DE4217699A1 - Elektrofilteranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrofilteranordnung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Zum Reinigen von Gasen sind Elektroabscheider oder Elektrofilter bekannt, die aus einer Mehrzahl von Rohren bestehen, in denen jeweils mittig ein Draht hängt. Zwischen den Rohren, die üblicherweise die geerdeten Elektroden bilden, und den Drähten, die die Sprühelektroden bilden, liegt eine Hochspannung, die zwischen 15 und 100 kV betragen kann.

Die Rohre sind üblicherweise senkrecht angeordnet, wobei die Sprühelektroden mit Hilfe von Gewichten gespannt und mit Hilfe der Schwerkraft in den Rohren mittig justiert werden. Das zu reinigende Gas tritt üblicherweise von unten in die Rohre ein und oben aus, obwohl die Reinigungswirkung im elektrischen Feld unabhängig von der Strömungsrichtung ist. Da­ durch, daß die Eintrittsöffnung des Rohgases unten und die Austrittsöffnung des Reingases oben ist, wird aber verhindert, daß das Reingas durch abreinigende Schmutzpartikel wieder verunreinigt wird.

Bei diesen bekannten Vorrichtungen ist es schwierig, alle Rohre so zu richten, daß sie mit ihren frei hän­ genden Sprühelektroden exakt senkrecht stehen. Außer­ dem neigen die Sprühelektroden bei kleinsten Erschüt­ terungen zum Schwingen, und dies umso mehr, je länger die Rohre und ihre Sprühelektroden sind. Diese Schwingungsprozesse führen leicht zu elektrischen Durchschlägen mit einem Zusammenbruch der Feldstärke und damit der Reinigungswirkung der Elektrofilter.

Um diese Nachteile der freihängenden Sprühelektroden zu mindern, werden diese im allgemeinen im Ein­ trittsbereich der Rohre mit geeigneten Vorrichtungen verbunden. Der Effekt hinsichtlich der Dämpfung der Schwingungen ist aber gering. Durch die Kopplung der Sprühelektroden können diese im allgemeinen auch nicht mehr elektrisch entkoppelt werden.

Diese beschriebenen Rohrelektrofilter werden im all­ gemeinen mit Spülflüssigkeiten von den abgeschiedenen Stoffen abgereinigt. Wenn die Reinigung während des Betriebes erfolgt, erhöht sich zwangsläufig die Ge­ fahr von elektrischen Überschlägen mit einem Zusam­ menbruch der Feldstärken und Gasreinigung. Es kommt zu Schmutzdurchbrüchen, die den an sich sehr hohen Reinigungsgrad der Naßelektrofilter eingrenzen. Da­ durch, daß die Sprühelektroden über die mechanische Kopplung auch elektrisch gekoppelt sind, brechen die Felder in allen gekoppelten Sprühelektroden zusammen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Er­ findung die Aufgabe zugrunde, eine Elektrofilteran­ ordnung zu schaffen, durch die aufwendige Justierar­ beiten überflüssig werden, bei der Überschläge auf­ grund von Schwingungen der Sprühelektroden vermieden werden und bei der eine Naßreinigung ohne Einbrüche der Reinigungsleistung ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.

Dadurch, daß die in den Rohren senkrecht nach unten hängenden Sprühelektroden mittels Magnetanordnungen magnetisch fixiert werden, werden sie auch bei mecha­ nischen Erschütterungen, die ansonsten zu Schwingun­ gen der Sprühelektroden führen würden, in ihrer Lage festgehalten, so daß die Gefahr von Überschlägen nicht mehr vorhanden ist. Darüber hinaus müssen bei der Einrichtung der Lagen keine aufwendigen Justier­ arbeiten vorgenommen werden, da die Sprühelektrode auch bei kleinen Abweichungen von der Mittenachse von der Magnetanordnung in ihrer einmal eingerichteten Stellung festgehalten wird. Durch die Möglichkeit der Fixierung der Sprühelektroden werden auch die bei der Naßreinigung im Stand der Technik auftretenden Nach­ teile weitgehend vermieden.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnah­ men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesse­ rungen möglich. Durch Zuordnen jeweils einer Hoch­ spannungsversorgung zu einer Röhren-Sprühelektroden­ anordnung bzw. zu einer Gruppe, bestehend aus zwei oder mehreren Rohren mit zugehörigen Sprühelektroden, wird das System elektrisch voneinander entkoppelt, so daß die Elektrofilteranordnung seine Reinigungslei­ stung beibehält, auch wenn ein Filterelement, beste­ hend aus Rohr und Sprühelektrode, oder einige Filter­ elemente ausfallen sollten. Dabei wird darüber hinaus durch die Art der Reinigung, d. h. durch die Art der Zuführung der Reinigungsflüssigkeit, vermieden, daß bei der Reinigung eines Filterelementes und gegebe­ nenfalls Ausfall dieses Filterelementes das Gas wei­ terhin unbehandelt durch das Rohr geleitet wird, da entweder durch das Einsprühen der Reinigungsflüssig­ keit oder durch den Kondensationsvorgang an der Rohr­ wand und Erzeugen einer umgekehrten Thermik, die Durchströmung gerade verhindert wird, so daß kein ungereinigtes Gas durch die gesamte Elektrofilteran­ ordnung hindurchgehen kann. Dadurch wird auch während der Naßreinigung ein hoher Wirkungsgrad der Abschei­ dung beibehalten.

