DE3408839A1

DE3408839A1 - Niederschlagselektrode fuer staubabscheider

Info

Publication number: DE3408839A1
Application number: DE19843408839
Authority: DE
Inventors: Helmut Gilles; Wilhelm 6000 Frankfurt Leußler
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1984-03-10
Filing date: 1984-03-10
Publication date: 1985-09-12
Also published as: PL252329A1; PL142618B2; DE3560151D1; DK165676B; ES295720U; DK109085A; SK154085A3; CZ154085A3; CZ278119B6; SK277841B6; IN163802B; AU3967985A; ZA851762B; AU566632B2; ES295720Y; EP0155713A1; JPS60206457A; DK165676C; US4614526A; CA1259040A

Description

METALLGESELLSCHAFT AG ) 8. März 1984 Reuterweg 14 * * MLK/θΚϋ (1592P)

6000 Frankfurt/Main 1
Prov.Nr. 9170 L

Niederschlagselektrode für Staubabscheider

Die Erfindung betrifft eine Niederschlagselektrode für vertikale Anordnung in horizontal durchströmten elektrostatischen Staubabscheidern, bestehend in wesentlichen aus einer Mehrzahl profilierter, an der Dachkonstruktion aufgehängter und an den vertikalen Längsrändern miteinander verhakter Blechstreifen und wenigstens einer unteren Querverbindung, wobei je zwei benachbarte Niederschlagselektroden eine Gasgasse mit darin mittig angeordneten Sprühelektroden bilden.

Derartige Niederschlagselektroden sind für trocken arbeitende elektrostatische Staubabscheider bekannt. Sie weisen häufig wechselseitig und symmetrisch angeordnete Staubfangräume auf (vergl. DE-AS 11 07 203, DE-GM 18 48 928) und sind vielfach an den vertikalen Längsrändern so ausgebildet, daß zwei aufeinanderfolgende Blechstreifen miteinander verhakt werden können (vergl. DE-OS 17 71 478, DE-GM 0.8 51 222, DE-GM 18 69 720, AT-PS 277 400, CH-PS 486 920). Darüber hinaus sind die bekannten Niederschlagselektroden am unteren Ende zum Teil direkt kraftschlüssig an dem Klopfgestänge zu befestigen (DE-GM 18 51 222), das damit gleichzeitig als Querverbindung dient.

Die bekannten Niederschlagselektroden weisen jedoch noch verschiedene Nachteile auf. So müssen beispielsweise bei

den Niederschlagselektroden der DE-AS 11 07 203 jeweils zwei profilierte Blechstreifen durch Schweißen miteinander verbunden werden, was zu einem Verziehen der kaltprofilierten Blechstreifen führt und insbesondere bei sehr großen Streifenlängen Maßabweichungen mit sich bringt, die im Hinblick auf die Einhaltung genauer Abstände zu den Sprühelektroden nicht toleriert werden können. Außerdem wird es bei diesen bekannten Niederschlagselektroden als nachteilig angesehen, daß den Sprühelektroden jeweils nur einseitig Staubfangräume gegenüberstehen, so daß diese zweckmäßigerweise auch nur einseitig mit Sprühspitzen versehen sind. Die Niederschlagselektrodenflächen, denen keine Sprühspitze gegenübersteht, sind daher für die Staubabscheidung weniger effizient und verursachen beim Abreinigen der Niederschlagselektroden durch Klopfschläge ein erhebliches Wiederaufwirbeln des bereits abgeschiedenen Staubes, der dann zum großen Teil mit dem Gasstrom ausgetragen wird und den Wirkungsgrad des Staubabscheiders beeinträchtigt. Hinzu kommt, daß wegen der erforderlichen genauen Ausrichtung der Sprühspitzen auf die Staubfangräume bei der Montage sehr sorgfältig vorgegangen werden muß, weil bei falscher Ausrichtung der Sprühspitzen die Abscheideleistung zwangsläufig auf einen Bruchteil der normalen Leistung absinkt.

