine Öffnung in Verbindung steht.The invention also relates to an apparatus for performing this method with a Space for the gas flow, with means for a corona discharge comprising an ion generator electrical charging of particles and means for the electrostatic deposition of charged particles along the path of the gas flow, the ion generator being arranged in a separate chamber, the communicates with the room through an opening.

Eine solche Vorrichtung gebt auch davon aus, daß in den Gasstrom suspendierte Teilchen unter Mitnahme von Außenluft eingebracht werden.Such a device also assumes that particles suspended in the gas stream are entrained brought in from outside air.

In einer solchen Vorrichtung nach der DE-OS 27 09 808 wird das zu reinigende Gas durch einen Raum geführt, in welchem in dem Gas suspendierte Teilchen aufgeladen werden. Dieses Gas strömt dann in einen vertikalen Raum, dessen Querschnitt die Durchgangsgeschwindigkeit vermindert, und in diesen Raum werden feste oder flüssige Kügelchen mit einer umgekehrten Aufladung eingegeben, und zwar durch Injektorwirkung mit einer gewissen Menge Außenluft. Diese Vorrichtung basiert auf einer Entstaubung durch Wassertröpfchen, die man anschließend auszuscheiden versucht. In such a device according to DE-OS 27 09 808, the gas to be cleaned is through a room out, in which particles suspended in the gas are charged. This gas then flows into one vertical space, the cross-section of which reduces the speed of passage, and into this space solid or liquid beads entered with a reverse charge, namely by injector action with a certain amount of outside air. This device is based on dedusting using water droplets, which one then tries to eliminate.

Bei einer solchen Entstaubung liegt gemäß vorstehend angegebener Literatursteile eine Problematik darin, daß solche Wassertröpfchen zusammentreffen können. Die bekannte Vorrichtung geht davon aus, daß sich anziehende Teilchen, deren Weg sich nicht schneiden, sich nur dann treffen, wenn ihre relative Geschwindigkeit unter einem Grenzwert liegt. Daher wird der zusätzliche Fluß elektrisch geladeaer Kügelchen über eine von der Verschmelzungsleitung getrennte Einrichtung eingespeist, und die Kügelchen sind praktisch in dem zu reinigenden Gas in Suspension.With such dedusting, there is a problem according to the literature cited above that such water droplets can meet. The known device assumes that attractive particles, whose paths do not intersect, only meet if their relative speed is below a limit value. Hence, the additional flow of electrically charged beads becomes over is fed to a separate device from the merge line, and the beads are conveniently in the gas to be cleaned in suspension.

Aus der DE-PS 8 64 862 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behändem von Luft oder Gasen, besonders zum Entstauben oder Entkeimen, oder zum Einführen von im Luft- oder Gasstrom zugeführten feinsten festen Teilchen in Flüssigkeit bekannt. Dabei wird ein Strom eines zu reinigenden Gases mit Wasserdampf und anschließend mit Wassernebei übersättigt und anschließend gekühlt, um einen Teil des Wasserdc^npfes zu kondensieren. Staubhaltige Tröpfchen werden durch einen Tröpfchenabscheider aufgefangen.DE-PS 8 64 862 discloses a method and a device for handling air or gases, especially for dedusting or disinfecting, or for introducing in the air or gas stream finest solid particles in liquid known. This is a stream of a gas to be cleaned with water vapor and then supersaturated with water mist and then cooled to a part of the water bowl to condense. Dusty droplets are caught by a droplet separator.

Solche Techniken stellen eine Auswaschung des zu reinigenden Gases mit Wasser dar und gesiatten daher keine Trockenbehandlung des Gases oder van allen Atmosphären, bei denen die Bildung von Schlämmen vermieden werden soll. Sie sind überdies unwirksam bei Atmosphären mit Temperaturen, bei denen die Wassertropfen verdampfen, bevor sie sich mit den auszuscheidenden Teilchen vereinigen.Such techniques represent a leaching of the gas to be cleaned with water and are therefore saturated no dry treatment of the gas or of all atmospheres in which the formation of sludge should be avoided. They are also ineffective in atmospheres with temperatures at which the water droplets evaporate before they combine with the particles to be separated.

Die Erfindung zie!t insbesondere darauf ab, feste, in einem Gas schwebende Teilchen von dem Gas zu ticnnen, indem dieses in einen Raum eingeführt wird, in dem die festen Teilchen durch elektrostatische Wirkung zurückgehalten werden.The invention particularly aims to provide solid, in to detect particles floating in a gas, by introducing this into a room in which the solid particles are electrostatically affected be held back.

Die Verfahren der elektrostatischen Staubabscheidung beruhen darauf, daß die elektrisch geladenen Stäube von einer oder mehreren Elektroden angezogen werden, die auf ".in dem des Staubes entgegengesetztes Potential aufgeladen sind.The process of electrostatic dust separation is based on the fact that the electrically charged Dusts are attracted by one or more electrodes that are opposite to that of the dust Potential are charged.

Daher enthalten die Vorrichtungen zur elektrostatischen Staubabscheidung erstens Mittel, :oiit denen man die im Staub beladenen, gasförmigen Fluide in einem abgeschlossenen Raumteil herumführen kann, zweitens eine Vorrichtung, nit der man die Stäube elektrisch aufladen kann, und drittens einer oder mehrere Elektroden, um die besagten Stäube anzuziehen.Therefore, the devices for electrostatic dust collection firstly contain means, which one can use can carry around the dust-laden, gaseous fluids in a closed part of the room, secondly a device with which the dust can be electrically charged and, thirdly, one or more electrodes, to attract the said dusts.

Gemäß einer solchen bekannten Technik lädt manOne such known technique is to charge

die in einem Gasstrom enthaltenen, zu reinigenden Stäube elektrisch auf, indem man eine Korona-Entladung in dem betreffenden Gas erzeugt. Hierzu läßt man das Gas in dem Zwischenraum zwischen einer ersten Elektrode, die durch eine leitende Spitze oder einen s ausgespannten, leitenden Draht gebildet wird, und einer zweiten Elektrode von verhältnismäßig großer Oberfläche vorbeistreichen, die z. B. eben oder zylindrisch ist, und legt an die Einrichtung zwischen den Elektroden eine Spannungsdifferenz in der Größenordnung von einigen 10 kV an.the dusts to be cleaned contained in a gas stream are electrically collected by a corona discharge generated in the gas in question. To do this, the gas is left in the space between a first Electrode formed by a conductive tip or s tensioned conductive wire, and brush past a second electrode of relatively large surface, which z. B. flat or cylindrical and applies a voltage difference of the order of magnitude to the device between the electrodes from a few 10 kV.

Das sehr starke elektrische Feld in der Umgebung der ersten Elektrode bewirkt die Bildung von Entladungslawinen in einem kleinen, als aktiven Raumteil bezeichneten Bereich, in dem eine große Anzahl von Ionen und Elektronen erzeugt werden. Die sehr beweglichen Elektronen neigen dazu, den Aktivraum schnell zu verlassen, wobei sie in der Außenschicht dieser Zone eine höhere positive oder negative Ionenkonzentration hervorrufen, je nachdem, ob die erste Elektrode positiv oder negativ in bezug auf die zweite Elektrode ist. Diese Ionenkonzentration bildet eine Raumladung. Die Stäube, die in dem Raumladungsbereich herumtreiben, nehmen durch Diffusion oder Stoßionisation eine Ladung von demselben Vorzeichen wie die Raumladung an. Die schließliche Aufladung eines jeden Staubteilchens hängt ab von seiner Größe, von seiner Verweilzeit in dieser Zone und von der Stärke der Raumladung und wird gemessen durch das Produkt aus der Menge der ionisierten Teilchen pro Rauminhalt mal der Ladung dieser Teilchen.The very strong electric field in the vicinity of the first electrode causes the formation of discharge avalanches in a small area known as the active space in which a large number of ions and Electrons are generated. The very mobile electrons tend to leave the active space quickly, causing a higher positive or negative ion concentration in the outer layer of this zone, depending on whether the first electrode is positive or negative with respect to the second electrode. These Ion concentration forms a space charge. The dust floating around in the space charge area take a charge of the same sign as the space charge through diffusion or impact ionization at. The final charge of each dust particle depends on its size and on its residence time in this zone and on the strength of the space charge and is measured by the product of the Amount of ionized particles per volume times the charge of these particles.

Falls die mit Staub beladenen Gase explosiv sind, z. B. in der Atmosphäre eines Getreidesilos, in dem die sehr feinen Kleber-Stäube, die sich in der Umgebungsluft zusammenballen, eine leicht detonierende Mischung darstellen, verbietet sich die Erzeugung einer Korona-Entladung, da der kleinste Funke einen beträchtlichen Schaden verursachen könnte.If the dust laden gases are explosive, e.g. B. in the atmosphere of a grain silo in which the very fine glue dust that agglomerates in the ambient air, a slightly detonating one To represent a mixture, it is not possible to generate a corona discharge, since the smallest spark creates a could cause considerable damage.

Die Ergiebigkeit einer Korona-Entladung nimmt in dem Umfang ab, wie die Temperatur der Gas-Atmo-Sphäre ansteigt, in der sie erzeugt wird, weil die Moleküle des gasförmigen Fluidums thermisch angeregt werden. Sobald eines dieser Moleküle mit einem negativen Ion zusammenstößt, wird bei diesem in einer Stoßionisation eine Elektron abgelöst, was eine Vergrößerung des Elektronenstroms der Entladung hervorruft, was wiederum zur Folge hat, daß die Ergiebigkeit bei der Erzeugung der Raumladung abnimmt, so daß die Entladung instabil wird. Deswegen ist es schwierig, von Feuerungen stammecte Verbrennungsgase, z. B. die Verbrennungsgase aus einem mit Magerkohle beschickten Fließbett oder einer Rekuperationsverbrennung von Stoffen mit niedrigem Heizwert mit Hilfe einer Korona-Entladung von Stäuben zu reinigen.The productivity of a corona discharge decreases to the same extent as the temperature of the gas atmosphere increases in which it is generated because the molecules of the gaseous fluid are thermally excited. As soon as one of these molecules collides with a negative ion, it undergoes impact ionization an electron is detached, which causes an increase in the electron current of the discharge, which in turn has the consequence that the productivity decreases in the generation of the space charge, so that the discharge becomes unstable. Because of this, it is difficult to remove combustion gases originating from furnaces, e.g. B. the combustion gases from a fluidized bed charged with lean coal or a recuperation combustion of To clean materials with a low calorific value of dust with the help of a corona discharge.

Wegen des Fehlens wirksamer Entstaubungsvorrichtungen konnte man bisher solche Verbrennungseinrichtungen nicht direkt Kolbenmaschinen oder Gasturbinen vorschalten, weil diese sonst schnell durch die Staubeinwirkung zerstört worden wären.Because of the lack of effective dust collectors Up to now, it was not possible to use such combustion devices directly on piston engines or gas turbines upstream, because otherwise they would have been quickly destroyed by the effects of dust.

