DE3227320C2

DE3227320C2 - Elektroabscheider zum Abscheiden von Stäuben aus Gasen

Info

Publication number: DE3227320C2
Application number: DE19823227320
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dr.-Ing. 5020 Frechen Kersting
Original assignee: Rheinische Braunkohlenwerke AG
Current assignee: Rheinbraun AG
Priority date: 1982-07-22
Filing date: 1982-07-22
Publication date: 1984-05-03
Also published as: AU1672183A; DE3227320A1; DD230797A1; GR77505B

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektroabscheider zum Abscheiden von Stäuben aus Gasen, der in Strömungsrichtung in wenigstens zwei Bereiche unterteilt ist, wobei die elektrische Spannung des jeweils folgenden Bereiches höher liegt als die des jeweils vorangehenden Bereiches.

Zur Staubabscheidung aus Abgasen, z. B. von Flugasche aus Kesselabgasen und von Braunkohlenstaub aus den Brüden der Trockne*' in Brikettfabriken, werden allgemein Elektroabscheider eingesetzt. Die Abscheideleistung — der Entstaubungsgrad — dieser Abscheider hängt unter anderem stark von der elektrischen Feldstärke ab. Die theoretisch maximale Feldstärke wird durch die sogenannte Überschlagsspannung begrenzt.

Diese Betriebsweise ist jedoch bei Elektroabscheidem für brennbare Stäube nicht anwendbar, da die als Meßgröße angesetzten Überschläge brennbare Staub-Gasgemische entzünden können. Aus diesem Grunde werden derartige Elektroabscheider, z. B. Brüden-Elektroabscheider in Braunkohlen-Brikettfabriken, mit einem deutlichen Sicherheitsabstand unterhalb der Überschlagsgrenze betrieben. Die Einhaltung dieses Sicherheitsabstandes wird durch eine Konstantstromregelung bewirkt. Diese Betriebsweise erzwingt bei vorgegebenem Bauvolumen eine merklich geringere Abscheideleistung des Abscheiders als theoretisch möglich wäre.

Ein Elektroabscheider dir einleitend beschriebenen Art ist durch die DE-PS 3 38 416 bekannt, in welcher auch darauf hingewiesen wird, daß es zur Erzielung t>o eines guten Entstaubungsgrades zweckmäßig ist. die Gase im Verlauf des Reinigungsprozesses entsprechend der zunehmenden Reinheit unterschiedlich zu behandeln, und zwar derart, daß die Gase anfangs einer schwächeren und gegen Ende des Reinigungsprozesses einer stärkeren Einwirkung des elektrischen Feldes ausgesetzt sind. Dies geschieht in der Weise, daß die Elektrodenspannung mit wachsender Reinheit von Bereich zu Bereich vergrößert wird. Dabei soll die Möglichkeit von Überschlagen vermieden werden. Die bei Eiektroabscheidem für brennbare Stäube vorhandenen, vorerwähnten Probleme bleiben in der DE-PS unerwähnt

Hingegen beschäftigt sich die Veröffentlichung »Entstaubung von Kohlenstaubanlagen« in Zement-Kalk-Gips. No. 6/1979 (32. Jahrgang), Seite 265 ausdrücklich mit Maßnahmen, die beim Abscheiden von brennbaren Stäuben aus Gasen mittels Eiektroabscheidem zu treffen sind. In dieser Vorveröffentlichung wird unter anderem darauf hingewiesen, daß die Entzündungsgefahr des brennbaren Staub-Gasgemisches nur innerhalb eines bestimmten Bereiches möglich ist, der durch das Mengenverhältnis zwischen Staub und Gas, also das Ausmaß der Beladung des zu reinigenden Gases mit Staub, definiert ist Zur Vermeidung des Zündens des Staub-Gasgemisches werden in der Vorveröffentlichung Inertisierung durch Zugabe entsprechender Gase und Betrieb mit einer Spannung unterhalb der Überschlagsgrenze vorgeschlagen. Die Inertisierung erfordert zusätzliche Einrichtungen und Maßnahmen, so daß der Betrieb des Elektroabscheiders verteuert und kompliziert wird. Das Fahren unterhalb der Überschlagsgrenze hat den vorstehend erwähnten Nachteil einer geringeren Abscheideleistung zur Folge.

