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Verfahren zum Abscheiden von Schwebekörpern aus Gasen mittels hochgespannter
Elektrizität. Bei der elektrischen Gasreinigung ist es bekannt, nichtsprühendem
Elektroden, auf welchen sich der Staub niederschlägt (Niederschlagselektroden),
sprühende Elektroden (Ausströinerelektroden) gegenüberzustellen, von welchen die
die Iionisierung des Gasstromes bewirkende Glimm- oder Büschelentladung ausgeht.
Derartige Sprühelektroden können entweder aus Metallkörpern (Stäben, Platten, Ketten,
Drahtseilen, Drahtgeflechten, Drahtsieben o. dgl.) bestehen, welche mit metallischen
Spitzen besetzt sind, oder aber dadurch hergestellt werden, daß ein Metallkörper
mit flaumartigem, faserigem 1laterial, .beispielsweise Baumwolle, Asbest o. dgl.,
bedeckt wird. Es ist auch vorgeschlagen worden, Elektroden dadurch sprühend zu machen,
daß man sie mit Stoffen von unregelmäßiger, poröser, rauher Oberfläche, wie z. B.
koksartigen Gebilden, überzieht. Die Sprühwirkung geht in allen diesen Fällen von
den metallischen Spitzen oder von den feinen Haaren des faserigen Materials oder
den spitzen Vorsprüngen der rauhen Gebilde aus. Es ist ferner bekannt, Sprühelektroden
in Form eines hinreichend dünnen glatten Drahtes o. dgl. zu vertuenden, wobei eine
gleichmäßige Sprühwirkung über die ganze Fläche des Drahtes infolge seines geringen
Durchmessers erzielt wird. Je größer man nun den Durchmesser des glatten Drahtes
wählt, desto schwächer werden bei gleichbleibender Spannung naturgemäß die davon
ausgehenden Spriihentladungen. Wird. der Durchmesser des glatten Drahtes und damit
seine Elektrizität aussträmnende Oberfläche über ein gewisses -1laß vergrößert,
so wird bei einer bestimmten Spannung die Elektrizitätsausströmung so schwach, daß
sie für die Aufladung .und Niederschlagung von Schwebekörpern aus Gasen praktisch
nicht mehr verwendbar ist. Durch Erhöhung der Spannung kann man in diesem Falle
die Elektrizitätsausströmung zwar wieder verstärken, doch stehen einer unbegrenzten
Erhöhung der Betriebsspannung erhebliche praktische Schwierigkeiten entgegen. Man
war bisher der Meinung, daß mit Rücksicht auf die notwendige Begrenzung der Spannungshöhe
die Grenze, bis zu welches man den Durchmesser des Drahtes erhöhen kann, etwa dort
liegt, wo,die Biegsamkeit -des Drahtes aufhört, wo also der Draht in einen surren
Körper (Stab) übergeht. Derartige starre, im wesentlichen glatte, großflächige Körper
konnten also nach den bisherigen Erfahrungen an sich nicht als Sprühelektroden bei
der elektrischen Gasreinigung gelten.
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Vorliegende Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß manche Staubarten
oder Flüssigkeiten, welche in Industriegasen als Schwebekörper verteilt sind, eine
bedeutende Herabsetzung des Entladepotentials an großflächigen Elektroden hervorrufen
an Stellen, an denen sie mit solchen locker in Berührung treten. Mittels dieser
Herabsetzung des Entladepotentials gelingt es, an Stelle von verhältnismäßig .kleinflächigen
oder dünnen und daher empfindlichen Ausströmern, Elektroden
aus
leitendem Material,. insbesondere Stäbe, mit glatter Oberfläche von bedeutenden
O.uerdimemsionen als Ausströmer zu verwenjen und trotzdem eine gleichmäßige Sprühentladung
über die gesamte Oberfläche des Ausströmers zu erzielen.
