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Verfahren zur elektrischen Gasreinigung. Die Erfindung besteht darin,
daß in einer Gasreinigungsanlage der Abstand zwischen den einzelnen Sprüh- und Abscheidungselektroden
im Sinne der Bewegungsrichtung des , Gasstromes zunimmt, und zwar in dem Maße, daß
der Einfluß der geladenen Staubteilchen auf die Sprühentladung überall kompensiert
wird.
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Dieser Erfindung liegen folgende physikalischen Erscheinungen zugrunde:
Läßt tnan eine Sprühentladung zwischen gegebenen Elektroden in staubhaltigem Gasstrom
entstehen, so muß notwendigerweise die Beziehung zwischen Sprühstrom und Elektrodenspanneng
eine andere sein als in reinem Gas. Denn die Staubteilchen erhalten durch die Ionen
der Sprühentladung elektrische Ladengen vom Vorzeichen der Sprühelektrode, und der
Elektrizitätstransport zwischen den Elektroden wird daher jetzt statt durch Gasionen
allein wesentlich auch durch geladene Staubteilchen von relativ kleiner Beweglichkeit
Wenn aber durch die schwer beweglichen Elektrizitätsträger dieselbe Elektrizitätsmenge
transportiert werden soll wie durch leicht bewegliche, so muß, der geringen Geschwindigkeit
wegen, eine größere Anzahl von ihnen auf dem Wege zwischen den Elektroden sich befinden.
Diese unterwegs befindlichen, geladenen Teilchen stellen eine Art von elektrischer
Ladung des Raumes zwischen den Elektroden dar, und diese Raumladung ergibt nach
bekannten Gesetzen an der Sprühelektrode ein elektrisches Feld, das dem durch die
angelegte Spannung erzeugten entgegenwirkt. i Leitet man also durch eine im reinen
Gas erzeugte Sprühentladung Staubgas hindurch, so muß bei konstanter Klemmenspannung
der Sprühstrom abnehmen. Soll der Strom konstant bleiben, so muß die Klemmenspannung
entsprechend erhöht werden. Der Einfluß der Raumladung ergibt außerdem offenbar
eine gewisse Heraufsetzung der Überschlagsspannung, bei der Funken oder Lichtbögen
eintreten.
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Die Veränderungen der Stromstärke usw. sind um so größer, je größer
die Staubteilchenzahl ist, die pro Zeiteinheit in die Sprühentladung hineingeschickt
wird und je kleiner die Beweglichkeit derselben ist. Der Staubgehalt bewirkt also
scheinbar eine verringerte Leitfähigkeit des Gases, wenn diese durch die Sprühentladung
gemessen wird.
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Diese Tatsachen haben für die elektrische Gasreinigung die folgende
Bedeutung:' i. In einer mit staubfreiem Gas auf einen bestimmten Sprühstrom eingestellten
Anlage vermindert sich der Strom, wenn Staubgas eingeleitet wird, und die niedergefallene
Staubmenge wird kleiner als erwartet. Bei Rohgas mit großen Mengen feinen Staul:es
setzt unter Umständen der Sprühstrom fast ganz aus, mit ihm auch die Staullabscheidung.
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z. Bei staubhaltigem Gas arl-eitet eine Anlage in verschiedenen im
Gasstrom hintereinanderliegenden Teilen nicht gleichmäßig, wenn diese Teile gleichmäßig
ausgefiihrt sind.
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Als übersichtliches Beispiel diene eine Anlage mit mehreren senkrecht
zum Gasstrom stehenden, etwa als Vorhänge ausgebildet-2n
Niederschlagselektroden
finit zwischen ihnen liegenden Sprühvorhängen. Die Elektroden seien zunächst so
angeordnet, claß die Sprühentladung von jeder Sprühelektrode nur zu der ihr im Sinne
des Gasstromes folgenden Niederschlagselektrode übergeht.
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Ferner sei angenommen, daß Sprüh- und Niederschlagselektröden den
zwischen ihnen liegenden Raum gegen äußere elektrische Felder abschirmen.
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Dann wird in den ersten so geschaffenen Abscheidungsraum Gas mit großer
Teilchenzahl, in den letzten Gas mit verringertem oder ganz ohne Staubgehalt eintreten.
Das bedeutet nach den obigen Darlegungen, daß die Beeinflussung der Sprühentladung
in den beiden betrachteten Abteilungen verschieden groß ist.
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Ein und dieselbe Spannung, die an der ersten Sprühelektrode sehr schwachen
Strom ergibt, kann an der letzten schon zu Überschlägen führen. Bei einer bestimmten
an-«,-endbaren Spannung wird eigentlich nur in den hinteren Abteilungen der Staub
gut niedergeschlagen. Um aber in allen Abteilungen gleich starkes Sprühen zu baten,
müßte man in den einzelnen verschiedene Klemmenspannungen verwenden, was aber nach
den sonstigen an eine Anlage zu stellenden Anforderungen nicht, oder doch nur mit
erlieblichen Umständlichkeiten, ausführbar ist.
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Nach der Erfindung soll nun das gleiche Sprühen und gleiche Niederschlagswirkung
in den verschiedenen Abteilungen bei Benutzung nur einer Stromquelle dadurch hergestellt
werden, daß die Elektrodenentfernung, 1-ei im übrigen gleicher Ausführung der Abteilungen,
verschieden gewählt wird. Sie muß entsprechend den Wirkungen der Raumladung bei
der ersten Abteilung am kleinsten sein und nach hinten zunehmen. Die Art der Zunahme
der Elektrodenentfernung muß nach dem jeweils behandelten Staubgas eingestellt werden,
so daß wärend der Staubniederschlagung in allen Abteilungen möglichst gleich starker
Sprühstrom herrscht. In der Praxis werden die Sprühelektrodea so angebracht, daß
sie sowohl nach der hinter ihr liegenden wie nach der vor ihr liegenden Niederschlagselektrode
sprühen. Da in einem Fall die Gasgeschwindigkeit gleichgerichtet ist der den Teilchen
vermöge des elektrischen Feldes erteilten Bewegung, im anderen Fall aber entgegengesetzt,
so ist die Raumladung vor und hinter der Sprühelektrode etwas verschieden. Die Wirkung
auf die Sprühentladung wird kompensiert, wenn die Sprühelektrode näher an der ihr
voraufgehenden Niederschlagselektrode liegt als an der ihr folgenden.
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Die Größe der notwendigen Verschiebung aus der Mittellage läßt sich
unter gegebenen Verhältnissen durch Versuch ermitteln. Wenn die erforderlichen Daten
des Gases und Staubes bestimmt sind, dann lassen sich die hier wie die oben betrachteten
Entfernungen oder ihre Unterschiede aus der Theorie der Erscheinung berechnen.
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Für eine Gasreinigungsanlage finit gleichen Elektrodenvorhängen, deren
Ebenen parallel zum Gasstrom stehen, ergeben ähnliche Betrachtungen wie oben, daß
zur Erzielung günstiger Abscheidung der Elektrodenabstand nach hinten ei@enfalls
zunehmen muß, so dafi also die Elektroden fächerförmig angeordnet werden oder evtl.
auseinandergebogen sein müssen.