Bei der Niederschlagselektrode gemäß DE-GM 18 48 928 werden zwar schon einige der vorgeschilderten Nachteile vermieden, jedoch können auch hier zwei aufeinanderfolgende Elektrodenstreifen nicht einfach durch Verhaken verbunden werden. Die Ausbildung des Profils erlaubt auch keine direkte kraftschlüssige Verbindung mit dem Klopfgestänge. Schließlich sind die Staubfangräume im Verhältnis zu ihrer Breite nur sehr flach ausgebildet, so daß beim Klopfschlag die Gefahr besteht, daß ein Großteil des bereits abgeschiedenen Staubes wieder aufgewirbelt und durch den Gasstrom mitgerissen wird. Dies wirkt sich insbesondere bei

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den letzten Elektrodenstreifen eines Staubabscheiders aus, weil nachfolgend keine Abscheidemöglichkeit mehr besteht und somit der Staubgehalt im Reingas erhöht wird.

Für die Niederschlagselektroden nach der DE-OS 17 71 478 treffen die meisten der genannten Nachteile ebenfalls zu. Besonders ungünstig wirkt sich hier aus, daß an einem Blechstreifen jeweils nur ein Staubfangraum ausgebildet ist und die Verhakung an den vertikalen Längsrändern nur ausführbar ist, wenn die Profilierung in diesem Bereich mit sehr engen Fertigungstoleranzen ausgeführt wird, was bei den heute üblichen, bis zu 15 m langen Blechstreifen kaum realisierbar ist. Die Folge sind Schwierigkeiten bei der Montage, die nur mit erhöhtem Aufwand und vielfach nur mit unbefriedigendem Ergebnis überwunden werden können.

Bei den Niederschlagselektroden nach DE-GM 18 51 222, DE-GM 18 69 720 und AT-PS 277 400 wird als Hauptnachteil die starke Verformung des Materials bei der Profilierung angegesehen. Hierbei lassen sich Materialverfestigungen nicht vermeiden, die im Dauerbetrieb zu Rißbildungen infolge dynamischer Beanspruchung durch die Klopfschläge bei der Abreinigung führen. Die Elektrodenstreifen nach den genannten Druckschriften lassen sich zwar am unteren Ende mit dem Klopfgestänge kraftschlüssig verbinden (wie in DE-GM 18 51 222 dargestellt), die Verbindung der einzelnen Elektrodenstreifen an den vertikalen Längsrändern durch Verhakung ist für Dauerbetrieb mit Temperaturschwankungen aber nicht ausreichend, insbesondere bei den heute üblichen großen Elektrodenlängen.

Es besteht somit die Aufgabe, bei einer gattungsmäßigen Niederschlagselektrode die genannten Nachteile zu vermeiden und eine Querschnittsform für die Blechstreifen zu

entwickeln, die mit hoher Maßgenauigkeit leicht zu profilieren ist, bei der je nach Einlaufbreite der Blechstreifen bzw. der Profilieranlage beliebig viele staubfangräume aneinander gereiht werden können, die eine optimale elektrische Feldverteilung ermöglicht und außerdem eine sichere Verhakung an den vertikalen Längsrändern erlaubt. Ferner sollen die Elektroden für große Gasgassenabstände und Feldhöhen bis zu 15 m und mehr einsetzbar sein, eine hohe Quer- und Längssteifigkeit aufweisen und eine problemlose schnelle Montage erlauben. Schließlich sollen die einzelnen Blechstreifen - wie bereits bekannt - am unteren Ende direkt starr und kraftschlüssig mit dem Klopfgestänge verbunden werden können, wirksame Staubfangräume aufweisen und in ihrer Form auf die Anforderungen der Strömungstechnik, der opitmalen Feldlinienverteilung und ties Schwingungsverhaltens beim Abreinigen abgestimmt sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Niederschlagselektrode der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die einzelnen Blechstreifen zur Ausbildung von Staubfangräumen einen im wesentlichen flach-zickzack-förmig profilierten Querschnitt aufweisen, bei dem zwischen den in wechselnder Richtung zur Gasströmungsrichtung schräg angestellten Abschnitten parallel zur Gasströmungsrichtung verlaufende Abschnitte vorgesehen sind, die randseitigen Abschnitte ebenfalls parallel zur Gasströmungsrichtung verlaufen und letztere endseitig zur Ausbildung ü-förmiger Verhakungsstreifen um 180° umgekantet sind.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind den Unteransprüchen 2 bis 11 zu entnehmen.

