DE3712726A1

DE3712726A1 - Spruehelektrode

Info

Publication number: DE3712726A1
Application number: DE19873712726
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl Ing Leluschko; Willi Dipl Ing Michler; Hermann Dipl Ing Koy
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1987-04-15
Filing date: 1987-04-15
Publication date: 1988-11-10
Also published as: EP0287137A3; BR8801800A; IN168338B; ATE82528T1; KR880012271A; EP0398236A1; DE3865722D1; JPS63278573A; ES2026993T3; DE3876104D1; EP0398236B1; ZA882670B; ATE68727T1; EP0287137B1; CA1320156C; US4848986A; AU594295B2; AU1462888A; ES2036074T3; EP0287137A2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttragende, mastartige Sprühelektrode für elektrostatische Staubabscheider mit plattenförmigen, Gasgassen bildenden Niederschlagselektroden.

Sprühelektroden und Niederschlagselektroden sind die wichtigsten Bauteile eines elektrostatischen Staubabscheiders. Sie sind in Formgebung und Anordnung aufeinander abgestimmt. In den meisten Fällen sind die Niederschlagselektroden geerdet, während die Sprühelektroden mit einer Hochspannungsquelle verbunden sind. Die abzuscheidenden Staubteilchen werden durch Elektronen, die von den Sprühelektroden abgegeben werden, ionisiert und in dem zwischen Sprühelektroden und Niederschlagselektroden bestehenden elektrostatischen Feld aus der Gasströmung abgelenkt und schließlich auf den Niederschlagselektroden abgeschieden. In bestimmten zeitlichen Abständen werden vor allem die Niederschlagselektroden aber auch die Sprühelektroden durch Klopfschläge erschüttert, wodurch der abgesetzte Staub abgelöst wird und nach unten in Staubsammelbunker abfällt. Die Wirksamkeit eines elektrostatischen Staubabscheiders hängt davon ab, wie gut die Sprühelektroden und Niederschlagselektroden auf ihre verschiedenen Funktionen hin abgestimmt sind.

Sprühelektroden bestehen vielfach aus mit Spitzen besetzten Drähten oder Bändern, die in einen Rahmen eingespannt sind. Zugehörige Niederschlagselektroden sind aus profilierten Blechstreifen zu Gasgassen bildenden Wänden zusammengesetzt. Sprühelektroden sind mittig in den Gasgassen angeordnet und mit ihren Spitzen so ausgerichtet, daß ein für die Staubabscheidung optimales Feld gebildet wird (vergl. DE-OS 34 08 839).

Bei den in Rahmen eingespannten Sprühelektroden muß die Herstellung sehr sorgfältig ausgeführt werden, damit alle Bänder oder Drähte gleichmäßig gespannt sind. Zu geringe Spannung führt unter dem Einfluß des vorbeiströmenden Gases und der elektrischen Feldkräfte zu unkontrollierten Schwingungen und bei einer Verringerung des Abstandes zu den Niederschlagselektroden schließlich zu ungewollten Überschlägen. Bei zu hoher Spannung können die Bänder oder Drähte unter dem zusätzlichen Einfluß der Klopfschläge abreißen, wodurch die Abscheideleistung herabgesetzt wird und kostspielige Stillstandszeiten, insbesondere bei Kraftwerken, erzwungen werden. Es sind daher schon spezielle Werkzeuge zur gleichmäßigen Spannung der Elektroden vorgeschlagen worden (DE-OS 26 03 514).

Die Sprühelektroden mit in Rahmen gespannten Drähten sind nur bis zu bestimmten Baugrößen in der Werkstatt herstellbar. Grenzen werden durch die zulässigen Abmessungen beim Transport gesetzt. Insbesondere bei Kraftwerken geht aber die Tendenz zu immer größeren Baueinheiten, mit entsprechenden Auswirkungen auf die elektrostatischen Staubabscheider. Für einen Kraftwerksblock von 740 MW sind beispielsweise zwei elektrostatische Staubabscheider erforderlich, jeder mit einer Länge von rund 33 m, einer Breite von 37 m und einer Höhe von 23 m. Jeder Abscheider weist eine projezierte Niederschlagselektrodenfläche von rund 70 000 m² und eine Gesamtlänge der Sprühelektroden von etwa 220 km auf (Z., " Technische Mitteilungen" (1978), Heft 3, Seite 123 bis 131).

