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Commonwealth Scientific and
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Industrial Research Organization Limestone Avenue, Campbell 2601,
Australien Verfahren zum Filtern von Teilchen aus einem Gas mit elektrostatischer
Aufladung der Teilchen
Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Filtern von Teilchen aus einem Gas, wobei man das Gas durch einen Vorlader leitet,
der die Teilchen elektrostatisch auflädt, worauf man das Gas durch wenigstens ein
Tuchfilter (Gewebefilter) leitet. Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise,
aber nicht ausschließlich, bei Industrieanlagen verwendet, beispielsweise Schmelzvorrichtungen
für Blei. Derartige Anlagen haben normalerweise Filterhäuser, in denen die Abgase
durch mehrere tausend Gewebefilter gefiltert werden, um den Staub und die sonstigen
mitgeführten Teilchen herauszufiltern, so daß diese nicht mehr in die Atmosphäre
abgelassen werden.
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Seit vielen Jahren verwendet man hierzu Gewebe- oder Tuchfilter in
Beutelform. Derartige Filter werden nicht nur bei den erwähnten Anlagen, sondern
auch in Klimaanlagen eingesetzt, um die Luft staubfrei zu machen.
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Häufig arbeiten diese Filter zufriedenstellend. Sollen aber sehr stark
mit Teilchen beladene Gase gereinigt werden, so werden die Filter sehr schnell verstopft.
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Dadurch wiederum wird der Luftstrom durch die Filter gehindert und
der Druckgradient über die Filter wächst plötzlich an. Um die Filter wirksam zu
halten, muß bedeutend mehr Energie aufgewendet werden, um den verlangten Luftstrom
durch die Filter aufrechtzuerhalten.
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Auch müssen die Filter häufig gereinigt werden.
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Es ist bekannt, djaß der Wirkungsgrad derartiger Tuchfilter dadurch
verbessert werden kann, daß man die Staubteilchen kurz bevor sie den Filter erreichen
elektrostatisch auflädt und/oder indem man die Tuchfilter mit
einer
Hochspannung auflädt. Wenn die Staubteilchen elektrostatisch geladen sind, wobei
man eine Korona-Ladungstechnik anwendet, und zwar an oder in der Nähe des Eingangs
zu einem Filtersack, so übertragen die Teilchen ihre Ladung auf das Filter, wenn
sie die Gewebeoberfläche des Filters erreichen. Der Filterbeutel kann dann eine
Spannung von einigen Kilovolt erreichen. Unter diesen Bedingungen werden die Staubteilchen
an der stromauf gelegenen Oberfläche des Filterbeutels als poröser Kuchen abgeschieden.
Die Porosität dieses Kuchens ist so, daß das übliche Ansteigen des Druckgradienten
stark verringert wird. Die Kapazität des Filterbeutels wird also verbessert. Hierzu
vergleiche beispielsweise den Aufsatz von G.W. Penney, "Using electrostatic forces
to reduce pressure drop in fabric filters", Powder Technology, Band 18, 1977, Seiten
111 bis 116 oder auch den Aufsatz von G.E.R. Lamb und P. Constanza, "A lowenergy
electrified filter system", Filtration and Separation, Band 17, 1980, Seiten 319
bis 322.
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Filtert man in großem Maßstab in sogenannten Filterhäusern, so sind
aber die Kosten für die elektrostatische Korona-Aufladung der Staubteilchen bei
deren Eintritt in die Filterbeutel oder beim Anlegen der elektrostatischen Ladung
an die Filterbeutel sehr hoch. Insbesondere benötigt man einen hohen Kapitaleinsatz
für isolierte Ladungsgitter für die Korona-Ladetechnik. Auch sind die Betriebskosten
verhältnismäßig hoch.
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Die Aufladung der Teilchen, bevor diese die Filterbeutel oder das
Filterhaus erreichen (d.h. also das sogenannte Vorladen der Teilchen) wurde als
nutzlos betrachtet, weil die statische Aufladung der Teilchen verringert
werden
würde, bevor die Teilchen in die einzelnen Filterbeutel gelangen können. Daraus
würde sich ergeben, daß das Filtern nicht verbessert würde. Erfindungsgemäß wurde
aber festgestellt, daß diese Theorie nicht zutrifft.