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Bei den bisherigen Vorrichtungen zur Ausscheidung von Schwehekörpern
aus Gasen verwendete man so kleinflächige Ausströmer und wählte so große Entfernungen
von den entgegengesetztpoligen Elektroden, daß das Potential der gleichmäßigen Sprühentladung
der Ausströmer im schwebekörperfreien Zustand tiefer liegt, als die Disruptivspannung
zwischen den entgegengesetztpoligen Elektrod-n beträgt. Anders wäre ein Sprühen
der Ausströmer nicht zu erreichen gewesen.
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Im Gegensatz dazu wird .bei der Erfinduing Anordnung (Stellung und
Abstand zueinander) und Form der gegenpoligen Elektroden sc, gewählt, daß das '-\Iinimump.otential
der gleichmäßigem Sprühentladung des nackten, d. h. schwebekörperfreien Aus strömers
höher liegt als die @Funkenäpannung zwischen, den entgegengesetztp.oligen, zueinander
gehörigen Elektroden. Um dabei ein regelmäßiges Arbeiten der Einrichtung, also eine
Sprühwirkung zu erzielen, werden die Ausströmerelektroden der Erfindung gemäß mit
Schwebekörpern derart bedeckt gehalten, daß eine Erniedrigung der Sprühentladespannung
eintritt, d. h. die Disruptivfunkenspannung der gegenpoligen Elektroden bei gleichmäßiger
Sprühentladung der Schwebekörperhülle. der Ausströmer unterschritten bleibt. Durch
diese Herabsetzung des Potentials der gleichmäßigen Sprühentladung der Ausströmer
unter das Funkenpotential der Elektroden mittels der Schwebekörperablagerung auf
den Ausströmern wird die Ursache der ungenügenden Sprühwirkung der Ausströmer beseitigt.
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Von wesentlicher Bedeutung für die Erfindung ist die Erkenntnis, daß
unter dem Einfluß von Hochspannungsentladungen diejenigen Stellen der Entladeelektrode,
an welchen die Entladung stattfindet, in ihrer unmittelbarenUmgebungiStaub aus staubihaltigem
Gasen in dcdhärenter Form auf ihrer Oberfläche abscheiden. Dieser Staub begünstigt
die Entladung durch Herabsetzung des Entladepotentials. Ferner hat sich gezeigt,
daß an Stellen, wo die Entladung zu stark einsetzt, diese Abscheidung von Staub
so lange in verstärktem Maße stattfindet, bis durch Anwachsen des Entladewiderstandes
die übermäßige lokale Stromdichte wieder verringert wird. Auf diese Weise findet
selbsttätig eine Regulierung der von einer gutleitenden Stelle des Ausströmers ausgehenden
Entladungsstromdichte bis zur praktisch völligen Gleichmäßigkeit der Sprühentladung
über die genannte Oberfläche des Ausströmers statt unter Bedingungen, die einen
erheblichen einseitigen Staubansatz durch andere Umstände, z. B. Schwerewirkung,
nicht zulassen.
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Die Sprühwirkung ist am kräftigstem, wenn die niedergeschlagenen Schwebekörper
eine gute Leitfähigkeit für die Elektrizität besitzen. Sie tritt aber auch in hinreichendem
Maße selbst bei schlechtleitenden oder solchen Schwebekörpern auf, die nicht genügende
leitende Mengen enthalten, vermutlich weil diese Staubarten sich an der Ausströmerelektrode
erhitzen und dadurch leitfähiger werden oder weil der Staub durch die in den Gasen
in der Regel enthaltene Feuchtigkeit und Elektrolvte (Salze) die erforderliche Leitfähigkeit
erhält. Gegebenenfalls .bringt man in diesem Falle die Ausströmerelektrode, ehe
das zu reinigende Gas den Apparat durchströmt, erst in einen Formierungsraum, in
welchen gutleitende und geeignete Staube enthalten sind, und richtet sie hier für
eine gleichmäßige Sprühentladung her.
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Wenn nötig, kann man dem Gasstrom zu Beginn des Betriebes oder von
Zeit zu Zeit währenddes Betridbes einen mutleitenden und haftenden Staub, z. B.
