DE3501155C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf bandförmige, in Rahmen gespannte Sprühelektroden für trocken arbeitende Elektro­ abscheider zur Abscheidung pyrophorer Stäube aus Gasen bei einer Temperatur von 150 bis 250°C.

Bei trocken arbeitenden Elektroabscheidern für die Reini­ gung von Konvertergasen sind häufig Betriebsunterbrechun­ gen erforderlich, weil die Sprühelektroden infolge Verzun­ derung verhältnismäßig häufig ausfallen, obwohl die Gas­ temperatur üblicherweise 150 bis 250°C nicht übersteigt. Untersuchungen haben gezeigt, daß dies auf Glimmbrände des abgelagerten pyrophoren Staubes zurückzuführen ist, wobei an den Elektroden Temperaturen von über 600°C auftreten können. Die Verzunderung führt vor allem deswegen so schnell zu einem Ausfall der Sprühelektroden, weil die sich primär bildenden Oxidschichten keine Schutzwirkung entfalten können, da sie bei der periodischen Abreinigung der Elektroden durch Klopfschläge abplatzen.

Solche Verzunderungen werden vor allem an den in Rahmen eingespannten Sprühelektroden beobachtet, in geringerem Umfang auch an den Niederschlagselektroden, nicht aber an den aus verhältnismäßig dickwandigen Rohren oder derglei­ chen bestehenden Spannrahmen selbst. Sprühelektroden aus zunderbeständigem Material können nicht eingesetzt werden, weil der Ausdehnungskoeffizient der für die vorliegende mechanische Beanspruchung geeigneten zunderbeständigen Werkstoffe größer ist als der des normalen Baustahles, aus dem die Spannrahmen gefertigt sind.

Deshalb würden sich die Sprühelektroden unter Betriebstem­ peratur stärker längen als die Rahmen. Die Elektroden wären dann nicht mehr zwangsweise mittig zwischen zwei Niederschlagselektroden angeordnet, sondern könnten im Gas­ strom unkontrollierte Bewegungen ausführen, wodurch der Abstand zu den Niederschlagselektroden, damit die anwend­ bare Betriebsspannung und letztlich auch die Abscheidelei­ stung verringert würde.

Darüber hinaus lassen sich lockere Sprühelektroden wesent­ lich schlechter abreinigen, weil sie den Klopfschlag ab­ sorbieren.

Starke Staubansätze auf den Sprühelektroden würden die Abscheideleistung weiter verringern.

Eine Ausführung der Sprühelektroden und der Spannrahmen aus dem gleichen zunderbeständigen Werkstoff, kommt aus Preisgründen allenfalls für Sonderfälle in Betracht. Zu dem Nachteil der mehrfach höheren Materialkosten kommt hinzu, daß sich zunderbeständige Werkstoffe schlechter verarbeiten lassen, so daß auch für die Herstellung und Montage mit höheren Kosten zu rechnen ist.

Elektroden mit einem Antikorrosionsüberzug aus einer zink­ haltigen Schicht (DE-OS 30 02 676) sind unter den geschil­ derten Bedingungen nicht brauchbar, denn der Schmelzpunkt von Zink liegt bei etwa 420°C, die im Falle eines Glimm­ brandes leicht überschritten werden können, so daß im Ernstfall keine Schutzwirkung mehr bestehen würde.