Die DE-OS 18 07 018 offenbart einen Elektroabscheider zum Abscheiden von brennbaren Stäuben aus Gasen. Zur Vermeidung der Zündung des Staub-Gasgemisches wird dabei ebenfalls mit einer Betriebsspannung gefahren, die unterhalb der Überschlagsspannung liegt Um den Unterschied zwischen Betriebsspannung und Überschlagsspannung möglichst klein zu halten, wird ein Teil des Staub-Gasgemisches vor oder hinter dem Elektroabscheider abgezweigt und an Hilfselektroden vorbeigeführt, die hochspannungsseitig mit dem Elektroabscheider verbunden sind. Die Überschlagsspannung dieser Hilfselektroden ist geringer als die Überschlagsspannung des Elektroabscheiders. Die Betriebsspannung des letzteren wird in Abhängigkeit von der Röhre der Überschlagsspannung der Hilfselektroden gesteuert. Das Vorhandensein der Hilfselektroden verteuert den Elektroabscheider, der zudem störanfälliger wird. Trotzdem wird der Entstaubungsgrad nicht merklich verbessert, da in jedem Fall unterhalb der Überschlagsgrenze gefahren wird.

Entsprechendes gilt für den Elektroabscheider gemäß AT-PS 2 29 440, der ebenfalls unterhalb der Überschlagsspannung gefahren wird und eine zusätzliche Steuereinrichtung aufweist, die von einem abgezweigten Strom des Staub-Gasgemisches beaufschlagt wird.

In ähnlicher Weise wird der Elektroabscheider gemäß DE-AS 11 60 827 betrieben.

In der US-PS 42 18 225 schließlich wird darauf hingewiesen, daß das Entfernen einer bestimmten Staubmenge aus dem Staub-Gasgemisch in einem ersten Bereich des Elektroabscheiders zu anderen Betriebsbedingungen im zweiten Bereich führt, der demzufolge zur Erzielung einer besseren Leistung mit einer höheren Spannung betrieben werden kann. Die bei brennbaren Staub-Gasgemischen auftretenden Probleme werden nicht erörtert.

Die Erfindung geht aus von einem Elektroabscheider der einleitend beschriebenen Art. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, die Abscheideleistung, also den Entstaubungsgrad eines derartigen Elektroabscheiders auch beim Durchsatz von brennbaren Staub-Gasgemischen bei vorgegebenem Bauvolumen merklich zu erhöhen.

ohne daß dadurch die Betriebssicherheit irgendwelche Einbußen erleidet

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß beim Abscheiden von brennbaren Stäuben der eine Bereich, in welchem die Beladung des a\ reinigenden Gemisches innerhalb der Explosionsgrenzen liegt, mit einer elektrischen Feldstärke betneben wird, die das Auftreten von Überschlägen ausschließt, und wenigstens ein in Strömungsrichtung folgender Abschnitt eines anderen Bereiches, in dem die Staubkonzentration unterhalb der Explosionsgrenzen liegt, mit einer elektrischen Feldstärke betrieben wird, hei welcher eine bestimmte Anzahl von Oberschlägen auftritt

Die Erfindung basiert somit auf der Überlegung, daß im Verlauf der Behandlung, die das Staub-Gasgemisch im Elektroabscheider erfährt die dabei eintretende Staubabscheidung an einer Grenze zu einer derartigen Verringerung des verbleibenden Staubgehaltes führt, daß eine Explosionsgefahr nicht mehr gegeben ist Bezüglich letzterer kann somit der Elektroabscheider in einen kritischen und einen unkritischen Bereich unterteilt werden. Dies sein an folgendem Beispiel erläutert, das sich auf einen Elektroabscheider zum Abscheiden von Braunkohlenstaub bezieht:

Auf der Rohgasseite, also der Eintrittsseite des Elektroabscheiders, ist mit Staubbeladungen mit 50—150 g/m³ (i.N.) Gas zu rechnen. Auf der Reingasseite, also der Austrittsseite, des Elektroabscheiders werden Staubgehalte von weniger als 100 mg/m³ (LN.) Gas gefordert. Beim Durchströmen des Elektroabscheiders wird der Staubgehalt vom Ausgangswert auf den Endwert verringert

Brennbare Stäube, in diesem Fall Braunkohlenstaub, werden auch durch die bereits erwähnten, ihnen eigenen Explosionsgrenzen charakterisiert. Die obere Explosionsgrenze liegt für Braunkohlenstaub bei 7000 g/m³ Luft (LN.), die untere bei 40 g/m³ Luft (i.N.). Oberhalb und unterhalb der Explosionsgrenzen ist keine Zündung des Gemisches möglich. Somit liegt der kritische Bereich bei der vorausgesetzten Annahme bei 150—40 g/m³ (LN.), der unterkritische bei 40 g/m³ bis 100 mg/m³ (i.N.). Aus Sicherheitsgründen wird man die Grenze von 40 g/m³ auf z. B. 30 g/m³ (LN.) verschieben.