Ruß, einverleiben, welcher sich an der Ausströmerelektrode festsetzt. Ist anderseits
bei den im Gase vorhandenen Schwebekörpern ein zu starkes Anhaften oder eine zu
große Leitfähigkeit zu beobachten, so setzt .man etwas fein verteilten Kalkstaub
o. dgl. zu, um die richtige Zusammensetzung des Elektrodenüberzuges zu erhalten.
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Sind in dem zu reinigenden Gasstrome Schwebekörper enthalten, welche
für die Sprühwirkung schädlich wirken, wie z. B. Tröpfchen, so kann man die Ausströmer
gegen die Einwirkung solcher Schädlinge durch Umhüllung mit einer Schutzschicht
(vgl. Patentschrift 27709i schützen oder Staubarten hinzufügen, die jene schädliche
Wirkung aufheben.
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Wie ersichtlich, harndelt es sich bei der Erfindung um eine Art »Formierung«
verhältnismäßig großflächiger Elektroden mittels der Schwebeteilchen. Diese Formierung
läßt sich unter Umständen schon durch einfache Berührung der Elektroden mit dem
staubführenden Gasstrom durchführen, ohne daß diese unter Spannung stehen. Vorteilhafter
und schneller geht die Formierung vor sich, wenn die Berührung der Ausströmerelektroden
mit dem staubführenden Gasstrom unter Spannung stattfindet. In diesem Falle läßt
man einen erheblichen Teil der Oberfläche des Ausströmers -mit einer dünnen Schicht
des betreffenden Staubes sich bedecken und stellt den elektrischen Strom auf eine
solche Spannung ein, daß zunächst nur an den mit Staub bedeckten Stellen eine Sprühentladung
erfolgt.
Die Spannung wird dann soweit nach aufwärts @ger%gelt,
bis eine .Diisruptiventladung eben noch nicht einsetzt. Unter Einwirkung des elektrischen
Stromes schreitet alsdann die Bildung einer Staubschicht in solchem Maße fort, daß
bei geeigneter Einregulierung der Spannung allmählich die ganze Oberfläche der Elektrode
ein gleichförmiges Sprühen zeigt.
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Man hat schon vorgeschlagen, Drahtelektroden, welche bereits an .und
für sich zur Sprühentladung geeignet sind, mit Flüssigkeit zu berieseln in der Absicht,
sie von klebrigem Staub und Flüssigkeitsteilchen frei zu halten. Gemäß der Erfindung
können auch Flüssigkeitsteilchen, insbesondere gutleitende, wie z. B. Teer, mit
welchen der Gasstrom beladen ist, auf den zur Erzeugung einer genügenden Sprühwirkung
an sich .ungeeigneten sta!bartigen Elektroden niedergeschlagen werden, um diese
zu wirksamen Sprühelektroden zu machen oder wenigstens vorzubereiten.
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Für die Erfindung wählt man Ausströmer in Verbindung mit solchen Formen,
Abständen und Anordnungen der gegenpoligen Elektroden, daß, solange nur schwehekörperfreies
Gas bei der Reinigungstemperatur den Raum erfüllt, keine gleichmäßige Sprühentladung
selbst bei Steigerung der Spannung über die Disruptivgrenze hinaus eintritt, daß
dagegen eine solche Sprühentladung an Stellen erfolgt, bei welchen die Elektroden
mit der im Roh-,rase enthaltenen Staubart in geeigneter Stärke bedeckt wird. Als
zweckmäßige Ausströmerform kommen insbesondere zylindrische Stäbe oder Rohre, die
etwa in Form eines Parallelrostes rahmenförmig zusammengefaßt sind, in Betracht.
Bei der Anordnung der Ausströmer ist auf eine gleichmäßige Ablagerung des Staubes
zu achten, beispielsweise sind senkrecht verlaufende, stabförznige Ausströrner vorteilhafter
als solche in liegender Anordnung.