DE4002456C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrostatischen Staubabscheider für horizontalen Gasdurchgang mit Gehäuse, Staubsammelbunker, Einlaß- und Auslaßstutzen sowie mit einer Mehrzahl rohrförmiger Niederschlagselektroden und darin zentral angeordneten Sprühelektroden einschließlich der erforderlichen Aufhänge- und Tragelemente.

Bei elektrostatischen Staubabscheidern lassen sich zwei Grundformen für die Gestaltung der Niederschlagselektroden unterscheiden. Bei horizontaler Gasströmung werden überwiegend plattenförmige Niederschlagselektroden verwendet, die den gesamten Gasströmungsraum in eine Mehrzahl von Gasgassen unterteilen, die oben und unten offen sind. Dem stehen die Niederschlagselektroden gegenüber, die allseitig geschlossene Gaskanäle mit beispielsweise kreiszylindrischem, quadratischem oder sechseckigem Querschnitt bilden. Derartige Niederschlagselektroden können aber nur für vertikale Gasströmung benutzt werden, weil sonst die periodisch erforderliche Abreinigung des auf den Niederschlagselektroden abgeschiedenen Staubes auf erhebliche Schwierigkeiten stößt.

Vergleicht man eine rohrförmige Niederschlagselektrode mit dem Radius R und dem Gasströmungsquerschnitt Q_R = πR² mit einem Element eines Staubabscheiders mit plattenförmigen Niederschlagselektroden, deren Abstand 2 R beträgt, dann muß dieses Element eine Höhe h von πR²/2 R = πR/2 aufweisen, wenn der gleiche Gasströmungsquerschnitt als Vergleichsbasis zugrundegelegt wird. Mit der Einheitslänge L in Gasströmungsrichtung beträgt die Niederschlagsfläche bei der rohrförmigen Niederschlagselektrode F_R = 2 πRL und bei der plattenförmigen Niederschlagselektrode F_P = πRL. Bei gleichem Strömungsquerschnitt verhalten sich die Niederschlagselektrodenflächen also wie 2 : 1. Daraus folgt, daß die rohrförmige Niederschlagselektrode wesentlich besser ist als die plattenförmige Niederschlagselektrode.

Da bei rohrförmigen Niederschlagselektroden normalerweise jedoch nur die Innenfläche genutzt werden kann, ist hierbei der Materialaufwand wesentlich höher als bei plattenförmigen Niederschlagselektroden, die - abgesehen vom Rand - beidseitig genutzt werden können. Das hat dazu geführt, daß man auf quadratische, vorzugsweise aber auf sechseckige Kanalformen übergegangen ist, bei denen Innen- und Außenseite der Wandung als Abscheidefläche genutzt werden können. Bei derartigen Niederschlagselektroden ist das gute Verhältnis Abscheidefläche/Strömungsquerschnitt der rohrförmigen Niederschlagselektrode mit der guten Materialausnutzung der plattenförmigen Niederschlagselektrode kombiniert.

Es leuchtet ein, daß es nicht an Versuchen gefehlt hat, diese günstige Niederschlagselektrodengeometrie auch dort anzuwenden, wo eine vertikale Gasströmung nicht möglich ist.

Ein erster Vorschlag ist der DE-PS 4 25 274 zu entnehmen, bei der der schräg ansteigende Gasströmungskanal durch eine Mehrzahl von Rohren unterteilt ist, die auf ihrer Oberseite Öffnungen aufweisen. In diesem Fall sollen die Außenflächen der Rohre als Abscheideflächen genutzt und der Staub durch das Rohrinnere abgeführt werden. Eine derartige Anordnung ist jedoch nur möglich, wenn ein Gaskanal realisiert werden kann, der so steil ansteigt, daß der abgeschiedene Staub ohne sonstige Maßnahmen von selbst in den Staubsammelbehälter rutscht. Nachteilig ist insbesondere aber, daß der Gasströmungsquerschnitt nicht optimal genutzt werden kann, weil die staubabführenden Rohre einen nicht unerheblichen Teil der Querschnittsfläche beanspruchen.