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Wenn die Staubteilchen stromauf ihres Eintritts in ein Tuchfilter
geladen werden, so wird vielmehr das Filtern verbessert. Bei den meisten industriellen
Anwendungen ist es aber schwierig, die Staubteilchen zu laden. Beispielsweise ist
ein Vorladen einer Mischung aus Bleioxyd und Bleisulfid als Abgase einer Sinterfabrik
oder als Abgase eines Hochofens einer Bleischmelze keine Verbesserung der Filtrierung
der Gase. Mit der vorliegenden Erfindung wurde aber gefunden, daß durch Abänderung
der Bedingungen des Gases, bevor dieses in einen Vorlader eintritt, es möglich ist,
die Staubteilchen zu laden und somit auch den Wirkungsgrad des Filterns zu verbessern.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum
Filtern von Teilchen aus Gasen mit Hilfe eines Tuchfilters (Gewebefilters) vorzuschlagen,
welches sich durch eine fühlbare Verbesserung des Filterns auszeichnet.
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Der Kern der Erfindung besteht darin, daß das Vorladen der Staubteilchen
möglich ist, wenn die relative Feuchte des Gasstroms, der die Teilchen enthält,
bei wenigstens 5% liegt.
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Zur Lösung der angegebenen Aufgabe ist die Erfindung somit dadurch
gekennzeichnet, daß man die relative Feuchte des Gases vor dessen Einleitung in
den Vorlader auf wenigstens 5% hält oder anhebt.
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Die relative Feuchte des Gases liegt vorzugsweise im Bereich zwischen
5% bis etwa 45%.
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Die relative Feuchte des Gases kann dadurch angehoben werden, daß
Feuchtigkeit, beispielsweise Dampf, in das Gas injiziert wird, oder indem man die
Temperatur des Gases verringert.
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Sogar wenn das Gas eine relative Feuchte von wenigstens 5% hat, ist
es möglich, daß sich im Vorlader unter gewissen Bedingungen eine Korona-Entladung
(sogenannte back corona) ausbildet. Dies kann erfolgen, weil der Vorlader auch als
Vorfilter wirkt, wobei einige der geladenen Teilchen sich an dessen geerdeter Elektrode
abscheiden. Dieses als back corona bekanntes Phänomen kann innerhalb der Schicht
der Staubteilchen auftreten. Die back corona kann aber vermieden werden, wenn man
die geerdete Elektrode kühlt. Dadurch wird wahrscheinlich der Feuchtigkeitsgehalt
des Staubs, der an dieser Elektrode abgeschieden ist, erhöht. Der erhöhte Feuchtigkeitsgehalt
des Staubes verhindert wahrscheinlich das Entstehen der back corona.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert, aus denen sich weitere wichtige Merkmale ergeben. Es zeigt: Fig. 1 -
schematisch eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Versuchseinheit zur
Untersuchung des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig. 2 - eine Draufsicht auf Fig.
1;
Fig. 3 - ein Blockdiagramm, aus dem hervorgeht, wo der erfindungsgemäße
Versuchsaufbau nach Fig. 1 und 2 in eine Anlage zum Schmelzen von Blei eingebaut
wurde; Fig. 4 - ein Diagramm, wobei über der Zeit der Druckabfall an einem Tuchfilter
bei verschiedenen Versuchsbedingungen auf getragen ist; Fig. 5 - ähnliche Diagramme,
wobei die relative Feuchte des gefinterten Gases abgeändert wurde; Fig. 6 - weitere
Diagramme, aus denen das.Verhältnis zwischen der Masse an an einem - Filter abgeschiedenem
Staub und dem Druckabfall über dem Filter aufgetragen wurde, und zwar bei den Versuchen
nach Fig. 5; Fig. 7 - ähnliche Diagramme, wobei die Länge der Hochspannungselektrode
des Vorladers verringert wurde, so daß weniger Staub im Vorlader abgeschieden wurde.