Der Trend beim Bau trockenarbeitender elektrostatischer Staubabscheider geht in Richtung größerer Gassenabstände, d.h. zu Abständen zwischen den Mittellinien zweiter benachbarter Niederschlagselektroden von 500 mm und mehr,

während die Gassenabstände bisher im Bereich von 200 bis 300 mm lagen. Durch die Verfeuerung schwefelarmer und minderwertiger Kohlesorten, entstehen bei Kraftwerkseinheiten bis 700 MW und darüber hochohmige Flugaschen, die sich nur sehr schwer abscheiden lassen und auf den Niederschlagselektroden eine Art Isolierschicht bilden, die zu den bekannten Rücksprüherscheinungen führt und damit den Abscheidegrad negativ beeinflußt.

Diese Phänomen kann durch größere Gassenabstände nahezu vollständig unterdrückt werden, wobei jedoch die Niederschlagselektroden durch entsprechend hohe Intensität der Klopfschläge möglichst belagfrei abgereinigt werden müssen. Dazu ist eine direkte starre und kraftschlüssige Verbindung der einzelnen Blechstreifen der Niederschlagselektroden mit dem Klopfgestänge am unteren Ende erforderlich. Auch muß die Auflagefläche der Blechstreifen am Klopfgestänge ausreichend groß bemessen sein, um Klopfschläge genügender Intensität auf die Niederschlagselektroden übertragen zu können. Weiterhin müssen die Staubfangräume in Abhängigkeit von der Gasgassenbreite ausreichend tief ausgebildet sein, um ein Wiederaufwirbeln des Staubes weitestgehend zu vermeiden. Darüber hinaus soll die elektrische Feldverteilung möglichst homogen und gleichmäßig sein, um eine möglichst hohe Betriebsspannung erreichen zu können, wodurch der Abscheidegrad eines elektrostatischen Staubabscheiders im wesentlichen bestimmt ist. An Stellen hoher Felddichte treten bevorzugt elektrische Überschläge auf, wodurch die Betriebsspannung begrenzt und der Abscheidegrad vermindert wird.

Bedingt durch die immer größer werdende Kapazität der zu entstaubenden Anlagen, müssen auch immer größere elektrostatische Staubabscheider eingesetzt werden. So sind Längen der Niederschlagselektroden von 15 m und mehr heute

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üblich. Infolge ihrer Länge neigen die Blechstreifen jedoch zu vom Gasstrom angeregten Eigenschwingungen, was nur durch eine ausreichende Verhakung an den vertikalen Längsrändern verhindert werden kann. Auch begrenzte lokale Erhitzungen z.B. durch Glimmfeuer können zu Verformungen führen, die durch die Randverhakung ebenfalls verhindert oder zumindest in Grenzen gehalten werden muß. Schließlich ist es wichtig, daß die einzelnen Blechstreifen eng aufeinanderliegend stapelbar sind, um günstige Verpackungs-, Lager- und Transportkosten zu erzielen.