Bei dem Vorschlag der DE-PS 6 77 102 ist eine Mehrzahl von im Querschnitt sechseckigen, unten offenen Niederschlagselektroden für horizontalen Gasdurchgang vorgesehen, bei denen jedoch nur die Innenseite als Staubabscheidefläche genutzt wird, denn sie sind im Hinblick auf die Staubabfuhr mit verhältnismäßig großem Abstand neben- und übereinander angeordnet. Der oben geschilderte Vorteil der guten Materialausnutzung kann bei diesem Vorschlag also nicht realisiert werden. Außerdem muß der Brutto-Querschnitt wesentlich größer sein als der für den Gasdurchgang nutzbare Strömungsquerschnitt.

Das gilt auch für den Vorschlag der DE-PS 11 79 912, der sich auf eine Einrichtung zur elektrischen Emulsionstrennung bezieht. Auch hier sind im Querschnitt sechseckige Niederschlagselektroden für horizontale Durchströmung, aber auch erhebliche Querschnittsanteile für strömungsfreie Räume vorgesehen. Von einer optimalen Materialausnutzung kann hier ebensowenig die Rede sein wie von einem guten Verhältnis nutzbarer Strömungsquerschnitt zu Brutto-Querschnitt.

In der DE-PS 5 65 153 wird ein Elektroabscheider, insbesondere für Rauchgase und ähnliche Abgase beschrieben, bei dem die Elektroden etwa den Querschnitt eines auf eine Spitze gestellten Rhombus aufweisen und in einem Gaskanal von gleicher Querschnittsform angeordnet sind. Dieses bekannte Elektrofilter ist nicht für horizontalen Gasdurchgang vorgesehen.

In der US-PS 35 94 989 wird ein elektrostatischer Staubabscheider beschrieben, bei dem Strömungskanäle mit rhombenförmigem Querschnitt angeordnet sind, deren Wände zum Teil Niederschlagselektroden bilden. Bei diesem elektrostatischen Staubabscheider sind die rhombenförmigen Strömungskanäle nur auf einer Seite aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt, wobei die andere Seite der rhombenförmigen Strömungskanäle aus einem elektrisch isolierenden Material besteht. Nachteilig ist, daß nur die Hälfte der Wände der rhombenförmigen Strömungskanäle als Niederschlagselektrodenfläche zur Verfügung steht.

Die US-PS 42 49 919 beschreibt ein am Elektroabscheider, bei dem flächige Abscheideelemente gleicher Form alternierend mit den beiden Polen einer elektrischen Spannungsquelle verbunden sind und entweder durch gleichartig geformte Isolierelemente oder dadurch voneinander isoliert sind, daß sie nur einseitig elektrisch leitend beschichtet sind. Auch bei dem in der US-PS 42 49 919 beschriebenen Abscheider ist nachteilig, daß nur rund 50% der die gasführenden Kanäle bildenden Oberflächen als Abscheideflächen zur Verfügung stehen.

In der DE-PS 4 25 275 wird ein elektrostatischer Staubabscheider mit rohrförmigen Niederschlagselektroden beschrieben, bei dem die Niederschlagselektroden gegen die Horizontale geneigt angeordnet sind. Die Sprühelektroden des elektrostatischen Staubabscheiders sind nicht innerhalb der als Niederschlagselektroden wirkenden Rohre, sondern außerhalb angeordnet, wobei jeweils Reihen von Sprühelektroden und Rohren im Wechsel nebeneinander angeordnet sind. Die von den Rohren gebildete Querschnittsfläche, die über die Hälfte des gesamten nutzbaren Querschnitts ausmacht, wird für den Staubaustrag und nicht für die eigentliche Staubabscheidung benutzt. Die einzelnen Rohre sind gegen die Horizontale geneigt, so daß das Abgas nicht horizontal durch den elektrostatischen Staubabscheider geleitet werden kann.