Dadurch, daß die Röhren radial am Umfang des Gehäuses angeordnet werden, entsteht in der Mitte zwischen ihnen ein Raum, in dem ein Wasser und Absetzbehälter vorgesehen werden kann. Auf diese Weise können glei­ chermaßen die Naßreinigungsvorrichtungen innerhalb des Gehäuses angeordnet werden und zentral angesteu­ ert werden.

Durch mehrfache Umlenkung des zu reinigenden Gasstroms in dem Gehäuse der Elektrofilteranordnung wird eine gleichmäßige Anströmung bei geringen Strö­ mungsgeschwindigkeiten erreicht. Vorteilhafterweise werden die Hochspannungsversorgungsteile ebenfalls innerhalb des Gehäuses der Elektrofilteranordnung vorgesehen, wodurch die Entstehung von Kriechströmen, die nach außen gelangen, verringert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ei­ nen Teil der erfindungsgemäßen Elek­ trofilteranordnung und

Fig. 2 eine Darstellung der radialen Anord­ nung der Rohre.

Entsprechend Fig. 1 besteht die Elektrofilteranord­ nung aus einem Gehäuse 1, in dem entsprechend Fig. 2 eine Vielzahl von Rohren 2 radial um den Umfang des Gehäuses 1 herum angeordnet sind. Mittig in jedem Rohr 2 hängt ein Draht 3, an dessen unterem Ende ein Gewicht 4 aus magnetischem Material befestigt ist. Mit Abstand zu dem Gewicht 4 ist ein Permanentmagnet 5 ortsfest mit dem Gehäuse 1 verbunden. In der Auf­ hängung 6 für den Draht ist eine elektrische Hoch­ spannungsversorgung 7 integriert, die den Draht 3 auf negatives Potential beispielsweise auf 40 kV legt. Das Rohr 2 ist geerdet und bildet die positive Elek­ trode, während der Draht 3 die negative Sprühelektro­ de darstellt. Zwischen den beiden Elektroden liegt somit eine Gleichspannung von mehreren kV, beispiels­ weise 40 kV an.

In dem Ausführungsbeispiel ist jedem Rohr 2 mit drahtförmiger Sprühelektrode 3, die zusammen ein Fil­ terelement bilden, eine Magnetanordnung 4, 5 und eine Hochspannungsversorgung 7 zugeordnet. Die Rohre 2 sind genau senkrecht angeordnet und die Permanentma­ gneten 5 sind unterhalb der Rohre in der Weise befe­ stigt, daß der Draht 3 jeweils mittels der Magnet­ kräfte zwischen den Permanentmagneten 5 und dem Ge­ wicht 4 mittig in dem jeweiligen Rohr 2 hängt. Die Magnetkräfte und der Abstand zwischen Gewicht und Permanentmagnet 5 sind so berechnet, daß auch bei Erschütterungen der Draht 3 in seiner Lage gehalten wird.

Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, sind die Filterele­ mente 2, 3 nebeneinanderliegend in der Nähe der Au­ ßenwand des Gehäuses 1 ringförmig angeordnet, so daß in der Mitte ein freier Raum verbleibt. In diesem freien Raum ist gemäß Fig. 1 im oberen Bereich ein Behälter 8 zur Aufnahme von Wasser oder einer anderen Reinigungsflüssigkeit vorgesehen. Über eine Zuleitung 9, die in das Innere des Gehäuses 1 unterhalb des Behälters 8 führt, wird das zu reinigende Gas einge­ leitet und verteilt sich über den Innenraum. Zwischen Innenraum des Gehäuses 1 und Filterelementen 2, 3 ist eine ringförmige Zwischenwand 10 vorgesehen, die im oberen Bereich Durchlässe 11 für das zu reinigende Gas aufweist. Mittig durch den Behälter hindurch ist eine Rohrleitung 12 angeordnet, die das gereinigte Gas nach außen leitet.

Das zu reinigende Gas wird über die Gaszufuhr 9 ein­ geleitet, verteilt sich gleichmäßig über den Innen­ raum und strömt durch die Durchlässe in den Raum zwi­ schen Außenwand des Gehäuses 1 und Zwischenwand 10 und strömt von unten her in das Rohr 2 hinein. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Anströmung bei geringer Strömungsgeschwindigkeit erreicht. Die in dem Gas enthaltenen Feststoffteilchen, wie Staub, werden durch die von der negativen drahtförmigen Sprühelektrode 3 ausgesandten Elektronen negativ auf­ geladen und bewegen sich im elektrischen Feld mit relativ hoher Geschwindigkeit in Richtung auf die Wand des Rohres 2, wo sie sich abscheiden, entladen und zusammenballen. Das von den Feststoffteilchen gereinigte Gas strömt aus allen Rohren 2 in den obe­ ren Bereich des Gehäuses 1 und wird mittig über die Rohrleitung 12 abgeleitet.

Da an den Wänden der Rohre 2 Feststoffteilchen haften bleiben, müssen die Rohre 2 von Zeit zu Zeit mit Was­ ser oder einer Reinigungsflüssigkeit gereinigt wer­ den. Zu diesem Zwecke ist eine Reinigungseinrichtung 13 vorgesehen. Die Reinigungsanlage 13 besteht aus einer Mehrzahl von Reinigungsbehältern 14, die je­ weils über Ventile 15 mit dem Absetzbehälter 8 in Verbindung stehen. Die Enden der Rohre 2 ragen je­ weils in die Reinigungsbehälter 14 hinein, wobei Be­ hälter 14 und Rohre 2 gegeneinander abgedichtet sind. In dem Absetzbehälter 8 und den Reinigungsbehältern 14 sind jeweils Füllstandssensoren 16, 17 vorgesehen, über die die jeweiligen Pegel erfaßt werden können. Die Ventile 15 und die Füllstandssensoren 16, 17 sind jeweils mit einer nicht dargestellten Steuereinrich­ tung verbunden.

Der Reinigungsvorgang ist so ausgerichtet, daß in festen vorgegebenen zeitlichen Abständen jeweils ein Rohr 2 oder eine Gruppe von zwei oder drei Rohren gereinigt werden. Die Steuereinrichtung steuert dabei unter Kenntnis der Pegel stände im Absetzbehälter 8 und den Reinigungsbehältern 14 das jeweilige Ventil 15 an, das soviel Wasser vom Absetzbehälter 8 durch­ läßt, daß der Pegel in dem bestimmten Reinigungsbe­ hälter 14 so steigt, daß das Wasser über das Rohrende in das Innere des Rohres gelangt und an der Wand des Rohres 2 entlangläuft. Dabei werden die Feststoff­ teilchen von der Wand abgespült und Wasser und Fest­ stoffteilchen strömen am Boden des Gehäuses 1 in ei­ nen Sammelbehälter 18, von dem es mittels einer Pumpe 19 in den Absetzbehälter 8 gepumpt wird. Die Fest­ stoffteilchen setzen sich am Boden des Sammelbehälter 8 ab und werden zu gegebener Zeit entfernt.

Damit das zu reinigende Gas bei einem eventuellen Überschlag zwischen Sprühelektrode 3 und Rohr 2 nicht ungereinigt durch das Rohr in den oberen Bereich des Gehäuses 1 strömt, ist die Temperatur des Wassers bzw. der Reinigungsflüssigkeit in bezug auf die Tem­ peratur des Gasstromes so bemessen, daß sich eine umgekehrte Thermik ergibt, d. h., daß sich während der Reinigung eine Abkühlung der Gasse in den Rohren er­ gibt, wodurch eine Durchströmung der Rohre von oben nach unten auftritt, wodurch die aufsteigende bloc­ kiert wird. Dadurch kann während des Reini­ gungsvorganges kein Gas durch das Rohr strömen.