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Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Versuchseinheit bestaht im wesentlichen
aus einem Filterhaus mit zwei Kammern, wobei sich in jeder Kammer vier Filterbeutel
10 aus Tuch oder Gewebe befinden. Diese acht Filterbeutel sind jeweils 1 Meter lang
und haben einen Durchmesser von 100 mm. Sie bestehen aus einem Polyestergewebe (2
x 1 Twill). Sie sind vertikal aufgehängt, wobei ihre offenen Enden in den Kammern
11, 12 des Filterhauses
nach unten weisen. Dies ist üblich. Auch
ist ein üblicher Schüttelmotor 13 vorgesehen, um die Filterbeutel in vorbestimmten
Zeitabständen zu schütteln, die zwischen 5 Minuten und 90 Minuten liegen können.
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Staubgeladenes Gas wird der Versuchseinheit durch eine Einlaßleitung
14 zugeführt, die von einem Ventil 15 gesteuert wird. Hinter dem Ventil gelangt
das Gas durch einen Abschnitt eines Rohres 16, der mit einem nicht gezeigten Heizgerät
versehen ist. Danach wird der Stromdurch ein Y-förmiges Verbindungsstück 17 in zwei
Gasströme unterteilt. Jeder Arm dieses Verbindungsstücks 17 führt zu einer vertikal
angeordneten, elektrostatischen Ladeeinheit 18, einem sogenannten Vorlader.
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Jeder Vorlader 18 weist eine Außenelektrode in Form eines leitenden
Rohres auf, das etwa 1 Meter lang ist und einen Innendurchmesser von 76,2 mm hat.
Ein Nickeldraht, der 1 Meter lang ist und der einen Durchmesser von 0,5 mm hat,
ist längs der Achse der rohrförmigen Elektrode durch zwei nicht gezeigte isolierte
Verbindungsstücke gehalten. Ein drittes isoliertes Verbindungsstück ist vorgesehen,
wodurch die wirksame Länge des Nickeldrahtes entweder auf 660 mm oder 340 mm eingestellt
werden kann. Ein Kasten 18A am unteren Ende des Vorladers 18 sammelt den Staub,
der innerhalb des Vorladers abgeschieden wurde. Beim periodischen Reinigen des Vorladers
wird der Staub dort ebenfalls entfernt.
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Um den Vorlader 18 zu aktivieren, wird die äußere, rohrförmige Elektrode
geerdet. Eine negative Hochspannung (etwa 20 Kilovolt) wird an den Nickeldraht angelegt.
Dem Aufsatz von M. Pauthenier und M. Moreau-Hanot, erschienen in J. Phyd. Radium,
Band 3, 1932, Seiten 590-597,
kann entnommen werden, daß Teilchen
in einem Gasstrom eine negative Ladung haben müssen, wenn sie durch einen Vorlader
der erwähnten Konstruktion hindurchgehen. Die Größe dieser negativen Ladung hängt
in erster Linie von der Stärke des elektrischen Ladungsfeldes und von der Oberfläche
der Teilchen ab. Einige der geladenen Teilchen werden zur Wand der rohrförmigen
Elektrode abgelenkt.
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Um einen übermäßigen Aufbau von Staub an der rohrförmigen Elektrode
zu verhindern, wird der Vorläder automatisch geklopft, wenn die Filterbeutel 10
geschüttelt werden.
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Das Gas am Ausgang der Vorlader 18 wird unmittelbar den jeweiligen
Kammern 11 bzw. 12 zugeleitet, wo es durch die Filterbeutel 10 hindurchgeht. Auslaßrohre
19, 20 der Kammern 11, 12 enthalten jeweils ein Servoventil 23 und eine Öffnungsplatte
22. Die Rohre 19, 20 vereinigen sich dann zu einem einzigen Auslaßrohr 21, welches
ein Servovnetil 24 enthält. Ein Gebläse 25, das von einem Gebläsemotor 25A angetrieben
wird und das Ventile 23, 24 enthält, steuert die Strömungsrate durch jede Kammer
11, 12. Das Gas wird schließlich über eine Abgasleitung 26 an die Atmosphäre abgegeben.