Es ist ohne weiteres verständlich, daß man bei bis zu 15 m hohen Niederschlagselektroden nicht mehr einteilige Spannrahmen vorsehen kann. Aber selbst 7,5 m hohe und in Gasströmungsrichtung etwa 6 m breite Rahmen, sind nicht mehr zu transportieren. Werden sie auf der Baustelle hergestellt, ist ein erheblicher Aufwand zur Einhaltung der zwangsläufig sehr engen Fertigungstoleranzen erforderlich. Davon abgesehen, sind solche großen Rahmen aber auch schwierig zu handhaben.

Schließlich besteht bei manchen Betreibern von elektrostatischen Staubabscheidern eine Abneigung gegen Sprühelektroden mit in Rahmen gespannten Drähten, die zwar verhältnismäßig rasch montiert und ausgerichtet werden können, die aber eine Reparatur einzelner Drähte nicht gestatten. Es muß jeweils der gesamte Rahmen ausgebaut werden und nach dem Einziehen eines neuen Drahtes müssen wieder alle Drähte nachgespannt, zumindest auf gleichmäßige Spannung geprüft werden.

Auf der anderen Seite sind auch schon Sprühelektroden bekanntgeworden, die aus verhältnismäßig starren Bauteilen, wie profilierten Platten, Masten oder dergleichen, bestehen (z.B. US-PS 34 35 594, US-PS 43 21 068). In diesen Fällen ist die konstruktive Gestaltung der Sprühelektroden maßgebend für die Ausbildung der Niederschlagselektroden, d.h. die Niederschlagselektroden werden an die Sprühelektroden angepaßt und nicht umgekehrt, wie bei den in Rahmen gespannten Drähten. Dies muß kein Nachteil sein. Wenn aber für eine Konzeption mit in Rahmen gespannten Drähten Niederschlagselektroden mit einer optimalen Profilform entwickelt worden sind, so möchte man diese selbstverständlich auch dann einsetzen, wenn die Sprühelektroden mit in Rahmen gespannten Drähten nicht in Betracht kommen.

Es besteht somit die Aufgabe, eine Konzeption für die Sprühelektroden vorzuschlagen, bei der keine in Rahmen gespannten Drähte oder Bänder vorkommen, jedoch ohne daß ein vorgegebenes System von Niederschlagselektroden geändert werden muß.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Sprühelektrode vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie

a) aus einem Blechstreifen von durchgehend gleicher Breite besteht, der
b) zu einem etwa ellipsenförmigen Rohrquerschnitt geformt ist und dessen Längskanten überlappend miteinander verbunden sind, wobei
c) aus dem Rohrquerschnitt etwa dreiecksförmige Laschen derart abgebogen sind, daß sie
d) an beiden Seiten des elliptischen Rohrquerschnitts in Verlängerung von dessen Hauptachse nach außen weisende Fahnen bilden, deren
e) am weitesten außen liegende Teile in der Höhe alternierend angeordnete Sprühspitzen darstellen.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sprühelektrode finden sich in den Ansprüchen 2 bis 7.

Eine andere Lösung der zugrundeliegenden Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühelektroden

a) aus einem Blechstreifen von durchgehend gleicher Breite besteht, bei dem
b) gleich breite Randstreifen von einem schmalen Mittelstreifen gegensinnig abgewinkelt und die Längskanten der Randstreifen gleichsinnig mit der jeweiligen Abwinkelung derart umgebördelt sind, daß ein gestreckt-Z-förmiger Querschnitt entsteht, bei dem die Mittelpunkte der Randbördel in einer senkrecht zum Mittelstreifen verlaufenden Symmetrieachse liegen und
c) aus den Seitenstreifen etwa dreiecksförmige Laschen derart abgebogen sind, daß sie
d) von den Scheitelpunkten der Randbördel aus in der Symmetrieebene sich nach außen erstreckende Fahnen bilden, deren
e) am weitesten außen liegende Teile in der Höhe alternierend angeordnete Sprühspitzen darstellen.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen dieser erfindungsgemäßen Variante finden sich in den Ansprüchen 9 bis 13.

Beide Varianten zeichnen sich dadurch aus, daß sie praktisch ohne Materialabfall aus einem Blechstreifen gefertigt werden können, der durch die erfindungsgemäße Formgebung die für derartige Sprühelektroden erforderliche Steifigkeit erhält und wegen der einstückigen Ausbildung zwischen den tragenden Teilen und den Sprühspitzen keine Verbindungsstellen erfordert, die erfahrungsgemäß bei mehrteiligen Sprühelektroden die Ursache für hohe elektrische Übergangswiderstände und erhöhte Korrosionsgefahr sind.