überraschenderweise wurde gefunden, daß mit der erfindungsgemäßen Profilgebung der Blechstreifen für Niederschlagselektroden alle genannten Anforderungen erfüllt werden können, ohne daß für die Profilgebung ein außergewöhnlich hoher Aufwand erforderlich war. Die erfindungsgemäße Querschnittsform einschließlich der in den Unteansprüchen genannten Beziehungen zwischen den charakteristischen Maßen der Blechstreifen, haben im Versuchsbetrieb alle Erwartungen bezüglich Abscheideleistung und Betriebssicherheit erfüllt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand des in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Figur 1 zeigt einen horizontalen Teilschnitt durch zwei benachbarte Niederschlagselektroden.

Figur 2 zeigt den unteren Teil einer Niederschlagselektrode in der Seitenansicht.

Figur 3 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Teil des Querschnitts eines einzelnen Blechstreifens.

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Xn Figur 1 ist ein Teil einer Gasgasse eines Staubabscheiders dargestellt, die durch zwei benachbarte Niederschlagselektroden gebildet wird* Die Mittelebene der Niederschlagselektroden sind mit 4 bezeichnet. A'quidistant zu diesen Mittelebenen 4 sind Sprühelektroden 15 in der Mitte der Gasgasse angeordnet. Die einzelnen Niederschlagselektroden bestehen aus profilierten Blechstreifen 5, bei denen alternierend Staubfangräume 2 ausgebildet sind. Die einzelnen Blechstreifen 5 sind an ihren vertikalen Längsrändern 9 miteinander verhakt und bei 19 mit der unteren Querverbindung 18 kraftschlüssig verbunden. Die untere Querverbindung 18 stellt gleichzeitig das Klopfgestänge dar, an dem der Amboß 16 befestigt ist. Mit den Pfeilen 17 ist die Richtung der Klopfschlage angedeutet, während der Pfeil 20 die Gasströmungsrichtung angibt.

Für die konkrete Ausbildung der Profilierung der Blechstreifen 5 wird gemäß den Unteransprüchen auf bestimmte * charakteristische Maße Bezug genommen. Der senkrechte Abstand 1 zwischen den parallel zur Gasströmungsrichtung 20 verlaufenden Abschnitten 14 (vergl. Figur 3) oder mit anderen Worten die Tiefe des Staubfangraumes beträgt zweckmäßigerweise 8 bis 13 % des Mittenabstandes 3 zwischen zwei benachbarten Niederschlagselektrodenwänden. Der Mittenabstand 6 zweier aufeinanderfolgender gleichsinniger Profilierungen beträgt vorteilhafterweise 40 bis 70 % des Mittenabstandes 3 zwischen zwei benachbarten Niederschlagselektrodenwänden. Ferner ist es günstig, wenn die zwischen zwei schräg angestellten Abschnitten 13 liegenden parallelen Abschnitte 14 eine Breite 7 von 8 bis 13 % des Mittenabstandes 6 zweier aufeinanderfolgender gleichsinniger Profilierungen aufweisen. Der Winkel 12 zwischen den schräg gestellten Abschnitten 13 der Blechstreifen 5 und den parallelen Abschnitten 14,14a soll mindestens 150° betragen. Der Zwischenraum 8 bei der end-

seitigen 180°-ümkantung entspricht zweckmaBigerweise der vier- bis fünffachen Dicke 10 des Blechstreifens 5. Eine wirksame Verhakung der vertikalen Längsränder wird erreicht, wenn die Außenlänge 11 der 180°-Umkantung etwa 1 bis 1,2 χ so groß ist, wie die Breite 7 der parallelen Ab schnitte 14. Alle genannten Maßverhältnisse ergeben sich aus Figur 1 in Verbindung mit Figur 3.

Figur 1 zeigt darüber hinaus, daß bei benachbarten Nieder schlagselektrodenwänden die Profilierungen der Blechstrei fen 5 spiegelbildlich gegenüberliegend angeordnet sind, daß jeweils im Bereich der größten Abstände zweier benach barter profilierter Blechstreifen 5 in der geometrischen und elektrischen Mitte eine Sprühelektrode 15 angeordnet ist und daß die schräg angestellten Abschnitte 13 benachbarter Niederschlagselektrodenwände tangential zu einem Kreis um die Sprühelektrode 15 als Mittelpunkt verlaufen.