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Dadurch, daß zwei Kammern 11, 12 in identischen Gasströmungswegen
vorgesehen sind, wird ein Vergleich zwischen vorgeladenen Staubteilchen und ungeladenen
Staubteilchen möglich, indem man in jedem Gasströmungsweg entsprechende Messungen
durchführt, während aber nur ein Vorlader 18 in Betrieb ist. Der aktivierte Vorlader
kann auch geändert werden und der Versuch kann wiederholt werden, um die Resultate
noch besser vergleichen zu können.
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Die Figuren 1 und 2 zeigen zwar einen Rahmen 27 der Versuchsanordnung,
nicht aber die folgenden Merkmale:
a) Mittel, um das motorgetriebene
Ventil 24 am Einlaß der Gebläseeinheit 25 beim Reinigen der Filterbeutel 10 und
der Vorlader 18 automatisch zu schließen, nämlich um zu verhindern, daß beim Reinigen
das Gas durch die Einheit strömt, b) eine Heizeinrichtung in jeder Kammer 11, 12,
c) eine Leistungs-Regeleinrichtung, mit der die Leistung eingestellt wird, die den
Heizgeräten im Abschnitt 16 und in den Kammern 11, 12 zugeführt wird, d) eine Hochspannungsversorgung
für die Vorlader und e) Fühler für die Temperaturen, Drücke und Strömungsraten bei
verschiedenen Meßpunkten.
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Der beschriebene Versuchsaufbau wurde sowohl unter Laborbedingungen
wie auch bei einer kommerziellen Blei-Schmelzanlage eingesetzt.
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Unter Laborbedingungen wurden Proben von Staub aus einer Bleischmelzanlage
(eine Mischung von Bleioxyd und Bleisulfid) gemessen und derjenigen Luft injiziert,
die durch die Einlaßleitung 14 hindurchströmte. Dies erfolgte durch eine Vorrichtung
mit einem rotierenden Zylinder mit einer Rille an seiner Außenwand. Dreht sich der
Zylinder, so gelangt er durch eine vibrierende Schale mit dem Staub, wodurch sich
die Rille füllt. Überschüssiger Staub wird vom Zylinder abgewischt, bevor der Inhalt
der Rille in ein Vorratsgefäß eines Gebläses gegeben wird, welches den Staub in
die Einlaßleitung 14 injiziert.
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Figur 4 zeigt die Ergebnisse der Versuche, mit denen festgestellt
wurde, zu welcher Zeit der Druckabfall über
den Filterbeuteln wie
hoch war, und zwar anschließend an das Reinigen der Filter. In jedem Fall war die
Strömungsrate durch jede Kammer der Versuchseinheit dieselbe. Jeder angezeigte Meßpunkt
ist der mittlere Druckabfall, der während wenigstens zehn Filtrierungen und Reinigungszyklen
gemessen wurde. Die durch die Kreuze angegebenen Ergebnisse wurden erhalten, wenn
der Vor- -lader nicht aktiviert war. Die durch die Kreise angegebenen Ergebnisse
wurden erhalten, wenn der jeweilige Vorlader eingeschaltet war. Die am Nickeldraht
anliegende Spannung wurde dabei kurz unterhalb der Überschlagsspannung gehalten.
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Es ergibt sich, daß, wenn die Temperatur des in die Vorlader eintretenden
Gases 300C beträgt, und wenn die ' relative Feuchtigkeit über 5% liegt, daß dann
der Druckabfall mit einer viel niedrigeren Rate ansteigt als wenn die Vorlader nicht
eingeschaltet sind. Wenn die Gastemperatur am Einlaß zu den Vorladern gleich 600C
ist und wenn die relative Feuchtigkeit über 5% leigt, so ergibt sich immer noch
eine Verbesserung der Filterwirkung, wenn der Vorlader eingeschaltet ist. Bei einer
Gastemperatur von 900C am Einlaß es Vorladers und bei einer relativen Feuchtigkeit
von nur 2% ergibt sich aber keine Verbesserung in der Filterwirkung, wenn die Staubteilchen
vorgeladen sind.
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Figur 5 zeigt eine Wiederholung dieser Versuche,-wobei die Gastemperatur
am Einlaß der Vorlader (a) gleich 60"C ist und (b) gleich 900C. Hierbei wurde aber
Dampf in das Gas in der Einlaßleitung 14 injiziert, um die relative Feuchte zu erhöhen.