Es besteht somit die Aufgabe, einen elektrostatischen Staubabscheider für horizontalen Gasdurchgang vorzuschlagen, bei dem Innen- und Außenflächen der kanalbildenden Niederschlagselektroden als Niederschlagsflächen genutzt werden können und bei dem der Brutto-Strömungsquerschnitt optimal ausgenutzt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der gesamte für die Gasströmung nutzbare Querschnitt in Strömungskanäle mit rhombenförmigem Querschnitt unterteilt ist, deren Wände die Niederschlagselektroden bilden, und daß in je einem der beiden unteren Wandungsteile eines jeden Strömungskanals ein sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Strömungskanäle erstreckender Staubauslaßschlitz vorgesehen ist.

Die Wände der Niederschlagselektroden sind am Anfang und Ende der Strömungskanäle in einem Gitterrahmen gelagert, der zweckmäßigerweise aus einer Mehrzahl von Teil-Rahmen besteht, die je für sich im Gehäuse gelagert sind. Außerdem ist vorgesehen, daß etwa auf halber Länge zwischen Anfang und Ende der Strömungskanäle eine Klopfeinrichtung mit einer Mehrzahl von Klopfstangen vorgesehen ist, mittels derer einzelne, mit den Teil-Rahmen korrespondierende, bewegliche Klopf-Gitter beaufschlagbar sind.

In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß je einer der beiden oberen Wandungsteile eines jeden Strömungskanals zusammen mit den korrespondierenden Wandungsteilen der in einer Reihe schräg übereinander angeordneten Strömungskanäle eine durchgehende ebene Wand bilden und daß die Staubauslaßschlitze gebildet werden, indem die unteren Wandungsteile der darüberliegenden Reihe von Strömungskanälen im Abstand oberhalb dieser ebenen Wand enden. Dabei können die ebenen Wände dachförmig angeordnet sein, so daß die Staubabfuhr aus dem Feld von Strömungskanälen nach außen erfolgen kann. Die ebenen Wände können aber auch V-förmig angeordnet sein, wobei dann das Feld der Strömungskanäle zweckmäßigerweise aus einem rechten und linken Teil-Feld besteht, zwischen denen ein Freiraum für die Staubabfuhr vorgesehen ist. In diesem Fall können die Klopfstangen zur Beaufschlagung der einzelnen Klopfgitter in Längsrichtung versetzt im Freiraum für die Staubabfuhr angeordnet sein.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgedankens werden anhand des in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen elektrostatischen Staubabscheider gemäß der Erfindung im Quer- und Längsschnitt.

Fig. 2 zeigt einen Teil-Querschnitt in vergrößerter Darstellung.

Fig. 3 zeigt einen anderen Teil-Querschnitt in vergrößerter Darstellung.

Fig. 4 zeigt einen Teil-Längsschnitt in vergrößerter Darstellung.

Fig. 5 zeigt als Ausschnitt einen Befestigungspunkt in Vorder- und Seitenansicht sowie im Längsschnitt.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel für einen elektrostatischen Staubabscheider gemäß der Erfindung links im Querschnitt und rechts im Längsschnitt dargestellt. Die Darstellung ist stark vereinfacht und auf die zur Erläuterung des Erfindungsgedankens erforderlichen Einzelheiten beschränkt. In einem Gehäuse 1 sind kanalförmige Niederschlagselektroden 5 mit rhombischem Querschnitt für horizontalen Gasdurchgang angeordnet. Die Niederschlagselektroden 5 bestehen aus dachförmig abgewinkelten Blechelementen, die endseitig in einem Gitterrahmen 9 gelagert sind. In der Mitte der aus den Niederschlagselektroden 5 gebildeten Gasströmungskanäle sind mastartige, selbsttragende Sprühelektroden 6 angeordnet, die endseitig in Tragrahmen 8 gelagert sind, wobei die Tragrahmen 8 mittels Isolatoren 7 gegen das Gehäuse 1 isoliert abgetragen werden. An das Gehäuse 1 sind Gaseinlaß- und Gasauslaßstutzen 3, 4 sowie Staubsammelbunker 2 angeschlossen.