Auch Sprühelektroden für Aerosol-Elektroabscheider gemäß AT-PS 2 92 861 kommen nicht in Betracht. Hierbei handelt es sich um Sprühelektroden in Form perforierter Folien, deren Sprühkanten im Hinblick auf die Betriebsspannung einen möglichst kleinen Krümmungsradius aufweisen sollen. Die Foliendicke, die etwa dem doppelten Krümmungsradius der Sprühkanten entspricht, kann aus Gründen mechanischer Stabilität nicht beliebig verringert werden. Um dennoch auf wesentlich geringere Krümmungsradien zu kommen, hat man vorgeschlagen, die Sprühelektroden sandwichartig mit einer metallischen Tragschicht und einer damit fest ver­ bundenen dünnen Sprühschicht aus einem Metall höherer Ab­ brandfestigkeit auszubilden. Im Betrieb wird bei diesen Sprühelektroden durch stärkeren Abbrand der Tragschicht eine nur aus der dünnen Sprühschicht bestehende Sprühkante ständig neu geschaffen. Bei der AT-PS handelt es sich dem­ nach nicht um zunderbeständige Sprühelektroden, sondern um Sprühelektroden, deren einwandfreie Funktion von einem gesteuerten Materialabbrand abhängig ist.

Schließlich läßt sich auch aus den allgemein bekannten Korrosionsschutzverfahren (Enzyklopädie der technischen Chemie, Ullmann, 4. Auflage (1978), Seiten 36 bis 49) nicht ohne weiteres ableiten, wie eine ausreichend zunderbestän­ dige Sprühelektrode herzustellen ist. Massive zunderbe­ ständige Werkstoffe kommen wie gesagt wegen unterschied­ licher Wärmedehnung gegenüber den Spannrahmen nicht in Betracht und vollflächige Beschichtungen, die den Anfor­ derungen genügen, wären zwar technisch akzeptabel, werden aber als wirtschaftlich zu aufwendig abgelehnt.

Es besteht somit die Aufgabe, zur Herstellung von Sprüh­ elektroden für Elektroabscheider, die zur Abscheidung von pyrophoren Stäuben eingesetzt werden sollen, einen Werk­ stoff vorzuschlagen, der problemlos zusammen mit den üblicherweise verwendeten Werkstoffen einsetzbar und wirtschaftlich vertretbar ist.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn die Sprühelektroden aus beidseitig mit korrosionsbeständigem Stahl plattierten Blechen hergestellt sind, deren Kernmaterial den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, wie die Spannrah­ men für die Sprühelektroden.

Das Kernmaterial der Bleche besteht vorzugsweise aus üblichem Baustahl, während die Plattierung aus einem mit Titan oder Niob stabilisierten Stahl mit 10 bis 18%, bis 0,1% Kohlenstoff, bis 1% Silizium, bis 1% Mangan, Rest Eisen einschließlich unver­ meidbarer Verunreinigungen besteht. Weitere Werkstoffe für die Plattierung sind in den Ansprüchen 3 und 4 angegeben. Zweckmäßigerweise werden Bleche mit einer Gesamtdicke von 1,5 bis 2 mm verwendet. Die Dicke der Plattierung auf jeder Seite des Bleches soll 8 bis 12% der Gesamtdicke betragen.

Nachdem in einem Elektroabscheider für die Entstaubung von Konverter-Abgasen im ersten Abscheidefeld bereits nach 700 Betriebsstunden 20% der Sprühelektroden durch Verzunde­ rung ausgefallen waren, ist das gleiche Abscheidefeld ver­ suchsweise je zur Hälfte mit Sprühelektroden aus herkömm­ lichen und aus plattiertem Werkstoff gemäß der Erfindung ausgerüstet worden. Nach 700 Betriebsstunden zeigten alle Sprühelektroden aus St 37 sehr starke Verzunderungen; 20% waren bereits ausgefallen. Demgegenüber waren alle Sprüh­ elektroden aus einem Werkstoff gemäß Anspruch 2 im wesent­ lichen zunderfrei. Selbst an den freiliegenden Schnittkan­ ten konnte überraschenderweise kein nennenswerter Zunder festgestellt werden. Da die Wärmedehnung dieser Sprühelek­ troden praktisch allein durch das rund 80% der Dicke ein­ nehmende Kernmaterial bestimmt wird, waren alle Sprühelek­ troden nach Abschluß des Versuchs noch wesentlich besser gespannt, als dies bei der Verwendung von zunderbeständi­ gem Material mit einem höheren Ausdehnungskoeffizient der Fall gewesen wäre. Sprühelektroden aus dem erfindungsgemäß zu verwendenden Material haben sich somit nicht nur als zunderfest, sondern auch als in den Rahmen aus üblichem Baustahl ausreichend spannbar erwiesen.