Weitere Einzelheiten werden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In Fig. 1 ist ein Abschnitt einer mastartigen Sprühelektrode gemäß Anspruch 1 in Seitenansicht sowie der Querschnitt dieser Sprühelektrode dargestellt. Die Sprühelektrode ist aus einem Blechstreifen (1) von gleichbleibender Breite hergestellt, indem der Blechstreifen (1) zu einem etwa ellipsenförmigen Rohrquerschnitt (2) umgeformt wurde. Die Längsränder (3, 4) des Blechstreifens (1) sind überlappend angeordnet und miteinander verbunden. Aus dem Rohrquerschnitt (2) sind dreiecksförmige Laschen (5) derart abgebogen, daß sie an beiden Seiten des elliptischen Rohrquerschnitts (2) in Verlängerung von dessen Hauptachse (H) nach außen weisende Fahnen (6) bilden, deren am weitesten außenliegende Teile in der Höhe alternierend angeordnete Sprühspitzen (7, 8) darstellen. Diese nach außen weisenden Fahnen (6) sind mittig eingeschnitten und ihre am weitesten außenliegende Teile unter Bildung von jeweils zwei Sprühspitzen (7 a/7 b, 8 a/8 b) gegenläufig um etwa 70° abgebogen. Das Längenverhältnis von Hauptachse (H) zur Nebenachse (N) des elliptischen Rohrquerschnitts (2) liegt zweckmäßigerweise im Bereich 2,4 bis 2,7 zu 1. Die Länge der Fahne (6) beträgt in gestrecktem Zustand 85 bis 90% der Länge der Hauptachse (H) des elliptischen Rohrquerschnitts (2). Außerdem ist vorgesehen, daß der größte Abstand (A) zwischen den gegenläufig abgebogenen Sprühspitzen (8 a und 8 b) 30 bis 90% der Länge der Hauptachse (H) des Rohrquerschnitts (2) beträgt. Die Längskanten (3, 4) sind zweckmäßigerweise durch Bördelung oder Schweißen miteinander verbunden. Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Mittenabstand (T) der nach außen weisenden Fahne (6) 80 bis 85% der Länge der Hauptachse (H) des Rohrquerschnitts (2) beträgt.

In Fig. 2 ist ein Teil einer mastartigen Sprühelektrode gemäß Anspruch 8 in Seitenansicht sowie deren Querschnitt dargestellt. Auch in diesem Fall ist die Sprühelektrode aus einem Blechstreifen (10) von durchgehend gleicher Breite geformt, wobei gleichbreite Randstreifen (11, 12) von einem schmalen Mittelstreifen (13) gegensinnig abgewinkelt und die Längskanten der Randstreifen (11, 12) gleichsinnig mit der jeweiligen Abwinkelung derart umgebördelt sind, daß ein gestreckt-Z-förmiger Querschnitt entsteht, bei dem die Mittelpunkte der Randbördel (14) in einer senkrecht zum Mittelstreifen (13) verlaufenden Symmetrieachse (9) liegen. Aus den Randstreifen (11, 12) sind etwa dreiecksförmige Laschen (15) derart abgebogen, daß sie von den Scheitelpunkten der Randbördel (14) aus in der Symmetrieebene (9) sich nach außen erstreckende Fahnen (16) bilden. Die am weitesten außenliegende Teile der Fahnen (16) stellen in der Höhe alternierend angeordnete Sprühspitzen (17, 18) dar. Die nach außen weisenden Fahnen (16) sind mittig eingeschnitten und die am weitesten außen liegenden Teile unter Bildung von jeweils zwei Sprühspitzen (17 a/17 b, 18 a/18 b) gegenläufig um etwa 70° abgebogen. Die Randstreifen (11, 12) sind in gestrecktem Zustand etwa dreimal so breit wie der Mittelstreifen (13). Außerdem ist vorgesehen, daß die gestreckte Länge der Fahnen (16) etwa halb so groß ist wie die gestreckte Breite der Randstreifen (11, 12). Der größte Abstand (A) zwischen den gegenläufig abgebogenen Sprühspitzen (18 a/18 b) ist etwa so groß wie die Breite (B) des Mittelstreifens (13). Der Mittelabstand (T) der nach außen weisenden Fahne (16) beträgt etwa 70% der gestreckten Breite der Randstreifen (11, 12).

Beide Ausführungsformen des Erfindungsgedankens ergeben selbsttragende, mastartige Sprühelektroden, die allen eingangs genannten Forderungen entsprechen. Sie sind besonders vorteilhaft und praktisch ohne jeden Materialabfall herstellbar, wobei durch Formgebung die erforderliche Steifigkeit erreicht wird. Beide Ausführungsformen können auf entsprechenden Maschinen kontinuierlich in beliebiger Länge gefertigt werden, wobei die Abfolge von Stanz- und Umformvorgängen rationell aufeinander abzustimmen sind. Die Ausführungsform gemäß Fig. 1 weist gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 2 eine bessere Steifigkeit auf, ist aber etwas schwieriger zu fertigen. Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 läßt sich darüber hinaus für den Transport sehr gut stapeln.