Zur Abreinigung der auf den Niederschlagselektroden 5 niedergeschlagenen Staubmengen ist eine Klopfeinrichtung 10 mit Antrieb 11 vorgesehen, mit der die Niederschlagselektroden 5 über Klopfstangen 12 bei Bedarf mit Klopfschlägen beaufschlagt werden können. Zur Abfuhr des Staubes weisen die Blechelemente der Niederschlagselektroden 5 einseitig Staubfallschlitze 22 auf, während die gegenüberliegenden Seiten eine geschlossene Ebene bilden, über die der Staub in die Staubsammelbunker 2 abrutschen kann.

Fig. 2 zeigt die linke untere Ecke des Gasströmungsquerschnitts in vergrößerter Darstellung. Die Gitterrohre 13 verlaufen unter einem Winkel von 30° zur Vertikalen von rechts oben nach links unten. Im Bereich der oberen Ecken der von den Niederschlagselektroden 5 gebildeten rhombenförmigen Gaskanäle weisen die Gitterrohre 13 Tragstifte 14 auf, die als Lager für die dachförmigen Blechelemente der Niederschlagselektroden 5 dienen. Auf den Blechelementen sind im Bereich der Lagerstelle sattelförmige Aufsatzteile 15 angeordnet, die im oberen Teil Aufnahmeschlitze 19 aufweisen, die zur Fixierung der unteren Eckpunkte der darüber angeordneten Reihe von dachförmigen Blechelementen der Niederschlagselektroden 5 bestimmt sind.

Fig. 3 zeigt einen Teil-Querschnitt etwa in der Mitte der Längserstreckung der Niederschlagselektroden 5 mit den Klopfstangen 12, an denen Klopfstifte 16 befestigt sind, mittels derer die dachförmigen Blechelemente in der Nähe ihres Scheitelpunktes mit Klopfschlägen beaufschlagt werden können. Während die von rechts oben nach links unten verlaufenden Teile der Niederschlagselektroden 5 eine durchgehende schiefe Ebene bilden, die nur im Bereich der Klopfstifte 16 kleine Aussparungen aufweist, enden die von links oben nach rechts unten verlaufenden Teile der Niederschlagselektroden 5 im Abstand von der schiefen Ebene, so daß - abgesehen von den endseitigen Lagerpunkten - sich über die gesamte Länge erstreckende Staubfallschlitze 22 gebildet werden.

In Fig. 4 ist noch einmal die Lagerstelle in einem vergrößerten Schnitt dargestellt. Zwischen dem linken und rechten Gitterrohr 13 erstrecken sich die Niederschlagselektroden 5 aus dachartig geformten Blechelementen, die endseitig auf den Tragstiften 14 aufliegen, die ihrerseits an oder in den Gitterrohren 13 befestigt sind. Auf die Blechelemente sind im Lagerbereich die Aufsatzteile 15 aufgesetzt, die mit einem Vorsprung 20 unmittelbar auf den Tragstiften 14 aufliegen und endseitig hinter die Blechteile greifen, wodurch sie gegen horizontales Verschieben gesichert sind. Die Blechteile der nächsthöheren Reihe greifen mit ihren Ecken, die Ausklinkungen 21 aufweisen, in die Oberteile der Aufsatzteile 15 ein, wie anhand der Fig. 5 näher geschildert wird.