Die Ergebnisse zeigt Figur 5.
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Weitere Versuche ergaben, daß keine back corona, beruhend auf der
Ansammlung von Staub auf der rohrförmigen Elek-
trode des eingeschalteten
Vorladers, auftrat, wenn die Feuchte des Gases bei 60"C angehoben wurde. Back corona-Entladungen
traten bei bedeutend höheren Spannungen auf (etwa bei 18 Kilovolt anstatt 13 Kilovolt),
wenn die relative Feuchte des Gases bei 900C von 2% auf 6% angehoben wurde.
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Es wurde gefunden, daß bei diesen Untersuchungen ein wesentlicher
Anteil (bis zu 50%) des Staubes im Vorlader abgeschieden wurde, wenn dieser eingeschaltet
war. Die Vorlader wirken also als Vorfilter. Das Vorfiltern beeinflußt fühlbar den
Aufbau von Staub an den Filterbeuteln. Die Kurven nach Fig. 5 wurden daher neu gezeichnet,
um das Verhältnis zwischen der an den Filterbeuteln abgeschiedenen Staubmasse und
dem Druckabfall am Filter zu zeigen, und zwar sowohl ohne Vorladung der Staubteilchen
und mit deren Vorladung. Die Ergebnisse sind in Fig. 6 gezeigt. Daraus ergibt sich,
daß die Filterwirkung wesentlich verbessert wird, wenn das Gas eine Temperatur von
60"C hat und eine relative Feuchte von 15%. Der Effekt des Vorladens bei der verbesserten
Wirksamkeit des Filtrierens mit einem Gas von einer Temperatur von 90"C ist aber
weniger ausgeprägt als dies die Diagramme nach Fig. 5 vermuten lassen.
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Dann wurde die Länge des Vorladers auf 340 mm verkürzt und die Versuche
wurden mit einem Gas mit einer Temperatur von 600C und einer relativen Feuchte von
1-5% wiederholt. Es ergab sich, daß nur 12% Staub im eingeschalteten Vorlader abgeschieden
wurden. Dies ist in Fig. 7 gezeigt. Ähnliche Ergebnisse wie nach Fig. 7 wurden mit
einem Staubgas bei einer Temperatur von 1200C und einer relativen Feuchte von 6%
erhalten. Daraus ergibt sich, daß das Anwachsen des Druckabfalls an einem
Filterbeutel
fühlbar verringert werden kann, wenn die Staubteilchen vorgeladen sind, und zwar
ohne Abscheidung eines großen Betrages von Staub im Vorlader, vorausgesetzt die
relative Feuchte des staubigen Gases beträgt wenigstens 5%.
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Die folgende Tabelle faßt die Versuchsergebnisse zusammen, die mit
den Laboratoriumsaufbau nach Figur 1 und 2 erhalten wurden. Darin sind zwei berechnete
Quotienten -angegeben, die für die Wirksamkeit von Filtern wichtig sind. Der erste
Quotient ist das Verhältnis des Druckabfalls kurz vor dem Reinigen (4PT) mit Vorladung
geteilt durch diesen Wert ohne Vorladung. Dieser Quotient ist ein Maß für die tatsächliche
Verringerung des Druckabfalls, -hervorgerufen durch das Vorladen. Hierbei wird aber
der Vorfiltereffekt des Vorladers nicht berücksichtigt. Der zweite Quotient ist
der spezifische Staubkuchenwiderstand (K2), berechnet aus der Neigung des linearen
Teils des Druckabfalls, aufgetragen über dem Massenverhältnis für das Filter mit
Vorladung geteilt durch diesen Wert für das Filter ohne Vorladung. Dieser Quotient
quantifiziert die Änderung in der Staubkuchenstruktur, verursacht durch das Vorladen.