Um an einem elektronischen Luftreiniger nach der GB-PS 15 87 983 die Verschmutzung der Elektrodendrähte, welche üblicherweise in einem zu reinigenden Gasstrom angeordnet sind und zur elektrostatischen Aufladung der in dem Gas schwebenden Schmutzpartikel dienen, zu verringern, ist der vom Gas durchströmte Raum an einer Seite ausgebuchtet, und in dieser Ausbuchtung, die ohne Hindernis frei mit dem durchströmten Raum kommuniziert, sind die Elektroden angebracht. Da diese Ausbuchtung keinerlei eigene Zuführleitungen aufweist, ist sie von dem zu reinigenden Gas gefüllt. Die Verschmutzung der Elektroden wird lediglich deshalb verringert, weil aufgrund einer hohen Durchströmungsgeschwindigkeit die schweren Staubteilchen nur in geringerem Maße verwirbeln und überwiegend direkt zu dem Abscheider strömen werden. Der Entladungsraum enthält das zu reinigende Gas, allerdings in einer Zusammensetzung, bei der die kleinen Staubteilchen in einem höheren Prozentsatz als die schwereren Staubteilchen enthalten sind. Zur Verringerung der Elektrodenverschmutzung reicht nach dieser Schrift die Unterbringung der Elektroden in einer Ausbuchtung aus.In order to prevent contamination of the electrode wires on an electronic air purifier according to GB-PS 15 87 983, which are usually arranged in a gas stream to be cleaned and for electrostatic The charge of the dirt particles suspended in the gas is used to reduce the charge through which the gas flows Room bulged on one side, and in this bulge, which flowed freely with the flow without any obstacles Communicates space, the electrodes are attached. Since this bulge does not have its own supply lines it is filled with the gas to be cleaned. The soiling of the electrodes is only therefore reduced, because the heavy dust particles due to a high flow rate will only swirl to a lesser extent and will predominantly flow directly to the separator. The discharge space contains the gas to be cleaned, but in a composition in which the small Dust particles are contained in a higher percentage than the heavier dust particles. To reduce According to this document, it is sufficient to place the electrodes in a bulge to prevent electrode contamination the end.

Aus der US-PS 28 41 242 ist eine Behandlung von Rauchgasen, insbesondere zur Sammlung suspendierten pratikulierten Materials aus Rauchgasen mit einem geringen Prozentsatz von Schwefeldioxyd bekannt. Dabei wird aber ein Ozon enthaltendes Gas in das Rauchgas gelenkt, um eine chemische Umwandlung im Gasstrom herbeizuführen, worauf dann das suspendierte, partikulierte Material durch eine elektrostatische Zone mit hohem Potential geführt wird.From US-PS 28 41 242 is a treatment of flue gases, especially suspended for collection plasticized material from flue gases with a low percentage of sulfur dioxide. However, an ozone-containing gas is directed into the flue gas in order to undergo a chemical conversion in the To bring about gas flow, whereupon the suspended, particulate material by an electrostatic Zone with high potential is led.

Nach Eingabe des Ozons mittels mehrerer Düsen werden die Rauchgase zu einem Abscheider mit als Feindrähte ausgeführten Elektroden geleitet. Durch ein eingestelltes elektrostatisches Abscheidefeld erfolgt die Reinigung, und das abgeschiedene Material wird in Trichtern gesammelt.After entering the ozone using several nozzles, the flue gases are sent to a separator with as Fine wires conducted electrodes. This takes place through a set electrostatic separation field Purification, and the deposited material is collected in funnels.

Die Düsen zur Einbringung des Ozons sind an einen üblichen Ozonerzeuger angeschlossen. In diesem sind mehrere als feine Drähte ausgeführte Entladungselektroden vorhanden. Die so behandelte Luft wird durch ein Gebläse zu den Düsen gedrückt. Um zwecks Vermeidung eines Ozonverlustes die Temperatur des Gases vor der Einführung des Ozons abzusenken, kann ein üblicher Wärmeaustauscher vor den Ozon einsprühenden Düsen angeordnet sein.The nozzles for introducing the ozone are connected to a conventional ozone generator. In this are several discharge electrodes designed as fine wires are present. The air treated in this way is through a fan pushed to the nozzles. To check the temperature of the gas in order to avoid loss of ozone Before the ozone is introduced, a conventional heat exchanger can be used to inject the ozone Be arranged nozzles.

Diese Düsen können in Verbindung mit einer venturiförmigen Gasführung angeordnet sein. Dabei wird nur die Strömungsgeschwindigkeit mit sich daraus ergebenden Folgen an den Düsen erhöht.These nozzles can be arranged in connection with a venturi-shaped gas guide. It will only increases the flow velocity with the resulting consequences at the nozzles.

Aus der US-PS 38 07 137 ist ein Verfahren zur Trennung von Staub aus einem Gas bekannt, bei welchem in einem Gaswäscher Flüssigkeitstropfen mit dem Gas gemischt werden und bei welchem die Tropfen, die gegen die Strömung in das Gas gesprüht werden, elektrisch geladen und auf ein solches Potential gebracht werden, daß die Oberflächendichte der Tropfen im wesentlichen einer elektrischen Feldstärke ent-.Ticht, welche gleich der Durchbruchsfeldstärke des Gases ist. Die Düsen sind jeweils von einer ebenfalls im Gasstrom angeordneten Influenzelektrode umgeben, weiche ein starkes elektrisches Feld erzeugt. Die aus den Düsen austretenden Tropfen werden dabei während des Austritts einem starken elektrischen Feld ausgesetzt, dessen Stärke und Polarität von dem Potential der Elektroden abhängen, welche mit einer Hochspannungselektrode verbunden sind.From US-PS 38 07 137 a method for separating dust from a gas is known in which in a gas scrubber liquid drops are mixed with the gas and in which the drops, the be sprayed against the flow into the gas, electrically charged and brought to such a potential that the surface density of the droplets essentially corresponds to an electric field strength, which is equal to the breakdown field strength of the gas. One of the nozzles is also in the gas flow arranged induction electrode surrounded, which generates a strong electric field. The ones from the nozzles emerging droplets are exposed to a strong electric field during their exit The strength and polarity depend on the potential of the electrodes, which are connected to a high voltage electrode are connected.

Dabei kann bei der elektrischen Aufladung der Tropfen eine Korona-Entladung im vom zu entstaubenden Gas durchströmten Raum entstehen. Daher eignet sich diese Vorrichtung nicht zur Reinigung von mit Staub beladenen Gasen, welche explosiv sind, z. B. in der Atmosphäre eines Getreidesilos, in dem die sehr feinen Kleber-Stäube, die sich mit Umgebungsluft zusammenballen, eine leicht detonierende Mischung darstellen, da bereits der kleinste Funke einen beträchtlichen SchadenWhen the drops are electrically charged, a corona discharge can occur in the dust to be dedusted Gas flow through space arise. Therefore, this device is not suitable for cleaning with dust laden gases which are explosive, e.g. B. in the atmosphere of a grain silo, in which the very fine Glue dusts that agglomerate with ambient air represent a slightly detonating mixture because even the smallest spark can cause considerable damage

verursachen könnte. Auch bei den anderen genannten Lituraturstcllen erfolgt der Vorgang jeweils im gleichen Raum mit den sich daraus ergebenden Nachteilen.could cause. In the case of the other literal references mentioned, the process is always the same Space with the resulting disadvantages.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Abtrennung von festen oder staubförmigen, in einem Gas in Schwebe befindlichen Teilchen durch elektrostatische Abscheidung und eine entsprechende Verneinung dadurch zu verbessern, daß explosive Staubgemische auch bei erhöhter Temperatur mit einem verbesserten Abscheidewirkungsgrad entstaubt werden.The invention is based on the object of providing a method for separating solid or dusty, particles suspended in a gas by electrostatic deposition and a corresponding Improve negation by being explosive Dust mixtures are dedusted with an improved separation efficiency even at elevated temperatures will.

Diese Aufgabe wird durch das eingangs angegebene Verfahren dadurch gelöst, daß die Aufladung in der anderen Kammer durch Korona-Entladung angeregt wird und in dieser Kammer durch eine Uberschall-Entspannung Mikrokristalle aus Eis erzeugt werden, welche die Ionen in der Entladungszone einfangen, und daß die Mikrokristalle in den genannten Raum injiziert wetUCM und u'ui i uuiCii Vcs dämpfung Ouci Sublimation eine Raumladung auf dem Weg der Gasströmung erzeugen. Dadurch werden elektrische Ladungen in einem Milieu und die Raumladung in einem anderen Milieu erzeugt, die in elektrischer Hinsicht voneinander unabhängig sind. Weiter ergibt sich durch die Erzeugung von Mikrokristallen aus Eis der Vorteil einer Unterstützung der Ladung.This object is achieved by the method specified at the outset in that the charging in the other chamber is excited by corona discharge and in this chamber by supersonic relaxation Microcrystals are generated from ice, which trap the ions in the discharge zone, and that the microcrystals injected into said space wetUCM and u'ui i uuiCii Vcs attenuation ouci sublimation generate a space charge on the path of the gas flow. This creates electrical charges in one Milieu and the space charge generated in a different milieu, which are electrically independent of each other are. The generation of microcrystals from ice also has the advantage of support the cargo.

Gemäß der Vorrichtung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in dieser Kammer zur Zuführung der geladenen Teilchen in den Raum mit der Gasströmung im Bereich der Öffnung Mittel zur Erzeugung einer Überschuil-Entspannung eines feuchten geladenen Gases und Mittel für eine Korona-Entladung in der Zone der Überschall-Entspannung des Gases vorgesehen sind und daß die entstehenden Mikrokristalle des gebildeten Aerosols durch die Öffnung in den genannten Raum zur Aufladung injizierbar sind.According to the device, the object is achieved in that in this chamber for feeding the charged Particles in the space with the gas flow in the area of the opening means for generating an excess relaxation a moist charged gas and means for a corona discharge in the zone of the Supersonic relaxation of the gas are provided and that the resulting microcrystals of the formed Aerosols can be injected through the opening into said space for charging.

Einbezogen werden dabei noch Vorrichtungen mit einem besonderen Aufbau.Devices with a special structure are also included.

Vorteilhaft wird die elektrische Aufladung der getrennten Strömung eben durch Korona-Aufladung in einer anderen gasförmigen feuchten Strömung erreicht, wobei dann Mikro-Eiskristalle zur Unterstützung der Ladung herangezogen werden.The electrical charging of the separate flow is advantageous precisely through corona charging in another gaseous moist flow is achieved, then micro-ice crystals in support of the Charge are used.

Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.Further advantageous features emerge from the further claims.

Es ist zu entnehmen, daß gewonnene Aerosolteilchen durch Überschall-Entspannung im Bereich der Korona-Entladung von mit Feuchtigkeit beladener Preßluft gewonnene Eisteilchen sind. Die mikroskopischen Eisteilchen verdampfen oder sublimieren in dem Zirkulationsraum bei der Berührung mit dem zu reinigenden Gas und befreien die Ionen, die sie zur Bildung der Raumladung mit sich führen.It can be seen that aerosol particles obtained by supersonic relaxation in the area of the corona discharge are ice particles obtained from compressed air laden with moisture. The microscopic Ice particles evaporate or sublime in the circulation space when they come into contact with what is to be cleaned Gas and free the ions that they carry with them to form the space charge.