Figur 2 zeigt in der Seitenansicht wie die einzelnen Blechstreifen 15 bei 19 mit der unteren Querverbindung verbunden sind, die gleichzeitig den Amboß 16 für die in Richtung 17 geführten Klopfschlage trägt. Untere Querverbindung 18 und Klopfgestänge sind damit identisch.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Niederschlagselektrode für vertikale Anordnung in horizontal durchströmten elektrostatischen Staubabscheidern, bestehend im wesentlichen aus einer Mehrzahl profilierter, an der Dachkonstruktion aufgehängter und an den vertikalen Längsrändern miteinander verhakter Blechstreifen und wenigstens einer unteren Querverbindung, wobei je zwei benachbarte Niederschlagselektroden eine Gasgasse mit darin mittig angeordneten Sprühelektroden bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Blechstreifen (5) zur Ausbildung von Staubfangräumen (2) einen im wesentlichen flach-zickzack-förmig profilierten Querschnitt aufweisen, bei dem zwischen den in wechselnder Richtung zur Gasströmungsrichtung (20) schräg angestellten Abschnitten (13) parallel zur Gasströmungsrichtung (20) verlaufende Abschnitte (14) vorgesehen sind, die randseitigen Abschnitte (14a) ebenfalls parallel zur Gasströmungsrichtung (20) verlaufen und letztere endseitlg zur Ausbildung ü-förmiger Verhakungsstreifen (8,9) um 180° umgekantet sind.

2. Niederschlagselektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (12) zwischen den schräg gestellten Abschnitten (13) der Blechstreifen (5) und den parallelen Abschnitten (14,14a) mindestens 150° beträgt.

3. Niederschlagselektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der senkrechte Abstand (1)

zwischen den parallel zur Gasströmungsrichtung (20) verlaufenden Abschnitten (14) 8 bis 13 % des Mittenabstandes (3) zwischen zwei benachbarten Niederschlagselektrodenwänden beträgt.

4. Niederschlagselektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittenabstand (6) zweier aufeinanderfolgender gleichsinniger Profilierungen 40 bis 70 % des Mittenabstandes (3) zwischen zwei benachbarten Niederschlagselektrodenwänden beträgt.

5. Niederschlagselektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen zwei schräg angestellten Abschnitten (13) liegenden parallelen Abschnitten (14) eine Breite (7) von 8 bis 13 % des Mittenabstandes (6) zweier aufeinanderfolgender gleichsinniger Profilierungen aufweisen.

6. Niederschlagselektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (8) bei der endseitigen 180°-ümkantung etwa der vier- bis fünffachen Dicke (10) des Blechstreifens (5)

entspricht.

7. Niederschlagselektrode nach einem der Ansprüche 1

bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenlänge (11) der 180°-Umkantung etwa 1 bis 1,2 χ so groß ist, wie die Breite (7) der parallelen Abschnitte (14).

8. Niederschlagselektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechstreifen (5) im Bereich der parallelen Abschnitte (14) bei (19) mit der unteren Querverbindung (18) verbunden sind.

9. Anordnung benachbarter Niederschlagselektroden nach einem der Ansprüche 1 bis 8/ dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierungen der Blechstreifen (5) benachbarter Niederschlagselektrodenwände sich spiegelbildlich gegenüberliegen.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß sich jeweils im Bereich der größten Abstände zweier benachbarter profilierter Blechstreifen (5) in der geometrischen und elektrischen Mitte eine Sprühelektrode (15) befindet.

11. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die schräg angestellten Abschnitte (13) benachbarter Niederschlagselektrodenwände tangential zu einem Kreis um die Sprühelektrode (15) als Mittelpunkt verlaufen.