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Es ergibt sich, daß bei relativen Feuchten kleiner als 5%, K2 nicht
verringert wird, obgleich damit durch das Vorladen eine gewisse Verringerung im
Druckabfall erzielt werden kann. Dies zeigt an, daß die Verringerung im Druckabfall
lediglich auf dem Vorfiltereffekt des Vorladers beruht. Das Anwachsen in K2 mit
dem Vorladen bei diesen niedrigen relativen Feuchten kann auf dem bevorzugten Einfangen
großer Teilchen im Vorlader beruhen, wodurch ein Staubkuchen mit einer geringeren
mittleren Teilchengröße und einem höheren Strömungswiderstand erzeugt wird.
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Bei relativen Feuchtigkeiten größer als 5% ergibt sich eine Verringerung
sowohl des Druckabfalls wie auch des spezifischen Kuchenwiderstandes, wenn man vorlädt.
Dies zeigt an, daß die Teilchen wirksam geladen werden und daß ein poröserer Staubkuchen
auf dem Tuch ausgebildet wird.
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Tabelle Relative temperatur (APT)Vorlader (K2) Vorlader Feuchte %
OC (dPT) ohne (K2 Kontrolle Vorlader 2 90 1,02 3,5 90 0,62 1,02 5 60 0,65 1,12 6
90 0,58 0,63 6 120 0,54 0,42 15 60 0,45 0,38 19 60 0,42 0,25 40 30 0,42 0,65 Es
wurde dann der Versuchsaufbau nach Fig. 1 und 2 in eine Bleischmelzanlage eingebaut.
Dies zeigt Figur 3.
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Dort ist eine Sinteranlage 31 und ein Hochofen 32 vorgesehen. Deren
Abgase werden in einem Wassersprühturm 33 gekühlt, bevor die Abgase in ein Filterhaus
mit Tuchfiltern 34 kommen. Dort werden die Abgase von Staub und Rauch gereinigt.
Die gereinigten Abgase werden dann über einen Schornstein 36 von 270 m Höhe zur
Atmosphäre abgegeben, Zwischen dem Filterhaus und dem Schornstein ist noch ein Gebläse
vorgesehen.
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Die vorstehend beschriebene Versuchseinheit 30 wurde in die Anlage
eingebaut. Die Einlaßleitung 14 wurde dabei auf zwei Meter vergrößert, so daß sie
in die Mitte der Abgasleitung 35 hineinragte. Dort konnte sie eine representative
Probe der staubgeladenen Abgase entnehmen.
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Während der ersten drei Wochen der Versuchsphase wurde nur wenig Wasser
in den Kühlturm 33 eingespritzt (weniger als 1 1 pro Sekunde). Die Temperatur des
von der Versuchseinheit 30 entnommenen Gases war relativ hoch. Es ergab sich folglich
nur eine geringere Verbesserung im Wirkungsgrad der Filter in der Versuchseinheit
30. Es wurde vermutet, daß dies größtenteils auf den back corona-Effekt in den Vorladern
beruhte, und zwar als Folge der Schicht von Staubteilchen, die sich an den Wänden
der Vorlader aufgebaut hatte. Erfindungsgemäß wurde dies back corona-Problem erfolgreich
gelöst, wenn die geerdete, rohrförmige Außenelektrode der Vorlader gekühlt wurde.
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Dieses Abkühlen bewirkte ein entsprechendes Kühlen der Staubschicht,
die sich an der rohrförmigen Elektrode abgeschieden hatte. Das Kühlen der Staubschicht
vergrößerte die relative Feuchte in der Staubschickt. Dadurch wurde deren Widerstand
verringert und damit das Auftreten von back corona-Effekten. -Wenn die Außenelektrode
der Vorlader auf unterhalb 50°C gekühlt wurde, so ergab sich eine unmittelbare Verbesserung
im Wirkungsgrad des Filtersystems, wenn die Vorlader in Betrieb waren.
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Das Konzept, eine Elektrode zu kühlen, um die back corona-Effekte
zu kontrollieren, ist bereits bekannt.
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Vergleiche hierzu beispielsweise die US-PS 3 026 965 und den Aufsatz
von H.J. White in "Journal of the Air Pollution Control Association", Band 24, 1974,
S. 314-318.
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In neuerer Zeit haben M.D. Durham, C.A. Rinard, D.E.Rugg und L.E.