Durch diese Verfahren stellt man daher in einem ersten, in der genannten Kammer befindlichen Milieu elektrische Ladungen her und überführt diese darm in ein zweites Milieu, das sich in dem Zirkulationsraum des zu renigenden Gases befindet, um dort eine Raumladung zu erzeugen. Das erste und zweite Milieu sind in elektrischer Hinsicht voneinander unabhängig; daher kann kein Funke aus dem ersten Milieu in das zweite Milieu vordringen. Außerdem sind die dem ersten Milieu, in dem die Ionen erzeugt werden, eigenen Merkmale nicht durch die des zweiten Milieus beeinflußt, indem man diese Ionen zur Aufladung von durch elektrostatische Mittel niederzuschlagenden Teilchen benutzt.
! Es ist vorgesehen, daß die Raumladung auf dem Wege des zu reinigenden Gases auf einem Wert gehalten wird, der deutlich unter demjenigen liegt, der für die Zündung einer Korona-Entladung in irgendeinem zu dem betreffenden Zirkulationsraum gehörigen Teil ausreichen würde. Auf diese Weise schaltet man die mit der Entladung oder mit Funken verbundenen Gefahren vollkommen aus, falls das Gas oder die zu reinigende Atmosphäre explosiv sein sollte.By means of this method, electrical charges are therefore produced in a first medium located in said chamber and then transferred to a second medium located in the circulation space of the gas to be cleaned, in order to generate a space charge there. The first and second milieu are electrically independent of one another; therefore no spark can penetrate from the first medium into the second medium. In addition, the characteristics peculiar to the first medium in which the ions are generated are not influenced by those of the second medium, in that these ions are used to charge particles to be deposited by electrostatic means.
! It is provided that the space charge is kept on the path of the gas to be cleaned at a value which is well below that which would be sufficient for the ignition of a corona discharge in any part belonging to the relevant circulation space. In this way, the dangers associated with the discharge or with sparks are completely eliminated if the gas or the atmosphere to be cleaned is explosive.

Die Größe der Raumladung ist daher einerseits zu ίο schwach, um eine Gefahr darzustellen, aber andererseits wirksam genug, um die abzuscheidenden Teilchen elektrostatisch aufzuladen.The size of the space charge is therefore on the one hand too weak to represent a hazard, but on the other hand effective enough to electrostatically charge the particles to be deposited.

Überdies sieht man bei derartigen Atmosphären vor, daß in der erstgenannten Kammer eine negative Korona-Entladung benutzt wird. Man bekommt auf diese Weise eine gute Ergiebigkeit der Energie und eine stabile Übertragung von negativen Ionen auf dem Strömungsweg der zu reinigenden Gasströme.In addition, it is envisaged in such atmospheres that in the first-mentioned chamber a negative Corona discharge is used. This way you get a good yield of energy and a stable transfer of negative ions on the flow path of the gas streams to be cleaned.

Falls eine Atmosphäre m;t hoher Temperatur zu rcinigen ist, sieht das Verfahren erfindungsgemäß vor, die Korona-Entladung in einer Kammer mit einer Temperatur aufrechtzuerhalten, die niedrig genug ist, um eine gute Ergiebigkeit der Raumladung zu bekommen, die durch Ionen aus dieser Kammer entsteht, und diese Ionen in die heißen, zu reinigenden Gase zu überführen. Vorteilhafterweise entstehen die zu injizierenden positiven Ionen durch eine positive Korona-Entladung. Man vermeidet so, daß in der zweiten Kammer Elektronen auftreten, die durch den Zusammenstoß von negativen Ionen mit Molekülen erzeugt werden können, die durch die Wärmebewegung angeregt worden sind.In case of high temperature atmosphere is, the method provides according to the invention, the corona discharge in a chamber with a temperature that is low enough to get a good space charge yield that is created by ions from this chamber, and these ions are transferred into the hot gases to be cleaned. The positive ions to be injected are advantageously created by a positive corona discharge. This avoids that electrons occur in the second chamber, which are caused by the collision of negative electrons Ions can be generated with molecules that have been excited by the heat movement.

Außerdem ist vorgesehen, daß die RaumladungIt is also provided that the space charge

dadurch regelbar ist, daß man die Wahrscheinlichkeit der Elektronenerzeugung durch Ionisation in dem heißen zu reinigenden Gas begrenzt. Diese Regelung läßt sich dadurch bewirken, daß die an die Spitzenelektrode gelegte Spannung, durch welche die Korona-Entladung in der ersten Kammer erzeugt wird, beeinflußt wird, was zu einer Veränderung des durch die Mikroteilchen in den zweitgenannten Raum beförderten Stroms führt.can be regulated by the fact that the probability of the generation of electrons by ionization in the hot limited gas to be cleaned. This regulation can be effected by the fact that the tip electrode applied voltage, by which the corona discharge is generated in the first chamber, is influenced, which leads to a change in the flow carried by the microparticles into the second-mentioned space.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die in der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigtIn the following, the invention is described with reference to exemplary embodiments which are shown in the drawing are. In the drawing shows

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Teildarstellung einer Vorrichtung;Fig. 1 is a schematic, perspective partial representation a device;

Fig. 2A und 2B Ansichten von Anordnungen von Injektoren in einer Vorrichtung nach Fig. 1 im Schnitt längs der Linie I-I in Fig. 1;FIGS. 2A and 2B are sectional views of arrangements of injectors in a device according to FIG. 1 along the line I-I in Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines Injektors im Längsschnitt;3 shows a schematic side view of an injector in longitudinal section;

Fig. 4 eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Fig. 1 in Teildarstellung mit ausgebrochenen Teilen, teilweise im Schnitt;FIG. 4 shows a further embodiment of the device according to FIG. 1 in a partial representation with broken away Parts, partly in section;

Fig. 5 einen schematischen Vertikalschnitt einer weiteren Ausführungsform einer Heißgasentstaubungsvorrichtung; 5 shows a schematic vertical section of a further embodiment of a hot gas dedusting device;

Fig. 6 einen Horizontalschnitt längs der Linie VI-VI durch Fig. 5;FIG. 6 shows a horizontal section along the line VI-VI through FIG. 5; FIG.

Fig. 7 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausfühningsform eines Injektors einer beschriebenen Vorrichtung; 7 is a schematic view of a further embodiment an injector of a device described;

Fig. 8, 9 und 10 Ansichten dreier Varianten der Ausführungsform nach Fig. 7;FIGS. 8, 9 and 10 are views of three variants of the embodiment according to FIG. 7;

Fig. 11 eine Ansicht eines weiteren Anwendungsbeispiels des Injektors.11 is a view of a further application example of the injector.

Die Vorrichtung hat gemäß Fig. 1 einen Reaktonsraum 10 in Form eines durchgängigen Quaders, der durch zwei zueinander parallele Wandflächen 11 undAccording to FIG. 1, the device has a reaction space 10 in the form of a continuous parallelepiped which by two mutually parallel wall surfaces 11 and

12, einen Boden 13 und eine in Fig. 1 nicht dargestellte, jedoch zum Beispiel aus Fig. 2A und 2B ersichtliche obere Wandfläche 15 begrenzt ist. Der Reaktionsraum 10 hat einen Eingang 14 und einen Ausgang 16 für das zu reinigende Gas, aus dem beim Durchgang feste s Teilchen abgeschieden werden. Der Eingang 14 führt in eine Aufladungszone 17, der entlang des Weges des zu reinigenden Uases im Reaktionsraum 10 in Durchgangsrichtung einer elektrostatischen Abscheidungszone 19 folgt, die eine Vielzahl von zu den parallelen Wandflächen 11, 12 parallele Platten 20 aufweist, die abwechselnd mit dem positiven bzw. negativen Anschluß einer Spannungsquelle verbunden sind.12, a base 13 and one not shown in FIG. 1, but can be seen, for example, from FIGS. 2A and 2B upper wall surface 15 is limited. The reaction chamber 10 has an inlet 14 and an outlet 16 for the Gas to be cleaned, from which solid particles are separated when passing through. Entrance 14 leads into a charging zone 17, which runs along the path of the gas to be purified in the reaction space 10 in the direction of passage an electrostatic deposition zone 19 follows, which has a plurality of parallel to the Wall surfaces 11, 12 has parallel plates 20, which alternate with the positive or negative Connection of a voltage source are connected.

ίη die Aufladungszone 17 mündet eine Vielzahl von in vertikalen Reihen 23 und 24 angeordneten Injektoren is 21, von denen die in der Reihe 23 die Wandfläche 11 und die in der Reihe 24 die Wandfläche 12 durchsetzen.ίη the charging zone 17 opens out a large number of Injectors arranged in vertical rows 23 and 24 is 21, of which those in row 23 form wall surface 11 and which penetrate the wall surface 12 in the row 24.

Jeder Injektor 21 hat an seinem vorderen Rand eine in den Rcäkiionsrauiü 10 mündende Düsen-Öffnung 25 (Fig. 2A und 2B), wobei ein Düsenkörper 26 die Wandflächen 11 und 12 in senkrechter Richtung zu ihnen durchsetzt und ein hinterer oder bezüglich der parallelen Wandflächen äußerer Teil 28 jeweils einerseits mit einer gemeinsamen Preßluftleitung 29 für die Zuführung von feuchter Preßluft und andererseits mit einer Hochspannungszuleitung 42 verbunden ist (Fig. 2A).Each injector 21 has a nozzle opening 25 opening into the rear wall 10 on its front edge (Fig. 2A and 2B), wherein a nozzle body 26, the wall surfaces 11 and 12 in the perpendicular direction penetrated them and a rear or with respect to the parallel wall surfaces outer part 28 each on the one hand with a common compressed air line 29 for the supply of moist compressed air and on the other hand with a high voltage lead 42 is connected (Fig. 2A).

Die Injektoren 21 nach Fig. 2 A, fünf in jeder Reihe 23 und 24, sind derart in den Wandflächen 11 und 12 angebracht, daß sich eine Düsen-Öffnung 25 jedes Injektors der Reihe 23 gegenüber einer Düsen-Öffnung 25 des entsprechenden Injektors der Reihe 24 befindet.The injectors 21 according to FIG. 2A, five in each row 23 and 24, are in this way in the wall surfaces 11 and 12 attached that a nozzle opening 25 of each injector of the row 23 opposite a nozzle opening 25 of the corresponding injector in row 24 is located.

Die Injektoren nach Fig. 2B sind derart versetzt gegeneinander angeordnet, daß die Achsen der Injektoren der einen Reihe 24' der Wandfläche 12 gegenüber den Achsen der anderen Injektoren der Reihe 23' in der Wandfläche 11 versetzt sind.The injectors according to FIG. 2B are offset from one another in such a way that the axes of the injectors the one row 24 'of the wall surface 12 opposite the axes of the other injectors of the row 23' in the Wall surface 11 are offset.