Claims

1. Selbsttragende, mastartige Sprühelektrode für elektrostatische Staubabscheider mit plattenförmigen, gasgassenbildenden Niederschlagselektroden, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühelektrode

a) aus einem Blechstreifen (1) von durchgehend gleicher Breite besteht, der
b) zu einem etwa ellipsenförmigen Rohrquerschnitt (2) geformt ist und dessen Längskanten (3, 4) überlappend miteinander verbunden sind, wobei
c) aus dem Rohrquerschnitt (2) etwa dreiecksförmige Laschen (5) derart abgebogen sind, daß sie
d) an beiden Seiten des elliptischen Rohrquerschnitts (2) in Verlängerung von dessen Hauptachse (H) nach außen weisende Fahnen (6) bilden, deren
e) am weitesten außen liegende Teile in der Höhe alternierend angeordnete Sprühspitzen (7, 8) darstellen.

2. Sprühelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen weisenden Fahnen (6) mittig eingeschnitten sind und die am weitesten außen liegenden Teile unter Bildung von jeweils zwei Sprühspitzen (7 a/7 b, 8 a/8 b) gegenläufig um etwa 70° abgebogen sind.

3. Sprühelektrode nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Längenverhältnis von Hauptachse (H) zur Nebenachse (N) des elliptischen Rohrquerschnitts (2) im Bereich 2,4 bis 2,7 zu 1 liegt.

4. Sprühelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L) der Fahnen (6) in gestrecktem Zustand 85 bis 90% der Länge der Hauptachse (H) des elliptischen Rohrquerschnitts (2) beträgt.

5. Sprühelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Abstand (A) zwischen den gegenläufig abgebogenen Sprühspitzen (8 a/8 b) 30 bis 90% der Länge der Hauptachse (H) des Rohrquerschnitts (2) beträgt.

6. Sprühelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Längskanten (3, 4) durch Bördelung oder Schweißen miteinander verbunden sind.

7. Sprühelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittenabstand (T) der nach außen weisenden Fahnen (6) 80 bis 85% der Länge der Hauptachse (H) des Rohrquerschnitts (2) beträgt.

8. Selbsttragende, mastartige Sprühelektrode für elektrostatische Staubabscheider mit plattenförmigen, gasgassenbildenden Niederschlagselektroden, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühelektrode

a) aus einem Blechstreifen (10) von durchgehend gleicher Breite besteht, bei dem
b) gleich breite Randstreifen (11/12) von einem schmalen Mittelstreifen (13) gegensinnig abgewinkelt und die Längskanten der Randstreifen (11/12) gleichsinnig mit der jeweiligen Abwinkelung derart umgebördelt sind, daß ein gestreckt-Z-förmiger Querschnitt entsteht, bei dem die Mittelpunkte der Randbördel (14) in einer senkrecht zum Mittelstreifen (13) verlaufenden Symmetrieachse (9) liegen und
c) aus den Randstreifen (11/12) etwa dreiecksförmige Laschen (15) derart abgebogen sind, daß sie
d) von den Scheitelpunkten der Randbördel (14) aus in der Symmetrieebene (9) sich nach außen erstreckende Fahnen (16) bilden, deren
e) am weitesten außen liegende Teile in der Höhe alternierend angeordnete Sprühspitzen (17/18) darstellen.

9. Sprühelektrode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen weisenden Fahnen (16) mittig eingeschnitten sind und die am weitesten außen liegenden Teile unter Bildung von jeweils zwei Sprühspitzen (17 a/17 b, 18 a/18 b) gegenläufig um etwa 70° abgebogen sind.

10. Sprühelektrode nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Randstreifen (11/12) in gestrecktem Zustand etwa dreimal so breit sind wie der Mittelstreifen (13).

11. Sprühelektrode nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die gestreckte Länge der Fahnen (16) etwa halb so groß ist wie die gestreckte Breite der Randstreifen (11/12).

12. Sprühelektrode nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Abstand (A) zwischen den gegenläufig abgebogenen Sprühspitzen (18 a/18 b) etwa so groß ist wie die Breite (B) des Mittelstreifens (13).

13. Sprühelektrode nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelabstand (T) der nach außen weisenden Fahnen (16) etwa 70% der gestreckten Breite der Randstreifen (11/12) beträgt.