Sparks hierüber im "Journal of the Air Pollution Control Association", Band 32,
1982, S. 1132-1136 geschrieben. Sie zeigten, daß wassergekühlte Elektroden wirksam
den back corona-Effekt in einem Vorlader für einen elektrostatischen Abscheiden
kontrollieren können, der eingesetzt wurde, um Flugasche zu sammeln.
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Es wurden dann mehrere Versuche in der Anlage nach Fig. 3 ähnlich
dem Versuchsaufbau nach Fig. 1 und 2 durchgeführt, und zwar mit vergleichbaren Ergebnissen.
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Nachdem sich vergewissert hatte, daß das Vorladen der Teilchen im
staubbeladenen Gas eine wesentliche Verbesserung im Filterwirkungsgrad hervorrief,
wurden weitere Versuche bei konstantem Druckabfall an den Filterbeuteln in den Kammern
11, 12 der Versuchseinheit durchgeführt. Es wurde gefunden, daß am Anfang eines
Filterzyklus (d.h. unittelbar nachdem die Filterbeutel gereinigt worden waren) 47%
mehr Gas durch die Filterbeutel gingen, wenn der Vorlader aktiviert war als durch
die Filterbeutel hindurchgingen, wenn der Vorlader nicht eingeschaltet war. Am Ende
des Zyklus war die Volumendifferenz auf 80% angewachsen. Zusätzliche Messungen zeigten,
daß bei demselben Druckabfall das Einschalten des Vorladers die Wirkung hatte, daß
fühlbar mehr Gas und Staub verarbeitet wurden, als bei ausgeschaltetem Vorlader.
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Die Versuche bei konstantem Druckabfall wurden auch bei Gasgeschwindigkeiten
im Bereich zwischen 13 und 16 m/Sek.
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durchgeführt. (Strömungsgeschwindigkeiten in den Leitungen, die zum
Filterhaus bei üblichen Fabriken
führen, liegen im Bereich zwischen
10 und 15 m/Sek.) Unter diesen Bedingungen und mit einer relativen Feuchte im Bereich
zwischen 5% und 43% wurde der Wirkungsgrad der Filterbeutel fühlbar verbessert,
wenn ein Vorlader eingeschaltet war. Die Filterbeutel aus Polyester wurden durch
solche aus Acryl ersetzt, und zwar bei den Versuchen mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten.
Es ergab sich keine meßbare Verschlechterung bezüglich der Verbesserung des Wirkungsgrades
beim Einschalten des Vorladers, wenn das Gas eine relative Feuchte von wenigstens
5% hatte.
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Die wirtschaftlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben
sich insbesondere durch eine Betrachtung des Energieverbrauchs. Wenn die Versuchseinheit
(bei konstanten Strömungsraten) im Labor untersucht wurde, so ergab sich für einen
Filtrationszyklus. von 30 Minuten eine Verringerung im Energieverbrauch um 7,5 Watt/m2
Filtertuch, wenn die Staubteilchen vorgeladen wurden.
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Der Energieverbrauch wird berechnet durch Multiplizieren der Volumenströmungsrate
mit dem Druckabfall an den Filterbeuteln. Der Vorlader verbraucht zwischen 0,2 Watt
und 1,0 Watt/m2 Filtertuch. Es ergibt sich somit eine Verringerung des Energieverbrauchs
von bis zu 7,3 Watt/m2 Filtertuch bei Gasen mit einer relativen Feuchte größer als
5%, vorausgesetzt es gibt keine back corona-Erscheinungen. (Wenn es back corona-Erscheinungen
gibt, so können die wirtschaftlichen Vorteile vernachlässigt werden.) Bei den Versuchen
in der Schmelzanlage ergab sich unter konstanten Volumenströmungsraten eine Verringerung
im Energieverbrauch am Ende eines Filtrationszyklus bei
eingeschaltetem
Vorlader von etwa 6 Watt/m2 Filtertuch.
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Dies wurde bei einem Verbrauch der Vorlader von 0,2 bis 1,0 Watt/m2
Filtertuch erzielt. Bei einer kommerziellen Anlage mit Filterhaus werden mehrere
tausend Filterbeutel benötigt. Dort kann also bei Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ganz wesentlich Energie eingespart werden.