Gemäß Fig. 3 weist jeder Injektor 21 einen rohrförmigen, leitenden oder nichtleitenden, eine zylindrische innere Kammer 32 umschließenden Körper 30 auf. Jeweils befindet sich eine durch einen Düsenhals 35 gebildete Düse 34 in axialer Anordnung des Injektors 21 in dessen vorderem Teil. Eine zu einem ringförmigen Ausgang 36 führende Düsenerweiterung bildet die eigentliche Düsen-Öffnung 25 als Injektionsteil. Der hintere Teil 28 des rohrförmigen Körpers 30 ist durch einen Hohlzylinder 38 verlängert, der durch eine hintere Wandfläche 40 geschlossen ist und eine seitliche, mit der Preßluftleitung 29 verbundene Öffnung 39 aufweist. Die hintere Wandfläche 40 hat eine abgedichtete und isolierende Durchführung 41, durch die die Hochspannungszuleitung 42 durchgeführt ist bzw. an welche diese Hochspannungsleitung angeschlossen ist. In Verbindung mit der isolierenden Durchführung 41, insbes. der Hochspannungszuleitung 42, steht eine zentrale Elektrode, im folgenden Nadelelektrode 45 genannt. Sie ist durch eine sternförmige, drei Arme aufweisende, isolierende Halterung 44 an der Innenfläche des rohrförmigen Körpers 30 abgestützt. Die metallische Nadelelektrode 45 erstreckt sich entlang der Achse des rohrförmigen Körpers 30. Ihre Spitze reicht bis an den Düsenhals 35. Die Düse 34 besteht ebenfalls aus einem elektrisch leitenden Material und bildet eine zweite Elektrode, die über ein Kabel 49 mit einer Gleichspannungsquelle 48 verbunden ist und über eine Verbindung 51 an Masse angeschlossen ist. Die Nadelelektrode 45 ist über die Hochspannungszuleitung 42 mit dem anderen Po! der Gleichspannungsquelle 48 verbunden, die eine Hochspannungsquelle ist.According to Fig. 3, each injector 21 has a tubular, conductive or non-conductive, a cylindrical inner chamber 32 enclosing body 30. In each case there is one through a nozzle neck 35 formed nozzle 34 in the axial arrangement of the injector 21 in its front part. One to one ring-shaped The nozzle extension leading to outlet 36 forms the actual nozzle opening 25 as an injection part. Of the rear part 28 of the tubular body 30 is extended by a hollow cylinder 38 by a rear Wall surface 40 is closed and has a lateral opening 39 connected to the compressed air line 29. The rear wall surface 40 has a sealed and insulating bushing 41 through which the high-voltage supply line 42 is carried out or to which this high-voltage line is connected. In connection with the insulating bushing 41, in particular the high-voltage lead 42, is a central one Electrode, called needle electrode 45 in the following. It is characterized by a star-shaped, three-arm, insulating holder 44 supported on the inner surface of the tubular body 30. The metallic needle electrode 45 extends along the axis of the tubular Body 30. Its tip extends to the nozzle neck 35. The nozzle 34 also consists of a electrically conductive material and forms a second electrode, which is connected via a cable 49 to a DC voltage source 48 is connected and is connected to ground via a connection 51. The needle electrode 45 is on the high voltage line 42 with the other Po! connected to the DC voltage source 48, the is a high voltage source.

Wenn die Spannung im Betrieb einen genügend hohen Wert erreicht hat, stellt sich eine Korona-Entladung zwischen der Nadelelektrode 45 und der Düse 34 in dem den Düsenhals 35 durchquerenden feuchten Gas ein.When the voltage has reached a sufficiently high value during operation, a corona discharge occurs between the needle electrode 45 and the nozzle 34 in the moist gas passing through the nozzle throat 35 a.

Wenn dabei die mittlere oder Nadelelektrode 45 elektrisch negativ ist, zieht sie positive Ionen an, und die negativen Elektronen diffundieren von ihr fort. Wo sich in dem Gasfluidum die Entladung bildet, vereinigen sich die Elektronen schnell mit den Molekülen des elektronegativen Gases und erzeugen negative Ionen, die nicht so beweglich wie die raumladungbildenden Elektronen sind. Man kann zeigen, daß die Ergiebigkeit an elektrischer Energie bei der Bildung einer negativen Raumladung sich um so mehr erhöht, je mehr das die Entladung bildende Gas die Erzeugung von negativen Ionen erleichtert. Die geringe Beweglichkeit der negativen Icrisri ermöglicht überdies rurid urn die zentral angeordnete Nadelelektrode 45 eine stabile Raumladung. Dies ist bei trockener oder feuchter Luft der Fall. Bei schwach elektronegativen Gasen muß man mit Instabilitätserscheinungen rechnen, sobald die Elektronen nicht unter Bildung von negativen Ionen verschwinden, sondern ionisierte Strecken quer durch das Gas bilden, die zu elektrischen Lichtbogen degenerieren und den Kurzschluß der zentralen Nadelelektrode und infolgedessen Ausfall der Vorrichtung bewirken können.If the middle or needle electrode 45 is electrically negative, it will attract positive ions, and the negative electrons diffuse away from it. Merge where in the gas fluid around the discharge forms the electrons quickly interact with the molecules of the electronegative gas and generate negative ions, which are not as mobile as the space-charge-forming electrons. One can show that the productivity of electrical energy in the formation of a negative space charge increases the more that the Discharge-forming gas facilitates the generation of negative ions. The low mobility of the negative Icrisri also enables rurid urn to the central arranged needle electrode 45 a stable space charge. This is the case with dry or humid air. With weakly electronegative gases one must reckon with instability phenomena as soon as the electrons do not disappear with the formation of negative ions, but ionized stretches across the gas form, which degenerate into electric arcs and short-circuit the central needle electrode and as a result, can cause failure of the device.

Wenn die zentrale Nadelelektrode 45 positiv ist, werden sich die Elektronen unter Hinterlassung einer großen Ionenmenge schnell zu der Nadelelektrode hinbewegen, wobei die Ionen ein genügend dichtes Plasma erzeugen, um eine ionisierte, wie ein Zündfunken erscheinende Strecke zu bilden.When the central needle electrode 45 is positive, the electrons will leave a large one Move the amount of ions quickly towards the needle electrode, with the ions forming a sufficiently dense plasma to form an ionized gap that appears to be a spark.

Diese Entladungsstrecke setzt sich von der Nadelelektrode 45 ausgehend in Richtung auf die zweite Elektrode fort und schiebt dabei die aktive Zone, den Entstehungsort der Entladungslawinen, vor sich her. Falls die Ionenstrecke bis zu der zweiten Elektrode vordringt, tritt zwischen den beiden Elektroden ein Kurzschluß auf. Wenn man die zwischen den beiden Elektroden herrschende Potentialdifferenz begrenzt, kann man das Vordringen der aktiven Zone derart einschränken, daß die Entladung ohne Entstehung eines Zündfunkens und ohne Auftreten eines gefährlichen Kurzschlusses aufrechterhalten wird, wobei die aktive Zone von einer aus positiven Ionen gebildeten Raumladung umgeben ist.This discharge path starts from the needle electrode 45 in the direction of the second Electrode and pushes the active zone, the place of origin of the discharge avalanche, in front of it. If the ion path penetrates to the second electrode, it occurs between the two electrodes Short circuit on. If the potential difference between the two electrodes is limited, the penetration of the active zone can be restricted in such a way that the discharge does not occur of an ignition spark and without the occurrence of a dangerous short circuit, the active zone is surrounded by a space charge formed from positive ions.

Die in den rohrförmigen Körper 30 der Düse eingelassene Luft hat eine mittlere Luftfeuchte von z. B. 50% unter Nonnalbedingungen der Temperatur und des Druckes. Man verfügt hier über eine genügende Toleranzbreite, und die gesamte Luft mit einer relativen Feuchte über 10% ist für die Durchführung des Verfahrens geeignet. Deshalb erübrigen sich bei Einsatz an verschiedenen Orten Maßnahmen zur Befeuchtung der Umgebungsluft. Falls die Luft zu trocken sein sollte, wird sie auf den für die Entspannung in der Überschall-Düse notwendigen Druck gebracht und vor dem Einlaß in den rohrförmigen Körper 30 der Düse durch einen Luftbefeuchter geführt.The air let into the tubular body 30 of the nozzle has an average humidity of e.g. B. 50% under normal conditions of temperature and pressure. One has a sufficient one here Tolerance range, and all air with a relative humidity over 10% is for the implementation of the method suitable. Therefore, when used in different locations, there is no need to take any measures to moisten the Ambient air. If the air is too dry, it will be used for relaxation in the supersonic nozzle Brought necessary pressure and before the inlet into the tubular body 30 of the nozzle through a Humidifier led.

Die Oberschall-Entspannung der feuchten Luft in dem als sich erweiternden Teil ausgeführten ringförmigen Ausgang 36. der auf die Düse 34 bzw. den Düsenhals 35 folgt, erzeugt aus Eis bestehende Mikroteilchen bzw. Mikrokristalle, deren Durchmesser die Größenordnung 10~⁵ mm hat und die die durch die erhöhteThe supersonic relaxation of the humid air in the as expanding part executed annular exit 36 of the nozzle 34 and the nozzle throat 35 follows generated from ice existing microparticles or microcrystals, the diameter of the order of 10 ~ ⁵ has mm and which increased by the

Potentialdifferenz zwischen der Nadelelektrode 45 und der Düse 34 existierende Korona-Entladung erzeugten Ionen einfangen. Der Strahl der Mikroteilchen am Ausgang bzw. öffnung 25 der Düse 34 zieht die im Düseninncren eingefangenen Ionen mit sich in die Aufladungszone 17 des Raktionsraumes 10. Durch Verdampfung der aus Eis bestehenden Mikroteilchen werden die Ladungen einige 10 cm von der Düse entfernt wieder frei. Sie verbreiten sich alsbald durch Diffusion und unter der Wirkung ihrer eigenen Raumladung, bevor sie an den metallischen Oberflächen, den parallelen Wandflächen 11,12, dem Boden 13 und der oberen Wandfläche 15 entladen werden.Potential difference between the needle electrode 45 and the nozzle 34 to trap existing corona discharge generated ions. The jet of microparticles at the exit or opening 25 of the nozzle 34 pulls the ions trapped in the interior of the nozzle with it into the charging zone 17 of the reaction chamber 10. They immediately spread by diffusion and under the effect of their own space charge before they are discharged on the metallic surfaces, the parallel wall surfaces 11, 12, the bottom 13 and the upper wall surface 15.

Die Größe der so entstandenen Raumladung läßt sich dadurch steuern, daß man auf die für die Bildung der Korona-Entladung maßgeblichen Parameter einwirkt, insbesondere auf die zwischen den Elektroden angewandte Potentialdifferenz, die Geschwindigkeit und der! Druck der Luft und die Abmessungen der die Entspannung der Preßluft bedingenden Düse.The size of the resulting space charge can be controlled by the fact that the for the formation of the Corona discharge affects the relevant parameters, in particular those applied between the electrodes Potential difference, the speed and the! Pressure of the air and the dimensions of the Relaxation of the nozzle causing the compressed air.

Die Medgröße dieser Raumladung kann verhältnismäßig klein verglichen mit derjenigen sein, die durch die Korona-Entladung im Inneren des Injektors 21 bewirkt wird und die für eine Ionendichte in der Aufladungszone 17 sorgt, die ausreicht, um die im Gasstrom mitgeführten Staubteilchen derart aufzuladen, daß sie schließlich in der elektrostatischen Abscheidungszone 19 ausgeschieden werden können. Der durch die geladenen Mikroteilchen in die Aufladungszone 17 beförderte elektrische Strom ist verhältnismäßig klein, verglichen mit dem durch den Injektor 21 eingebrachten Strom. Der größte Teil dieses Stromes geht nämlich als lonenstrom auf die metallischen Wandungen der Aufladungszone 17 über, die parallel zu den Körpern der Düsen 34 an Masse liegen und die eine ähnliche Rolle spielen wie die Hilfselektrode der herkömmlichen, mit Korona-Entladung betriebenen Entstaubungsvorrichtungen. The med size of this space charge can be relatively small compared to that which is caused by the corona discharge inside the injector 21 and which ensures an ion density in the charging zone 17 which is sufficient to charge the dust particles entrained in the gas flow in such a way that they can finally be deposited in the electrostatic deposition zone 19 . The electrical current carried by the charged microparticles into the charging zone 17 is relatively small compared to the current introduced by the injector 21. Most of this current is transferred as an ion current to the metallic walls of the charging zone 17 , which are grounded parallel to the bodies of the nozzles 34 and which play a role similar to that of the auxiliary electrode of the conventional dedusting devices operated with corona discharge.