Die Erfindung sieht auf der Grundlage des vorgenannten Beispiels vor, die Staubkonzentration des Gases in einem ersten Bereich des Elektroabscheiders, in welchem eine Zündung und somit eine Explosion des Gemisches möglich sind, bis unter die untere Explosionsgrenze zu verringern, wobei in diesem Bereich die übliche Betriebsweise mit einer elektrischen Feldstärke unterhalb der Überschlagsgrenze zur Anwendung kommt Im folgenden Bereich, in dem das Staub-Gasgemisch mit einer nicht mehr zündbaren und somit explosionsfähigen Zusammensetzung eintritt, kann dann mit einer elektrischen Feldstärke gefahren werden, bei welcher eine bestimmte Anzahl von Überschlagen pro Zeiteinheit auftritt.

Im ersten, dem kritischen Bereich kann die Abscheidung in üblicher Weise mit Konstantstromregelung

durchgeführt werden. In diesem Fall besteht die Möglichkeit in beiden Bereichen die gleichen Abscheiderelektroden zu verwenden; die Sprüheiektroden sind jedoch in einen oberen, unterkritischen und einen unteren, kritischen Bereich aufgeteilt Beide Bereiche sind gegeneinander isoliert Die zumeist verwendeten Halterahmen der Sprühelektroden des unteren Bereiches können in einfacher Weise mittels Isolatoren an den Halterahmen des oberen Bereiches aufgehängt werden.

Die Sprüheiektroden des oberen, unterkritischen Bereiches können von einer Gleichrichter-Trafo-Einheit über eine Überschlagsregelung gespeist werden. Beide Systeme arbeiten gegen dieselben Abscheiderelektroden und benutzen damit die gleiche Reinigungsvorrichtung.

Ein wesentlicher Vorteil der Lehre gemäß der Erfindung besteht darin, daß sie ohne großen Aufwand auch an bereits vorhandenen Elektroabscheidern verwirklicht werden kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 im Schema einen Längsschnitt durch einen Elektroabscheider,

Fig.2 die grafische Darstellung des Verlaufs der Staubabscheidung innerhalb des Elektroabscheiders.

Innerhalb eines nicht dargestellten Gehäuses sind in der üblichen Weise Sprühelektroden 12 und Abscheideelektroden 14 in bestimmten Abständen voneinander angeordnet. Die Sprühelektroden 12 sind dabei über die Höhe des Abscheiders, also quer zur Strömungsrichtung der zu reinigenden Gase, derart unterteilt, daß zwei Bereiche 12a und 12f> entstehen, die gegeneinander elektrisch isoliert sind. Die Abscheiderelektrode 4 hingegen erstrecken sich über die gesamte Höhe des Abscheiders.

Die Sprühelektroden 126 des unteren, kritischen Bereiches werden von einer Gleichrichter-Trafo-Einheit über eine Konstantstromregelung gespeist. Die Sprühelektroden des oberen, unterkritischen Bereiches werden von einer Gleichrichter-Trafo-Einheit über eine Überschlagsregelung gespeist. Die Sprühelektroden beider Bereiche 12a und i2b wirken mit denselben, durchgehenden Abscheiderelektroden 14 zusammen, so daß auch dieselben Reinigungsvorrichtungen verwpndet werden können, durch die der Staub von den Abscheiderelektroden 14 abgenommen wird.

Das zu reinigende Gas tritt in Richtung des Pfeiles 16 in den Abscheider ein. Das gereinigte Gas verläßt den Abscheider in Richtung des Pfeiles 18.

F i g. 2 der Zeichnung zeigt den Verlauf der Entstaubung bei einem Braunkohlen-Brüden-Gemisch, bei dem das Gemisch bei einem Anteil von etwa 160 g/m³ in den Abscheider eintritt. Bei Erreichen eines Staubgehaltes von 40 g/m³ wird die Grenze vom kritischen zum unterkritischen Bereich durchschritten, so daß der in F i g. 1 mit 12a bezeichnete Bereich unter Belassung eines gewissen Sicherheitsabstandes oberhalb der Linie 20 der F i g. 2 beginnen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektroabscheider zum Abscheiden von Stäuben aus Gasen, der in Strömungsrichtung in wenigstens zwei Bereiche unterteilt ist, wobei die elektrische Spannung des jeweils folgenden Bereiches höher liegt als die des jeweils vorangehenden Bereiches, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abscheiden von brennbaren Stäuben der eine Bereich (12b), in welchem die Beladung des zu reinigenden Gemisches innerhalb der Explosionsgrenzen liegt, mit einer elektrischen Feldstärke betrieben wird, die das Auftreten von Überschlagen ausschließt, und wenigstens ein in Strömungsrichtung folgender Abschnitt eines anderen Bereiches (12^, in dem die Staubkonzentration unterhalb der Explosionsgrenzen liegt, mit einer elektrischen Feldstärke betrieben wird, bei welcher eine bestimmte Anzahl von Überschlagen auftritt

2. Elektroabscheider nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß beide Abscheiderbereiche in einem Gehäuse angeordnet sind.

3. Elektroabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheiderelektroden (14) beide Bereiche durchsetzen.