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Verfahren zur elektrischen Gasreinigung unter Anwendung von pulsierender
Gleichspannung. Bei der elektrischen Gasreinigung hat das Hochspannungsfeld zweierlei
Aufgaben zu erfüllen: es hat erstens die erforderliche Ionisation herzustellen und
zweitens. die Verunreinigungen abzuscheiden. Während es für die erste Aufgabe nicht
nötig ist, eine stehende oder pulsierende Gleichspannung anzuwenden, vielmehr die
Ionisation .auch bei wechselnder Richtung der Spannung stattfindet, ist zur Erfüllung
der zweiten Aufgabe unbedingt eine Gleichspannung nötig. ZTnd zwar hat für die Erfüllung
dieses zweiten Teiles der Aufgabe ruhende Gleichspannung Vorzüge vor der pulsierenden.
Diese Vorzüge wurden gerade in den letzten Jahren in manchen Veröffentlichungen
betont, als es gelang, mit Hilfe der Hochvakuum-Glühkathodenventile aus technischer
Dreiphasenwechselspannung eine sehr annähernd ruhende Gleichspannung zu erzeugen.
Aber auch vor längerer Zeit bereits wurde die Anwendung ruhender Gleichspannung
in manchen Veröffentlichungen vorgeschlagen. Einige dieser Veröffentlichungen sprachen
von Infiuenzmaschinen zu diesem Zwecke, andere wieder machen den Vorschlag, einen
Wechselstrom :mit Hilfe von Ventilröhren (Oueclcsilberventiilen) gleichzurichten
und durch Parallelschalten von Kapazitäten oder andere Hilfsmittel in dem Hochspannungskreis
die Pulsationen derartig zu beeinflussen, daß eine, praktisch gesprochen, stehende
Gleichspannung hervorgehe, indem die Kapazitäten durch schnell aufeinander folgende
Stromstöße aufgeladen erhalten bleiben und so einen kontinuierlichen Gleichstrom
abzunehmen ermöglichen, und zwar wird. in jenen Veröffentlichungen es als besonders
vorteilhaft bezeichnet, von einer Stromquelle sehr hoher Periodenzahl (Hochfrequenz)
auszugehen, da dann kleine technisch leicht herstellbare Kapazitäten genügen, ja
unter Umständen die Eigenkapazität der Zuleitung und Niederschlagskammer -hinreichen
kann, um stehende Gleichspannung herzustellen.
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Von den Erfindern gesammelte Erfahrungen ergaben jedoch, daß durch
diese Betonung des zweiten Teiles der Aufgabe - der eigentlichen Staubabscheidung
- der erste Teil der Aufgabe - die Erzeugung von Ionen - in manchen Fällen allzu
sehr benachteiligt worden ist. In diesem Zusammenhang ergab sich die weitere Erfahrung,
daß eine pulsierende Gleichspannung hinsichtlich der Erzeugung von Ionen erheblich
aktiver ist als eine stehende Gleichspannung. Freilich findet man es an einigen
Stellen nn der Literatur erwähnt, da2: elektrische Schwingungen eine größere Koronabildung
hervorzurufen imstande sind als stehende Gleichspannung. Diese Eigenschaft der hochfrequenten
Wechselspannung pflegte aber
auf die oszillatorische (alternierende)
Eigenschaft der Schwingungen zurückgeführt zu werden, also auf die Eigenschaft des
Vorzeichenivechsels im Ausstrahlungsfelde. Das erscheint aus ionentheoretischen
Gründen verständlich, denn sofern die Bewegung der Ionen im Felde von der elektrischen
Kraft dieses Feldes abhängt, wird durch einen Vorzeichenwechsel des Feldes eine
Umkehr der im Felde sich bewegenden Ionen veranlaßt. So entspricht der oszillatorischen
(alternierenden) Eigenschaft des Feldes eine ebensolche oszillatorische Bewegung
der einzelnen Ionen. Es ist klar, daß ein infolge dieser hochfrequenten Oszillationen
außerordentlich lange Wege im Gasraum beschreibendes Ion ungleich vielmehr Gelegenheit
hat, neue Ionen durch Stoß zu erzeugen als ein sich in einer bestimmten Richtung
in einem stehenden Gleichspannungsfeld bewegendes- Ion, daher die überall in einer-
mehr oder weniger ausdrücklichen Weise in der Literatur ausgesprochene Annahme,
daß die Anreicherung des Gasvolumens an Ionen oder, was dasselbe ist, die Förderung
der Koronabildung und Elektrizitätsausstrahlung hauptsächlich auf die alternierende
(oszillatorische) Eigenschaft eines Hochfrequenzfeldes zurückzuführen ist.