Das mit Staub beladene Gasfluidum tritt in Richtung des Pfeiles 52 (Fig. 1) durch den Eingang 14 in den Reaktionsraum 10 und durchquert die Aufladungszone 17, wo die Staubteilchen sich durch Diffusion oder Stoßionisation in Berührung mit der Raumladung derart aufladen, daß sie alsbald an den entgegengestzt aufgeladenen, parallelen Platten 20 beim Durchqueren der Abscheidungszone 19 mit elektrostatischen Mitteln niedergeschlagen werden. Danach verläßt das gereinigte Gas den Reaktionsraum 10 in Richtung des Pfeiles 53.The dust-laden Gasfluidum occurs in the direction of arrow 52 (Fig. 1) through the entrance 14 into the reaction chamber 10 and passes through the charging zone 17 where the dust particles become charged by diffusion or impact ionization in contact with the space charge such that it immediately to the oppositely charged, parallel plates 20 are precipitated by electrostatic means when passing through the deposition zone 19. The purified gas then leaves the reaction space 10 in the direction of arrow 53.

Bei einem Ausführungsbeispiel liegt die Nadelelektrode 45 auf einem negativen Potential von 12 kV im Vergleich zur Düse 34, wodurch an deren Ausgang ein Strom von 50 uA entsteht, sobald der Injektor durch die Preßluftleitung 29 mit 20 m7Std. Preßluft, unter Normalbedingungen des Druckes und der Temperatur gemessen, unter einem Anfangsdruck von 6 bar beschickt wird. Bei einem Düsenhals-Durchmesser von 2,3 mm entsteht eine Überschall-Entspannung von ungefähr 1,5 Mach in der Düse.In one embodiment, the needle electrode 45 is at a negative potential of 12 kV compared to the nozzle 34, whereby a current of 50 uA arises at its output as soon as the injector passes through the compressed air line 29 with 20 m7h. Compressed air, measured under normal conditions of pressure and temperature, is charged under an initial pressure of 6 bar. With a nozzle throat diameter of 2.3 mm, a supersonic relaxation of about 1.5 Mach occurs in the nozzle.

Der Reaktionsraum 10 hat eine ungefähre Höhe vcn 100 cm und eine Breite von 40 cm. Die Aufladungszone 17 hat eine wirksame Länge von 20 cm, und die Injektoren 21 sind in dieser Zone direkt einander gegenüber angeordnet, wobei ihre Düsen-Öffnungen 25 einen Abstand von 30 cm voneinander haben. Jedes Paar von einander gegenüberliegenden Düsen läßt einen Strom von insgesamt 100 uA passieren, der bei der angenommenen Geometrie und unter Berücksichtigung der Ionenbeweglichkeit eine Raumladung von mindestens 10¹³ positiven oder negativen Ionen pro m³ in der Aufladungszone 17 entstehen läßt, was einem elektrischen Feld von 1,7 · 10⁵ Volt/m entspricht.The reaction space 10 has an approximate height of 100 cm and a width of 40 cm. The charging zone 17 has an effective length of 20 cm, and the injectors 21 are arranged in this zone directly opposite one another, their nozzle openings 25 being at a distance of 30 cm from one another. Each pair of opposing nozzles allows a total of 100 uA to pass which, with the assumed geometry and taking into account the ion mobility, creates a space charge of at least 10 ¹³ positive or negative ions per m ³ in the charging zone 17 , which is an electric field of 1.7 · 10 ⁵ volts / m.

Das hinzutretende, zuvor mechanisch gereinigte Gas strömt mit einer Geschwindigkeit von 2 m/sek, wobei noch ein Staubstrom von 7 g/sek übrig bleibt und die Staubteilchen eine mittlere Größe von 3.ίΟ° mm aufweisen. Jedes Staubteilchen durchquert die Aufladung«- zone in 0,1 sek, wobei es im Mittel ungefähr 300 negative Ladungen aufnimmt, was einem Ladungsstrom in Richtung der Injektoren von 12 μΑ entspricht.The incoming gas, which has been mechanically cleaned beforehand, flows at a speed of 2 m / sec, whereby a dust flow of 7 g / sec remains and the dust particles have an average size of 3.ίΟ ° mm. Each dust particle crosses the charging zone in 0.1 seconds, with an average of about 300 negative Receives charges, which corresponds to a charge current in the direction of the injectors of 12 μΑ.

Der Strom der aufgeladenen Staubteilchen tritt danach in die Abscheidungszone 19 mit den folgenden Abmessungen:The stream of charged dust particles then enters the separation zone 19 with the following dimensions:

Höhe 100 cm, Länge 100 cm, wobei der Abstand der abwechselnd positiv und negativ auf 10 kV aufgeladenen Platten 2,6 cm beträgt.Height 100 cm, length 100 cm, the distance between the alternately positively and negatively charged to 10 kV Plates is 2.6 cm.

Die Geschwindigkeit des die geladenen Teilchen befördernden Gasstromes beträgt 2,8 m/sek in der Abscheidungszone 19 und die Verweildauer zwischen den Platten daher 0,35 sek, um eine quasi vollständige Abscheidung der Staubteilchen zu erreichen.The speed of the gas flow conveying the charged particles is 2.8 m / sec in the separation zone 19 and the dwell time between the plates is therefore 0.35 seconds in order to achieve a virtually complete separation of the dust particles.

Die in Fig. 4 dargestellte Ausfühiungsform einer Gasentstaubungsvorrichtung hat einen Reaktionsraum UO, der durch die Wand- bzw. Bodenflächen 111,112, 113 ähnlich den Wand- bzw. Bodenflächen 11, 12, 13 des Reaktionsraumes 10 in Fig. 1 begrenzt wird. Zwischen seinem Eingang 114 und seinem Ausgang 116 liegen hintereinander ein erstes Filterbett 115, das aus einer Menge langsam absinkender Kugeln besteht, und eine Aufladungszone 117, in die eine Reihe von Injektoren 121 einmünden, die zwei die jeweiligen Wandflächen 111 und 112 durchstoßende Reihen 123 und 124 bilden. Die Injektoren 121 sind entsprechend den in den Fig. 1 und 3 dargestellten ausgeführt. Im Anschluß an die Aufladungszone 117 ist ein zweites Filter 119 angeordnet, das ebenfalls aus einer sich langsam nach unten bewegenden Kugelschüttung besteht, die den Raum zwischen zwei metallischen Lochblechen oder Gitterwerken 125 und 126 ausfüllt. Letztere stehen senkrecht zu den Wandflächen 111 und 112 und sind mit den positiven bzw. negativen Klemmen einer Quelle hoher Gleichspannung oder mit den Klemmen eine* Wechselspannungsqu.elle verbunden, um die Staubteilchen des in die Aufladungszone 117 eingetretenen Gasflusses auf die durch Influenz aufgeladenen Filterkörner elektrostatisch abzuscheiden.The embodiment of a gas dedusting device shown in FIG. 4 has a reaction space UO which is delimited by the wall or floor surfaces 111, 112, 113 similar to the wall or floor surfaces 11, 12, 13 of the reaction chamber 10 in FIG. Between its inlet 114 and its outlet 116 , a first filter bed 115, which consists of a number of slowly sinking spheres, and a charging zone 117, into which a row of injectors 121 open, the two rows 123 and 112 penetrating the respective wall surfaces 111 and 112, lie one behind the other 124 form. The injectors 121 are designed in accordance with those shown in FIGS. 1 and 3. Following the charging zone 117 , a second filter 119 is arranged, which also consists of a ball bed moving slowly downwards, which fills the space between two metal perforated plates or latticework 125 and 126. The latter are perpendicular to the wall surfaces 111 and 112 and are connected to the positive or negative terminals of a source of high DC voltage or to the terminals of an AC voltage source in order to electrostatically transfer the dust particles of the gas flow that has entered the charging zone 117 onto the filter grains charged by influence to be deposited.

Das zu entstaubende Gas gelangt in Richtung des Pfeiles 152 zu dem Eingang 114; das gereinigte Gas tritt in Richtung des Pfeiles 153 aus dem Ausgang 116 wieder heraus. Die Trennvorrichtung der Fig. 4 unterscheidet sich von der im Vorhergehenden beschriebenen durch geringeren Raumbedarf.The gas to be dedusted reaches the inlet 114 in the direction of arrow 152; the cleaned gas emerges from the outlet 116 in the direction of the arrow 153 . The separating device of FIG. 4 differs from that described above in that it requires less space.

Die beiden in den Fig. 1 und 4 beschriebenen Trennvorrichtungen können für die Entstaubung von Gasen benutzt werden, bei denen die Stäube isolierend wirken und die bisher bekannten Vorrichtungen daher unwirksam waren.The two separation devices described in FIGS. 1 and 4 can be used for dedusting gases are used, in which the dusts have an insulating effect and the previously known devices are therefore ineffective was.

Die Entstaubungsvorrichtung der Fig. 5 und 6 kann zu entstaubende Gase bei einem Eintrittsdruck von 12 bar und bei einer Temperatur von 900° C verarbeiten, d. h. unter Bedingungen, wie sie bei der Verbrennung von Magerkohle und brennbaren Abfällen in einer nach der Art der Trockenasche-Fließbetten mit unter Druck betriebener Beschickung auftreten.The dedusting device of FIGS. 5 and 6 can dedust gases at an inlet pressure of 12 bar and process at a temperature of 900 ° C, d. H. under conditions such as those in combustion of lean coal and combustible waste in a dry ash fluidized bed type with under Pressure operated feed occur.

Diese Heißgasentstauber enthalten Abscheideelemente von im wesentlichen zylindrischer Form, und dieThese hot gas dust extractors contain separating elements of essentially cylindrical shape, and the

Gaszirkulation ist mit dem Ziel möglichster Minimierung der Wärmeverluste zwischen Eingang und Ausgang des Entstaubers gestaltet. Diese Gase stammen von einer Fließbett-Feuerung, die mit vorgewärmter Verbrennungsluft betrieben wird.Gas circulation is aimed at minimizing it as much as possible the heat losses between the inlet and outlet of the deduster. These gases originate from a fluidized bed furnace that is operated with preheated combustion air.