Im Mittelpunkt der Fig. 5 steht das Aufsatzteil 15 mit sattelförmigem Unterteil 17 und wulstförmigem Oberteil 18. Das Aufsatzteil 15 wird bei der Montage auf das dachförmig abgewinkelte Blechteil der Niederschlagselektroden 5 so aufgesetzt, daß es mit dem Vorsprung 20 hinter das Blechteil greift und hier unmittelbar auf dem Tragstift 14 aufliegt. Damit ist es in horizontaler Richtung fixiert. In seinem Oberteil 18 weist das Aufsatzteil 15 zwei Aufnahmeschlitze 19 auf, in die bei der Montage der nächsten Reihe von Blechelementen der Niederschlagselektroden 5 deren untere Ecken eingesetzt werden. Diese weisen Ausklinkungen 21 auf, damit der Zwischenraum zwischen zwei übereinander angeordneten Blechelementen so klein wie möglich gehalten werden kann. Durch entsprechende Anordnung der Aufnahmeschlitze 19 oder eine Abkantung des unteren Randes der Blechelemente ist es auch möglich, eine dachziegelartige Überlappung der Blechelemente zu realisieren, falls sich dies als notwendig erweist.

Damit ist ein elektrostatischer Staubabscheider für horizontalen Gasdurchgang geschaffen, bei dem entsprechend der zugrundeliegenden Aufgabenstellung der Brutto-Strömungsquerschnitt optimal ausgenutzt werden kann und bei dem die Innen- und Außenflächen der kanalbildenden Niederschlagselektroden als Niederschlagsflächen nutzbar sind.

Claims (8)

1. Elektrostatischer Staubabscheider für horizontalen Gasdurchgang mit Gehäuse, Staubsammelbunker, Einlaß- und Auslaßstutzen sowie mit einer Mehrzahl rohrförmiger Niederschlagselektroden und darin zentral angeordneter Sprühelektroden einschließlich der erforderlichen Aufhänge- und Tragelemente, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte für die Gasströmung nutzbare Querschnitt in Strömungskanäle mit rhombenförmigem Querschnitt unterteilt ist, deren Wände die Niederschlagselektroden (5) bilden, und daß in je einem der beiden unteren Wandungsteile eines jeden Strömungskanals ein sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Strömungskanäle erstreckender Staubauslaßschlitz vorgesehen ist.

2. Elektrostatischer Staubabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Niederschlagselektroden (5) am Anfang und Ende der Strömungskanäle in einem Gitterrahmen (9) gelagert sind.

3. Elektrostatischer Staubabscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gitterrahmen (9) aus einer Mehrzahl von Teil-Rahmen besteht, die je für sich im Gehäuse gelagert sind.

4. Elektrostatischer Staubabscheider nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß etwa auf halber Länge zwischen Anfang und Ende der Strömungskanäle eine Klopfeinrichtung mit einer Mehrzahl von Klopfstangen (12) vorgesehen ist, mittels derer einzelne, mit den Teil-Rahmen korrespondierende, bewegliche Klopf-Gitter beaufschlagbar sind.

5. Elektrostatischer Staubabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß je einer der beiden oberen Wandungsteile eines jeden Strömungskanals zusammen mit den korrespondierenden Wandungsteilen der in einer Reihe schräg übereinander angeordneten Strömungskanäle eine durchgehende ebene Wand bilden und daß die Staubauslaßschlitze gebildet werden, indem die unteren Wandungsteile der darüberliegenden Reihe von Strömungskanälen im Abstand oberhalb dieser ebenen Wand enden.

6. Elektrostatischer Staubabscheider nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenen Wände dachförmig angeordnet sind und daß die Staubabfuhr aus dem Feld von Strömungskanälen nach außen erfolgt.

7. Elektrostatischer Staubabscheider nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenen Wände V-förmig angeordnet sind und daß das Feld der Strömungskanäle aus einem rechten und linken Teil-Feld besteht, zwischen denen ein Freiraum für die Staubabfuhr vorgesehen ist.

8. Elektrostatischer Staubabscheider nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klopfstangen (12) zur Beaufschlagung der einzelnen Klopfgitter in Längsrichtung versetzt im Freiraum für die Staubabfuhr angeordnet sind.