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Die Nutzanwendung der beschriebenen Eigenschaft einer alternierenden
Hochfrequenzentladung in Gasen üblichen Druckes auf die elektrische Gasreinigung
konnte aber nicht in Form einer derartigen technischen Lösung gezogen: werden, daß
diese Lösung sich eingebürgert hätte; die Tatsache, daß das Feld alterniert, erschwert
ungemein die Staubabscheidung, da diese bekanntlich vorwiegend ein Gleichstromeffekt
ist. Deshalb findet man es in den diesbezüglichen Veröffentlichungen vielmals erwähnt,
daß zur Erreichung einer Staubabscheidung die Schwingungen in geeigneter Weise gedämpft
sein müssen. Erst eine derartige Dämpfung - gegebenenfalls durch Hinzunahme weiterer
Hilfsmittel - soll es ermöglichen, mit alternierender Hochfrequenzschwingung eine
brauchbare Staubabscheidung herbeizuführen.
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Im Gegensatz dazu haben die Erfinder aber die Erfahrung gemacht, daß
eine ungedämpft pulsierende Gleichspannung so erheblich hinsichtlich der Erzeugung
von Ionen aktiver ist als eine stehende Gleichspannung, daß sie schon allein aus
diesem Grunde in der elektrischen Gasreinigung bedeutende Vorteile bietet. Jedenfalls
ist es gänzlich verkehrt, wo pulsierende Gleichspannung vorhanden ist, durch Erhöhung
der Kapazität des Leitungssystems die Pulsation ausgleichen und stehende Gleichspannung
erzeugen zu wollen. Gerade das Gegenteil ist anzustreben, nämlich dadurch, daß die
Kapazität des Leitungssystems und der Niederschlagskammer gering gehalten wird,
das Bestehen scharfer Pulsationen zu begünstigen. Freilich steht eine pulsierende
Gleichspannung im Hinblick auf die Erfüllung des zweiten Teiles der Aufgabe -- die
eigentliche Staubabscheidung -hinter dem stehenden Gleichspannungsfelde etwas zurück.
Dieser Nachteil ist aber verhältnismäßig gering, wenn mit ungedämpft pulsierender
Gleichspannung gearbeitet wird. Sind .nämlich die einzelnen Impulse ungedämpft,
so gelangen die vollen, wegen Überschlagsgefahr gerade noch zulässigen Scheitelwerte
der Spannung so vollkommen wie irgend möglich zur Geltung. Hingegen beschränken
sich die Vorteile des Arbeitens mit genügend frequent pulsierender ungedämpfter
Gleichspannung bei weitem nicht auf die erwähnte Erzeugung größerer Leitfähigkeit.
Denn außer dieser größeren Leitfähigkeit bedingt die ungedämpft pulsierende Gleichspannung
eine gleichmäßigere Verteilung der jonen im Volumen, welche gleichmäßige Verteilung
besonders dann' von Wert wird, wenn das zu reinigende Gas die Entstehung von Überschlägen
begünstigt. Denn in solchem Falle unterbleiben diese Überschläge bei gleicher wirksamer,
effektiver Mittelspannung so geit wie vollständig, -%venn mit _ ungedämpft pulsierender
Gleichspannung geeigneter Frequenz gearbeitet wird. Schließlich ist die Wahrscheinlichkeit
der Entstehung eines Kurzschlusses im Falle eines Überschlages (Lichtbogenbildung)
in der Entstaubungskammer bei pulsierender Spannung geeigneter Frequenz ebenfalls
so gut wie ausgeschlossen.
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Die oben auseinandergesetzten Vorteile sind bisher nicht .allgemein
bekannt geworden, weil bei dem pulsierenden Gleichstrom, welcher aus der Gleichrichtung
technischen Wechselstromes bei der gebräuchlichen Periodenzahl (5o Perioden) hervorgeht,
die Pulsationen noch nicht genügend frequent sind, um einen beachtenswerten Effekt
hervorzurufen. Hingegen wird bei erheblich höherer Periodenzahl - z. B. unter Anwendung
der heutzutage in normalen Typen. hergestellten sogenannten yIittelfrequenzmaschinen
sowie von Hochfrequenzmaschinen -die Überlegenheit des Betriebes mit pulsierender
Gleichspannung gegenüber dem Gleichspannungsbetrieb und auch gegenüber dem Betrieb
mit geringer Periodenzahl sehr bedeutend. Diese Überlegenheit erlaubt es, die elektrische
Gasreinigung- selbst in solchen Fällen erfolgreich anzuwenden, in welchen sonst
infolge zu geringer Leitfähigkeit des Gases oder infolge der Entstehung von überschlagen
und
Lichtbogenkurzschlüssen das Verfahren überhaupt nicht anwendbar gewesen wäre.
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Hinsichtlich der Wahl der Periodenzahl mag hervorgehoben werden, daß
freilich aus abstrakten Gründen eine Beschränkung der Periodenzahl nach oben geboten
zu sein erscheint, damit die an sich nicht unbedeutende Kapazität der Zuleitung
und Entstaubungskammer nicht die Pulsationen ausgleiche und so den beabsichtigten
Effekt störe; ferner aus Gründen der technischen Stabilität der anzuwendenden Wechselstromquelle
sowie wegen einer möglichen mechanischen Gleichrichtung kommt einem Mittelfrequenzbetriebe
eine bevorzugte Stellung zu. Als besonders vorteilhaft hat sich der Betrieb mit
beispielsweise 5oo Perioden erwiesen.