Die zu entstaubenden Gase werden unter Druck durch eine Rohrleitung 201 in einen Behälter 202 geleitet, der innen mit einer Wärmeisolationsschicht 203 ausgekleidet ist und im wesentlichen einen vertikalen Zylinder bildet, dessen obere und untere Enden jeweils als halbkugelige Kuppel 205 bzw. 206 ausgeführt sind. Zwischen der Wärmeisolationsschicht 203 und einer metallischen Innenwandfläche 211 ist eine Reihe von Lüftungskanälen 208 vorgesehen, in denen frische Luft zum Vorwärmen zirkuliert, bevor sie als Verbrennungsluft in die die heißen Gase erzeugende Feuerung eingeleitet wire¹. Im Inneren des durch die Lüftungskanäle 208 begrenzten Raumes befindet sich ein Kömer-Fließbett-Filter 207 mit bezüglich des Mittelpunktes im wesentlichen ähnlicher Form wie der Behälter 202. Dieses Filter 207 hat eine innere und eine äußere Trennwand 2i2 bzw. 214, zwischen denen ein mit kleinen (Durchmesser 2 mm) Aluminium-Kugeln gefüli.er, ein Fließbett bildender Raum 210 vorgesehen ist. In der Trennwand 212 befindet sich in ihrem oberen Teil eine Öffnung, die mit einem Rohr 216 verbunden ist, das die obere Kuppel 205 des unter Druck befindlichen Behälters 202 derart durchsetzt, daß Granulate 218 im Raum 210 in der Richtung des Pfeiles 220 zirkulieren können. An ihrem anderen Ende hat die Trennwand 212 ein Ausgangsrohr 222, das die untere Kuppel 206 des Behälters 202 durchsetzt, damit die Granulate 218 des Filter-Fließbettes im Raum 210 in Richtung des Pfeiles 224 wieder abgeführt werden können. Die den Raum 210 zwischen den Trennwänden 212 und 214 füllenden Granulate laufen sehr langsam, z. B. mit 1 m/Std., von oben nach unten ab. Der Raum zwischen der metallischen Innenwandfläche 211, die die der Vorwärmung dienenden Lüftungskanäle 208 vom Inneren des Behälters 202 trennt, und der Trennwand 212 wird durch eine ringförmige Querwand 225 in mittlerer Höhe in zwei Räume unterteilt, und zwar den unteren Raum 227 mit dem Zugang durch die Rohrleitung 201 für das heiße, zu entstaubende Gas und den oberen Raum 228 mit dem als Rohrleitung ausgeführten Ausgang 230 für das gereinigte Gas.The gases to be dedusted are passed under pressure through a pipeline 201 into a container 202 , which is lined on the inside with a thermal insulation layer 203 and essentially forms a vertical cylinder, the upper and lower ends of which are designed as hemispherical dome 205 and 206 , respectively. A series of ventilation ducts 208 is provided between the thermal insulation layer 203 and a metallic inner wall surface 211 , in which fresh air circulates for preheating before it is introduced as combustion air into the furnace producing the hot gases ¹ . Inside the space bounded by the ventilation ducts 208 there is a Kömer fluidized bed filter 207 with a shape substantially similar to that of the container 202 with respect to the center point. This filter 207 has an inner and an outer partition wall 2i2 and 214, between which a small (diameter 2 mm) aluminum balls filled, a fluidized bed forming space 210 is provided. In the upper part of the partition wall 212 there is an opening which is connected to a pipe 216 which penetrates the upper dome 205 of the pressurized container 202 in such a way that granules 218 can circulate in the space 210 in the direction of the arrow 220. At its other end, the partition 212 has an outlet pipe 222 which passes through the lower dome 206 of the container 202 so that the granules 218 of the fluidized filter bed in the space 210 can be discharged again in the direction of the arrow 224. The granules filling the space 210 between the partitions 212 and 214 run very slowly, e.g. B. at 1 m / h., From top to bottom. The space between the metallic inner wall surface 211, which separates the ventilation ducts 208 used for preheating from the interior of the container 202 , and the partition wall 212 is divided into two rooms by an annular transverse wall 225 at mid-height, namely the lower room 227 with access through the pipeline 201 for the hot gas to be dedusted and the upper space 228 with the outlet 230 designed as a pipeline for the cleaned gas.

In den Trennwänden 212 und 214 sind ringförmige Siebe angebracht, die zwar die Aluminium-Kugeln des Fließbettes im Raum 210 zurückhalten, aber zwei ringförmige Filterzonen bilden, durch die das zu reinigende Gas hindurchströmen kann, die eine Filterzone 232 zwischen dem unteren Raum 227 und dem durch die Trennwand 214 abgegrenzten Innenraum 250 und die andere Filterzone 234 zwischen dem oberen Raum 228 und dem Innenraum 250. Die heißen, zu reinigenden Gase treten daher durch die Rohrleitung 201 in die Filterzone 232 ein, in der sie bei der Durchquerung des Granulat-Bettes am unteren Teil des Behälters 202 eine mechanische Grobreinigung durchmachen. Darauf folgt eine zweite (Fein-)Reinigung bei der Durchquerung des Granulat-Bettes in Richtung des Ausgangs 230 durch die Filterzone 234. In the partition walls 212 and 214 , annular sieves are attached, which hold back the aluminum balls of the fluidized bed in space 210 , but form two annular filter zones through which the gas to be cleaned can flow, the filter zone 232 between the lower space 227 and the Inner space 250, delimited by partition 214, and the other filter zone 234 between upper space 228 and inner space 250. The hot gases to be cleaned therefore enter filter zone 232 through pipeline 201 , in which they pass through the granulate bed undergo a mechanical coarse cleaning on the lower part of the container 202. This is followed by a second (fine) cleaning when crossing the granulate bed in the direction of the exit 230 through the filter zone 234.

Dieser zweite Durchgang bewirkt eine elektrostatische Abscheidung der Staubteilchen. Hierzu teilen ein oberer 240 und ein unterer isolierender Ring 242 die Filterzone vom übrigen Teil der inneren Trennwand 214 und zwei weitere isolierende Ringe, und zwar ein oberer 243 und ein unterer isolierender Ring 244 in ähnlicher Weise die Filterzone vom übrigen Teil der Trennwand 212 des Filters 207 ab. Das in der inneren Trennwand 214 befindliche, isolierte Sieb der Filterzone 234 ist mil dem positiven Pol 320 einer Quelle hoher Gleichspannung verbunden, während das ringförmige, gegenüberliegende Sieb der Trennwand 212 mit einem negativen Pol 321 dieser nicht dargestellten Quelle hoher Gleichspannung verbunden ist. Dadurch werden die in dei Fflterzone 234 befindlichen Aluminium-Kugeln durchThis second pass causes an electrostatic separation of the dust particles. For this purpose, an upper 240 and a lower insulating ring 242 divide the filter zone from the remaining part of the inner partition 214 and two further insulating rings, namely an upper 243 and a lower insulating ring 244 , similarly divide the filter zone from the remaining part of the partition 212 of the filter 207 from. The insulated screen of the filter zone 234 located in the inner partition wall 214 is connected to the positive pole 320 of a source of high direct voltage, while the annular, opposite screen of the partition wall 212 is connected to a negative pole 321 of this source of high direct voltage, not shown. This causes the aluminum balls in the filter zone 234 to pass through

ίο Influenz aufgeladen. In einer anderen Ausführungsform sind die Gitter mit einer Quelle hoher Wechselspannung verbunden.ίο Influence charged. In another embodiment the grids are connected to a source of high alternating voltage.

Das Innere des durch die Trennwand 214 abgegrenzten Innenraumes 250 bildet eine Aufladungszone, in dei die Staubteilchen eine Raumladung durchqueren, nachdem sie in der Filterzone 232 mechanisch gereinigi worden sind. Die Raumladung wird durch Ionen von zwei Ionen-Injektoren 252 und 254 gebildet, wobei die Ionen mittels aerosolförmiger Mikroteilchen von der Injektoren in den Innenraum 250 in die Mitte dei oberen und der unteren Kuppel derart eingebracht werden, daß zwei aufeinander gerichtete Ladungsströme ir der Vertikal-Achse des Behälters 202 entstehen.
Die Feinstäube, die noch durch die Filterzone 232 hindurchgehen, laden sich in dem Innenraum 250 aul und werden in der Fflterzone 234 des Körner-Hießbett-Filters 207 zurückgehalten und elektrostatisch abgeschieden. Die Granulate 218 dieser Zone werden durch Zufuhr durch das Rohr 216 immer wieder erneuert um nach Verlassen der Filterzone 234 in der rein mechanisch wirkenden Filterzone 232 nochmals verwendet. Das aus dem Ausgang 230 des elektrostatischen Filters heraustretende, gereinigte Gas wird in eine Gasturbine oder einen Kolbenmotor eingeleitet, nachdem e:The interior of the interior space 250 delimited by the partition 214 forms a charging zone in which the dust particles pass through a space charge after they have been mechanically cleaned in the filter zone 232. The space charge is formed by ions from two ion injectors 252 and 254 , the ions being introduced by means of aerosol-shaped microparticles from the injectors into the inner space 250 in the middle of the upper and lower domes in such a way that two mutually directed charge flows in the vertical Axis of the container 202 arise.
The fine dust that still passes through the filter zone 232 is charged in the interior 250 and is retained in the filter zone 234 of the hot-bed filter 207 and is electrostatically separated. The granulates 218 of this zone are repeatedly renewed by being fed through the pipe 216 and are used again in the purely mechanical filter zone 232 after they have left the filter zone 234 . The cleaned gas emerging from the outlet 230 of the electrostatic filter is fed into a gas turbine or a piston engine after e:

noch eine chemische Filterung zur Ausscheidung alkalischer Verbindungen und des Vanadiums durchgemachi hat.chemical filtration for the elimination of alkaline compounds and vanadium Has.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung beträgt die Entfernung der Injektoren 252 und 254 voneinander ungefähr 1 m und der Durchmessei des zylindrischen Innenraumes 250 0,4 m. Das zu reinigende Gas weist anfangs einen Druck von 12 bar und eine Temperatur von 900° C auf.
Die mit Überschall arbeitenden Injektoren 252 und 254 werden mit feuchter Preßluft gespeist. Der metallische Düsenhals liegt an Masse; er hat einen Durchmesser von 1 mm. Eine isolierte, metallische Nadelelektrode, so wie 45 in Fig. 3, ist mit einer Spannungsquelle von 20 bis 25 kV verbunden. Der von jedem Injektoi eingeleitete Strom hat die Größenordnung von 250 uA bei einem Luftdurchsatz durch die Preßluftleitung 29 von 15 nvVStd. unter Normalbedingungen des Druckes und der Temperatur bei einem Anfangsdruck vor 27 bar.In the illustrated embodiment of a device, the distance between the injectors 252 and 254 is approximately 1 m and the diameter of the cylindrical interior 250 is 0.4 m.
The injectors 252 and 254, which operate with supersonic operation, are fed with moist compressed air. The metallic nozzle throat is grounded; it has a diameter of 1 mm. An insulated, metallic needle electrode, such as 45 in Fig. 3, is connected to a voltage source of 20 to 25 kV. The current introduced by each Injektoi is of the order of magnitude of 250 uA with an air throughput through the compressed air line 29 of 15 nvV hours. under normal conditions of pressure and temperature at an initial pressure of 27 bar.

Bei einer zu reinigenden Gasmenge von 3600 m'/Std. unter Normalbedingungen der Temperatur und des Druckes, was der Aufbringung einer Leistung in dei Größenordnung von 1 MW am Eingang eines Generators, z. B. einer Gasturbine, entspricht, mit einei Staublast von 100 g/m³, schafft die Erstentstaubung, die aus einem Durchgang durch einen Zyklon und anschließend durch die Grobreinigungs-Filterzone 232 des Granulat-Bettes besteht, eine Reinigung von ungefähr 93%, d. h. es müssen in jeder Sekunde noch 7 g Staubteilchen abgeschieden werden.With a gas volume to be cleaned of 3600 m3 / h. under normal conditions of temperature and pressure, resulting in the application of a power of the order of 1 MW at the input of a generator, e.g. B. a gas turbine, with a dust load of 100 g / m ³ , creates the initial dedusting, which consists of a passage through a cyclone and then through the coarse cleaning filter zone 232 of the granulate bed, a cleaning of about 93%, ie 7 g of dust particles have to be separated every second.