Die plattierten Bleche lassen sich fast ebenso leicht ver­ arbeiten, wie man das von den üblichen Baustählen gewohnt ist. Sie sind zwar etwa 50% teurer, was im Hinblick auf die erzielbaren Vorteile aber nicht ins Gewicht fällt.

Bei Niederschlagselektroden sind die Ausfälle infolge Ver­ zunderung nicht so häufig zu beobachten wie bei Sprühelek­ troden. Örtliche Glimmbrände sind - obwohl hier zahlrei­ cher - wahrscheinlich deswegen ungefährlicher, weil über die größeren Querschnittsflächen eine bessere Wärmeabfuhr stattfindet und deswegen an den Niederschlagselektroden selbst nicht oder nicht so oft die erwähnten Temperaturen über 600°C auftreten. Außerdem dürften primär gebildete Oxidschichten auf den flächigen Niederschlagselektroden besser haften als auf den bandförmigen Sprühelektroden. Trotzdem kann die Verwendung plattierter Bleche auch für die Herstellung von Niederschlagselektroden vorteilhaft sein, weil hier im allgemeinen dünnere Bleche verwendet werden, die entsprechend schneller "durchzundern".

Vergleicht man die Kosten für ein Sprühelektrodensystem gegebener Größe, das

• a) aus herkömmlichen Blechen (St 37),
• b) erfindungsgemäß aus plattierten Blechen oder
• c) komplett, d. h. einschließlich Spannrahmen aus zunderfestem Material, welches auch den mechanischen Beanspruchungen genügt, besteht, so erhält man für a = 1 etwa folgende Relation:

b = 1,1 bis 1,2
c = 2,5 bis 3,5.

Claims (6)

1. Bandförmige, in Rahmen gespannte Sprühelektroden für trocken arbeitende Elektroabscheider zur Abscheidung pyrophorer Stäube aus Gasen bei einer Temperatur von 150 bis 250°C, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühelektroden aus beidseitig mit korrosionsbeständigem Stahl plattierten Blechen hergestellt sind, deren Kernmaterial den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, wie die Spannrahmen für die Sprühelektroden.

2. Sprühelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernmaterial der Bleche aus üblichem Baustahl besteht und daß die Plattierung aus einem mit Titan oder Niob stabilisierten Stahl mit 10 bis 18% Chrom, bis 0,1% Kohlenstoff, bis 1,0% Silizium, bis 1% Mangan, Rest Eisen, einschließlich unvermeidbarer Verunreinigungen, besteht.

3. Sprühelektroden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernmaterial der Bleche aus üblichem Baustahl besteht und daß die Plattierung aus einem mit Titan oder Niob stabilisierten Stahl mit 16 bis 20% Chrom, 7 bis 12% Nickel, bis 0,1% Kohlenstoff, bis 1% Silizium, bis 2% Mangan, Rest Eisen, einschließlich unvermeidbarer Verunreinigungen, besteht.

4. Sprühelektroden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernmaterial der Bleche aus üblichem Baustahl besteht und daß die Plattierung aus einem Stahl mit 26 bis 28% Chrom, 4 bis 5% Nickel, 1,3 bis 2% Molybdän, bis 2% Mangan, bis 0,1% Kohlenstoff, Rest Eisen, einschließlich unvermeidbarer Verunreinigungen, besteht.

5. Sprühelektroden nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Bleche mit einer Gesamtdicke von 1,5 bis 2 mm verwendet werden.

6. Sprühelektroden nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Plattierung auf jeder Seite des Bleches 8 bis 12% der Gesamtdicke beträgt.