Bei der beschriebenen Geometrie hat das in denn Innenraum 250 erzeugte elektrische Feld ungefähr eine Stärke von 500 kV/m bei einer Mindestionendichte inWith the geometry described, the electric field generated in the interior 250 has a strength of approximately 500 kV / m with a minimum ion density in

der Größenordnung von 10¹Vm³, was eine ausreichende Raumladung darstellt, damit die etwa im Mittel 3 · 10³ mm im Durchmesser messenden, das betrachtete Volumen in 0,5 sek durchquerenden Staubteilchen ungefähr 301) Elementarladungen aufnehmen, was ausreichend ist., um sie auf den aufgeladenen Kugeln des elektrostatischen Granulat-Filterbettes in der Filterzone 234 zu sammeln. Unter diesen Bedingungen beträgt der durch die aufgeladenen Mikroteilchen in die elektrostatische Filierzone 234 übertragene Strom etwa 12 uA. Dieser Strom ist klein verglichen mit dem vorher definierten, durch die Injektoren eingeführten Gesamtstrom. Der größte Teil dieses Stromes geht aber auf die an Masse liegende metallische Wandfläche über. Wie schon erwähnt, werden von den Injektoren 252 und 254 positive Ionen in den Innenraum 250 eingeführt. Dis Meßgröße der durch die überführten positiven Ionen erzeugten Raumladung ist sehr viel kleiner als die Meßgröße der in der Korona-Entladung im Inneren der Injektoren selbst erzeugten Raumladung.of the order of magnitude of 10 ¹ Vm ³ , which represents a sufficient space charge so that the ^{dust particles measuring about 3 · 10 3} mm in diameter and traversing the considered volume in 0.5 sec absorb about 301) elementary charges, which is sufficient to collect them on the charged spheres of the electrostatic granulate filter bed in filter zone 234. Under these conditions, the current transmitted through the charged microparticles into the electrostatic filtration zone 234 is approximately 12 µA. This current is small compared to the previously defined total current introduced by the injectors. Most of this current is transferred to the metal wall surface that is connected to ground. As already mentioned, positive ions are introduced into the interior space 250 by the injectors 252 and 254 . The measured variable of the space charge generated by the transferred positive ions is very much smaller than the measured variable of the space charge generated in the corona discharge inside the injectors themselves.

Damit überdies vermieden wird, daß örtliche Ladungsspitzen im Innenraum 250 entstehen, wodurch unerwünschte örtliche Entladungen in diesem Raum auftreten können, wird die innere Oberfläche der den Innenraum 250 begrenzenden Trennwand 214 poliert. Man beseitigt so die kleinen Spitzen auf dieser Oberfläche, die Elektronenlawinen auslösen könnten, die bei der herrschenden erhöhten Temperatur des Gases zu einer starken Verminderung der Anzahl der auf die Staubteilchen übertragenen Ladungen führen könnte, was sich wiederum in ungünstiger Weise auf die Wirksamkeit der elektrostatischen Abscheidung auswirken würde.In order, moreover, to prevent local charge peaks from occurring in the interior space 250 , as a result of which undesired local discharges can occur in this space, the inner surface of the partition wall 214 delimiting the interior space 250 is polished. This eliminates the small peaks on this surface that could trigger electron avalanches which, at the elevated temperature of the gas, could lead to a strong reduction in the number of charges transferred to the dust particles, which in turn adversely affects the effectiveness of the electrostatic separation would affect.

Wenn man, wie in dem beschriebenen Beispiel, etwa 900" C heiß« Gase zu entstauben hat, benutzt man vorteilhaft eine gegenüber der in Fig. 3 dargestellten leicht veränderte injektionsausführung entsprechend den in den Fig. S und 6 dargestellten Injektoren. Insbesondere bei höheren Gastemperaturen kann es vorkommen, daß die Ladungen tragenden Mikroteilchen schon am Ausgang und damit in unmittelbarer Nähe des Injektors sublimieren. Die derart befreiten Ionen können alsbald zum Injektor zurückkehren und werden von diesem eingefangen, was die für die Aufladung der von dem zu entstaubenden Gas beförderten Staubteilchen verfügbare Raumladung verkleinert.If you, as in the example described, for example 900 "C." slightly different injection design corresponding to the injectors shown in FIGS. In particular at higher gas temperatures it can happen that the charge-carrying microparticles already sublimate at the outlet and thus in the immediate vicinity of the injector. The ions freed in this way can immediately return to the injector and be captured by it, which is responsible for the charging of the reduces the available space charge of the dust particles transported to be dedusted.

Für die Begrenzung oder völlige Vermeidung eines solchen Ionenfangs sind zwei besondere Injektor-Anordnungen vorgesehen. Bei einer ersten Anordnung liegt der Injektor auf einem positiven Potential in bezug so zu den metallischen Raumwänden, zwischen denen die zu entstaubenden Gase zirkulieren, wodurch eine Feldverteilung entsteht, mit der die erzeugten Ionen von den metallischen Massen des Injektors abgelenkt werden können. ssThere are two special injector arrangements for limiting or completely avoiding such ion trapping intended. In a first arrangement, the injector is at a positive potential with respect to so to the metallic room walls, between which the gases to be dedusted circulate, creating a field distribution arises, with which the generated ions are deflected from the metallic mass of the injector can. ss

Bei einer anderen Anordnung, die für sich oder zusammen mit der eben erwähnten verwendet werden kann, werden die von dem Injektor abgegebenen, strömenden Mikroteilchen abgekühlt. Dieses wird insbesondere dadurch erreicht, daß der Strom der in den Reaktionsraum eingeleiteten Mikroteilchen von einer mit ihm eingeblasenen Kaltluftmenge umgeben wird. Hierbei wird der Wärmeausgleich zwischen dem Rauminhalt und den eingeleiteten Mikroteilchen verzögert, und die Sublimation der Mikroteilchen unter Abgabe der Ladungen tritt erst in einer vom Injektor genügend weit entfernten Raumzone ein, so daß ein Wiedereinfane von Ionen vermieden wird.Another arrangement, which can be used alone or in conjunction with the one just mentioned, cools the flowing microparticles dispensed by the injector. This is achieved in particular in that the stream of microparticles introduced into the reaction space is surrounded by a quantity of cold air blown in with it. Here, the heat equilibrium between the volume and the introduced microparticles is delayed, and the sublimation of the microparticles, releasing the charges, only occurs in a spatial zone sufficiently far away from the injector, so that re-entrainment of ions is avoided.

Ein Injektor 310 (Fig. 7) umfaßt ein eine Kammer 314 begrenzendes Injektorrohr 312. Im Inneren der Kammer 314 kann feuchte Preßluft in Richtung des Pfeiles 316 zu einer Öffnung am vorderen Ende 318 des Injektorrohres 312 fließen, welches das innere Profil einer Düse hat. In dem Injektorrohr 312 ist koaxial ein elektrodenfönniger Leiter als zentrale Elektrode montiert, im folgenden Nadelelektrode 326 genannt, deren Ende 322 bis in die Nähe eines Düsenhalses 324 reicht. Die Nadelelektrode 326 und das Injektorrohr 312 sind elektrisch mit einer Hochspannungsquelle 328 verbunden. Außerdem liegt das Injektorrohr 312 auf einem erhöhten positiven Potential einer Hochspannungsquelle 330, von z. B. 20 kV, in bezug auf Masse und bildet in bezug zur zentralen Elektrode eine zweite Elektrode.An injector 310 (FIG. 7) comprises an injector tube 312 delimiting a chamber 314. Inside the chamber 314 , moist compressed air can flow in the direction of arrow 316 to an opening at the front end 318 of the injector tube 312 , which has the inner profile of a nozzle. In the injector tube 312 , an electrode-shaped conductor is coaxially mounted as a central electrode, referred to below as a needle electrode 326 , the end 322 of which extends into the vicinity of a nozzle neck 324 . The needle electrode 326 and the injector tube 312 are electrically connected to a high voltage source 328 . In addition, the injector tube 312 is at an increased positive potential of a high-voltage source 330, e.g. B. 20 kV, with respect to ground and forms a second electrode with respect to the central electrode.

Das Injektorrohr 312 ist koaxial im Inneren eines metallischen Rohres 332 montiert, dessen Oberfläche zu einer Öffnung 336 an seinem Ende 334 gerade vor dem Ende 318 des Injektorrohres 312 in Strömungsrichtung des aus der Kammer 314 heraustretenden Gases konvergiert. Das Rohr 332 ist in einem Durchbruch in einer Wand 340 eines metallischen, für die elektrostatische Entstaubung von heißen Gasen gemäß Fig. 5, bestimmten Raumes 342 (Fig. 7) montiert. Die Wand 340 ist an Masse gelegt. Das Potential des Rohres 332 kann durch Anschluß an eine Spannungsquelle 331 gleich oder verschieden von dem des Injektorrohres 312 sein. Das Rohr 332 ist in einer Isotierdurchführung 333 in der Wand 340 geführt. Innerhalb des Raumes 342 ist das Rohr 332 von einer Kühlschlange 344 umgeben, in der eine nichtleitende Kühlflüssigkeit zirkuliert.The injector tube 312 is mounted coaxially inside a metallic tube 332 , the surface of which converges to an opening 336 at its end 334 just in front of the end 318 of the injector tube 312 in the direction of flow of the gas emerging from the chamber 314. The tube 332 is mounted in an opening in a wall 340 of a metallic space 342 (FIG. 7) intended for the electrostatic dedusting of hot gases according to FIG. 5. The wall 340 is grounded. The potential of the tube 332 can be the same as or different from that of the injector tube 312 by being connected to a voltage source 331 . The pipe 332 is guided in an insulating bushing 333 in the wall 340. Within the space 342 , the pipe 332 is surrounded by a cooling coil 344 in which a non-conductive cooling liquid circulates.

Um die positive Hochspannung der Hochspannung liefernden Spannungsquelle 331 aufrechtzuerhalten, besteht die Kühlschlange 334 aus einem dielektrischen Material. Für eine Zirkulation des in Richtung des Pfeiles 346 in den Raum 342 geleiteten Luftstromes im Ringraum zwischen dem Injektorrohr 312 und dem Rohr 332 sind nicht dargestellte Mittel vorgesehen.In order to maintain the positive high voltage of the high voltage supplying voltage source 331 , the cooling coil 334 is made of a dielectric material. Means, not shown, are provided for circulation of the air flow directed in the direction of arrow 346 into space 342 in the annular space between injector tube 312 and tube 332.

Im Betrieb ist ein Strom 350 von geladenen, in den Raum 342 eingeleiteten Mikroteilchen von einem deutlich rohrförmigen Schwall Kaltluft aus der Öffnugn 336 des Rohres 332 umgeben, der die Aufheizung dieser Mikroteilchen und damit ihre Sublimation verhindert, bis sie sich vom Injektorrohr 312 genügend weit entfernt haben. Außerdem liegt dieses auf einem gegenüber der Wand 340 erhöhten Potential, wodurch im Inneren des Raumes 342 eine solche Potentialverteilung hervorgerufen wird, daß das Injektorrohr 312 die bei der Verdampfung der Mikroteilchen abgegebene;». Ionen abstößt.During operation, a stream 350 of charged microparticles introduced into space 342 is surrounded by a clearly tubular gush of cold air from opening 336 of tube 332 , which prevents these microparticles from heating up and thus their sublimation until they are sufficiently far away from injector tube 312 to have. In addition, this is at a higher potential than the wall 340 , which causes such a potential distribution in the interior of the space 342 that the injector tube 312 emits the; ». Repels ions.

Die Abkühlung der zu entstaubenden Gase durch die Zufuhr kalter Luft oder eines anderen kalten Gases an der Öffnung 236 des Rohres 332 braucht die Anwendung mit der Zuführung von aus der Verbrennung geringwertiger Brennstoffe stammenden Verbrennungsgasen zu Motoren, wie z. B. Gasturbinen, nicht ungünstig zu beeinflussen. Tatsächlich sind die Gastemperaturen, die sich am Ausgang einer solchen Feuerung einstellen, viel höher als die maximale Temperatur von ungefähr 900° C, der eine Gasturbine bei dem derzeitigen Stand der Technik standhalten kann. Es genügt daher, die Kühlluftmenge für die Injektoren in Abhängigkeit von der Temperatur am Ausgang der Feuerung so zu dosieren, daß sich nach ihrer Zumischung am Eingang der Turbine die gewünschte Temperatur einstellt. The cooling of the gases to be dedusted by the supply of cold air or another cold gas at the opening 236 of the pipe 332 requires the application with the supply of combustion gases originating from the combustion of low-quality fuels to engines, such as e.g. B. gas turbines, not to be adversely affected. In fact, the gas temperatures which are established at the outlet of such a furnace are much higher than the maximum temperature of approximately 900 ° C. that a gas turbine can withstand with the current state of the art. It is therefore sufficient to dose the amount of cooling air for the injectors as a function of the temperature at the furnace outlet so that the desired temperature is established after it has been mixed in at the turbine inlet.

Die Ausführungsform der Fig. 7 kann noch weiter ausgestaltet werden. So zeigt die Fig. 8 eine Bauart, beiThe embodiment of FIG. 7 can be further developed. Thus, FIG. 8 shows a type at

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der das Injektorrohr 312 mit einer Isolierdurchfübrung 400 direkt in die Wand 340 des Raumes 342 eingebaut ist. Wie in dem Fall der Fig. 7, liegt das Injektorrohr 312 gegenüber der an Masse liegenden Wand 340 auf einem positiven hohen Potential. Eine Zufuhr von Kaltluft um die Mikroteilchen herum ist nicht vorgesehen.the injector tube 312 with an insulating passage 400 is built directly into the wall 340 of the room 342. As in the case of Fig. 7, the injector tube lies 312 at a positive high potential with respect to the wall 340 connected to ground. A supply of cold air around the microparticles is not provided.

In Fig. 9 ist die Außenfläche des Injektorrohres 312, das entsprechend Fig. 8 angebracht ist, im Inneren des Raumes 342 von einer Rohrschlange 402 umgeben, in der eine Kühlflüssigkeit zirkuliert.In Fig. 9, the outer surface of the injector tube 312, which is attached according to FIG. 8, in the interior of the Space 342 surrounded by a coil 402 in which a cooling liquid circulates.

Die Kühlflüssigkeit kann ein Dielektrikum, wie z. B. ein Öl, sein. Das Öl wird zu der Rohrschlange 402 mittels einer dielektrischen Rohrleitung von genügender Länge geführt, um die am Injektorrohr 312 liegende Hochspannung aufrechtzuerhalten. Das Öl kann auch durch nach bekannten Techniken entionisiertes Wasser ersetzt werden.The cooling liquid can be a dielectric, such as. B. an oil. The oil goes to coil 402 guided by means of a dielectric pipe of sufficient length to encircle the one on the injector pipe 312 Maintain high voltage. The oil can also be deionized by water using known techniques be replaced.

Bei der Anordnung der Fig. 10 liegt das Injektorrohr 312 an einer Hochspannungsquelle 409. Es ist von dem metallischen Rohr 332 umgeben, um Frischluft um den eingeleiteten Mücroteilchen-Strom herum in den Raum 342 einzublases. Das Rohr 332 ist mittels einer Isolierdurchführung 406 durch die Wand 340 geführt. Es wird durch eine Hochspannungsquelle 408 für hohe Gleichspannung auf einem erhöhten positiven Potential ge- halten.In the arrangement of FIG. 10, the injector tube is located 312 to a high voltage source 409. It is surrounded by the metal tube 332 to allow fresh air to circulate around the initiated flow of granules around the room 342 to be blown. The tube 332 is passed through the wall 340 by means of an insulating bushing 406. It will by a high voltage source 408 for high DC voltage at an increased positive potential keep.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 11 ist ein Injektor 412, wie in Fig. 7 beschrieben, am Ende einer knieförmig gehobenen Halterung 410 in einer Kammer 442 angeordnet, die in Richtung des Pfeiles 441 von einer Strömung heißer, zu entstaubender Gase mit einer Geschwindigkeit von 3 m/sek durchströmt wird. Die Halterung 410 durchsetzt die Wand 440 der Kammer 442, um den Injektor 412 üiit feuchter Luft, Blasluft für das Rohr 332, und Kühlflüssigkeit zu versorgen. Der Injektor 412 ist so angeordnet, dat der um den Strom der eingeleiteten Mikroteilchen herum eingeblasene Kaltluftstrom dieselbe Richtung und mindestens dieselbe Geschwindigkeit, nämlich 3 m/sek, hat wie das zu entstaubende Gas. Der Injektor 412 bildet bei Anschluß an eine Spannungsquelle auch in der oben beschriebenen Weise eine zweite Elektrode.In the embodiment of FIG. 11, an injector 412, as described in FIG. 7, is at the end of a knee-shaped raised holder 410 is arranged in a chamber 442, which in the direction of arrow 441 of a flow of hot gases to be dedusted flows through at a speed of 3 m / sec. the Bracket 410 penetrates the wall 440 of the chamber 442 to provide the injector 412 with moist air, blown air for the pipe 332, and to supply cooling liquid. The injector 412 is arranged to flow around the flow The cold air flow blown around the introduced microparticles has the same direction and at least the same speed, namely 3 m / sec, as at dedusting gas. When connected to a voltage source, the injector 412 also forms a second electrode in the manner described above.

Der Durchmesser am Ausgang des Rohres 332. beträgt ungefähr 4 cm. Der Durchsatz der Kühlgase macht ungefähr 2% des Durchsatzes der zu entstaubenden heißen Gase aus, deren Temperatur etwas über 900' C liegt. Der Wirkungsbereich des Injektors liegt dann in einem Umkreis von ungefähr 15 cm von der Spitze des Injektors 412.The diameter at the exit of the pipe 332 is approximately 4 cm. The throughput of the cooling gases accounts for about 2% of the throughput of the hot gases to be dedusted, the temperature of which is slightly above 900 ° C. The effective area of the injector is then within a radius of approximately 15 cm from the Injector tip 412.

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Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings

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Claims

Patent claims:

1. A process for the separation of particles suspended in a gas, in which the gas has a Flows through space, in a different chamber than the space in a damp flow electrically Charged particles are generated, which are sprayed into the room and during the transfer their charge on the particles suspended in the gas change their state, whereupon the latter by electrostatic precipitation are deposited, characterized in that the charge in the other chamber by corona discharge is stimulated and in this chamber microcrystals made of ice by a supersonic relaxation are generated, which trap the ions in the discharge zone, and that the microcrystals in the said to be barely injected and through there Evaporation or sublimation create a space charge on the path of gas flow.

2. The method according to claim 1, characterized in that the corona discharge in an air flow takes place whose degree of moisture is greater under normal conditions of temperature and pressure than 10%.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the size of the space charge in Depending on the parameters for the formation of the corona discharge can be set.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that -Jer flowing through the space Gas flow consists of hot gases and trapped positive ions. e positive space charge form.

5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the gas stream from with There is glue particles of laden air and that trapped negative ions in the air stream form negative space charge.

6. Device for the electrostatic separation of particles suspended in a gas for implementation of the method according to claim 1, with a space for the gas flow, with an ion generator comprising means for a corona discharge for electrically charging particles and with means for the electrostatic deposition of charged particles along the path of the gas flow, wherein the ion generator is arranged in a separate chamber, which is connected to the room via an opening like this is in connection, characterized in that in this chamber (32, 314, 442) for supplying the charged particles in the space with the gas flow in the area of the opening (25, 336) means for Generating supersonic expansion of a moist charged gas and means (34, 35, 45; 312, 322; 412) intended for a corona discharge in the zone of supersonic expansion of the gas are and that the resulting microcrystals of the aerosol formed through the opening (25, 336) 6ö are injectable into said space for charging.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the for the deposition of combustible particles from the atmosphere of a grain silo provided a central means Electrode (45) in relation to a second electrode (34) for producing the corona discharge can be set to a negative potential between these two electrodes.

8. Apparatus according to claim 6, characterized in that the for the deposition of in hot combustion gases containing dusts provided means a first central electrode (45, 326) which, in relation to a second electrode (34; 312; 412) for producing a Xorona discharge can be set to a positive potential between these electrodes.

9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the inner surface of the Partition wall (214) of the interior (250) is polished at the location of the space charge.

10. Device according to one of claims 6 to

9, characterized in that the means for forming microcrystals include an electrically conductive, supersonic nozzle formed by an electrode (34, 312), the output of which at least partially determines the opening (25) and means (29) for the introduction of moist compressed air into the chamber (32, 314) for its supersonic relaxation in the nozzle, and that further the means for producing the corona discharge up to the nozzle throat (35, 324) have reaching needle electrode (45, 326) and that the electrodes are connected to a high DC voltage are connected.

11. Device according to one of claims 6 to

10, in which said opening is attached to an injector, characterized in that means to limit the uptake of ions are provided, which may be in the immediate vicinity of the The injector (injector tube 312) forming the second electrode can also be introduced into the space (342) are.

12. The device according to claim 11, characterized in that further means (330, 331, 408, 409) are provided to limit the uptake of ions with those in the vicinity of the injector (312) an electric field for repelling the ions introduced into the space (342) can be produced.

13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the means (330, 331, 409) for Increase in the potential difference between the injector (312) and the wall (340) of the room (342) are provided.

14. The device according to claim 13, characterized in that also means with a voltage source (331) for applying a high voltage to a cooling coil (344) on the injector for a non-conductive cooling liquid are provided.

15. Device according to one of claims 11 to 14, characterized in that the means for Limiting the uptake of ions include further means (cooling coil or pipe coil 344; 402), with which the change of state of the microcrystals can be delayed.

16. The device according to claim 15, characterized in that additional means (332) are provided, by means of which a flow of cold gas is introduced into the space (342) Microcrystals can be blown around.

17. The apparatus according to claim 16, characterized in that a further means (332) is the Injector (312) surrounding tube is inserted into space (342).

18. Apparatus according to claim 17, characterized in that the surrounding tube (332) with

the cooling coil (344) is provided.

19. Apparatus according to claim 17 or 18, characterized in that the pipe (332) is guided in an isolated manner through the wall (340) of the space (342) and is connected to a voltage source (408) .

20. Apparatus for the electrostatic separation of particles suspended in a gas for carrying out the method according to claim 1, with a space for the gas flow into which the suspended particles are introduced while entraining outside air, characterized in that the space is a reaction space (10, 100 ) with parallel wall surfaces (11, 111; 12,112; 13,113; 15) between an entrance (14, 114) and an exit (16, 116) a charging zone (17, 117) with opposing rows (23, 123, 24, 124 ) made of injectors (21, 121), and that is followed in the flow direction in the space, a deposition zone (19) or second filter (119) with parallel plates (20) which as a perforated plate or grid works (125, alternately 126) the positive or negative connection of a voltage source are guaranteed.

21. Apparatus for the electrostatic separation of particles suspended in a gas for carrying out the method according to claim 1, with a space for the gas flow, in which the suspended particles are introduced with entrainment of outside air, characterized in that in a container (202) with a Thermal insulation layer (203) an inner wall surface (211) with ventilation channels (208) and spaced therefrom a granular fluidized bed filter (207) of substantially similar shape and an inner and outer partition (212, 214) , between which a Fluidized bed for small aluminum spheres forming space (210) is provided, which is divided by an annular transverse wall (225) in the middle height, the space (210) above and below the transverse wall (225) filter zones (232) in the lower space and (234) in the upper room and in the lower room a pipe (201) as an inlet and in the upper room an outlet (230) open, and further into the interior (250) of the Filters an ion injector (254) at the top and an ion injector (252) at the bottom, and the filter zone (234) is provided with insulating rings (240, 242, 243, 244) at its edges in the partition walls (212, 214) which are connected to different poles (320, 321) of a source of high DC voltage, the space (210) of the filter (207) forming a fluidized bed at the top and bottom through a pipe (216, 222) for the circulation of granules (218) connected.