In dem Ausführungsbeispiel ist die Reinigungseinrich­ tung 13 derart ausgebildet, daß das Wasser so zuge­ führt wird, daß es an den Rohrwandungen entlangläuft. In einer anderen Ausführungsform kann für jedes Fil­ terelement 2, 3 eine Sprühvorrichtung vorgesehen sein, die zentral von innen versorgt wird, wobei die Wasserzufuhr wiederum von der Steuereinrichtung ab­ hängig von dem vorgegebenen Takt gesteuert wird. Auch in diesem Falle muß ein Durchströmen des Gases durch die Rohre 2 vermieden werden, der Sprühstrom wird daher so eingestellt, daß sich eine schwache Gasströ­ mung von der Austrittsöffnung der Rohre zu deren Ein­ trittsöffnung erzeugt wird, wodurch der Gasstrom von unten nach oben während des Reinigungsvorganges blockiert wird.

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind gemäß Fig. 2 die Rohre in nur einer Reihe ringförmig ange­ ordnet. Selbstverständlich können auch zwei oder meh­ rere Reihen vorgesehen werden, ebenso wie sich die Form der Rohre und die Form des Gehäuses entsprechend den gewünschten Zwecken ändern kann. Die Hochspan­ nungsversorgungen 7 sind innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet, wobei im Ausführungsbeispiel jedem Fil­ terelement, bestehend aus Sprühelektrode 3 und Rohr, eine Hochspannungsversorgung zugeordnet ist. Es kön­ nen aber auch zwei oder mehrere Filterelemente an einer Hochspannungsversorgung 7 anliegen, wobei hier zu berücksichtigen ist, daß die gesamte Reinigungs­ leistung keine Einbrüche erfährt.

Claims (12)

1. Elektrofilteranordnung mit einer Mehrzahl von in einem Gehäuse angeordneten Filterelementen, die aus einem Rohr und einer mittig im Rohr hängend angeordneten Sprühelektrode bestehen, wobei das zu reinigende Gas durch die Rohre mit einer Ein­ tritts-und einer Austrittsöffnung geleitet wird und zwischen Rohr und Sprühelektrode einer Hoch­ spannung anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühelektroden (3) mit Hilfe von Magnetkraft in ihrer Lage fixiert sind.

2. Elektrofilteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkraft durch zwei magnetische Elemente (4,5) erzeugbar ist, die als Magnet und magnetisierbare Masse oder als zwei Magneten mit entgegengesetzten Polen ausge­ bildet sind, wobei die magnetischen Elemente (4,5) durch einen Gasspalt elektrisch isoliert sind.

3. Elektrofilteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetanordnung ein Gewicht (4) aus magnetisierbarem Material, das am Ende der Sprühelektrode (3) hängt, und einen dem Gewicht mit Abstand gegenüberliegenden Permanentmagneten aufweist.

4. Elektrofilteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Filterelement (2,3) oder für jeweils eine Gruppe von einigen Filterelementen eine getrennte Hoch­ spannungsversorgung (7) vorgesehen ist.

5. Elektrofilteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungsversorgun­ gen (7) innerhalb des Gehäuses (1) angeordnet sind.

6. Elektrofilteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (2) vorzugsweise ringförmig um den Umfang des Gehäuses (1) angeordnet sind.

7. Elektrofilteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zu rei­ nigende Gas in den Innenraum des Gehäuses (1) geleitet wird und von dort die Rohre (2) gleich­ mäßig umströmt, bevor es die Rohre (2) durch die Eintrittsöffnungen durchströmen.

8. Elektrofilteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ge­ häuse (1) innerhalb der Filterelemente (2,3) ein Wasser- und Absetzbehälter (8) vorgesehen ist.

9. Elektrofilteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reini­ gungseinrichtung (14) vorgesehen ist, die mit einer Steuereinrichtung verbunden ist, und daß die Steuereinrichtung die Reinigungseinrichtung in der Weise steuert, daß die Filterelemente einzeln oder in kleinen Gruppen in zeitlichen Abständen mittels einer Reinigungsflüssigkeit gereinigt werden.

10. Elektrofilteranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Filterelement oder einer Gruppe von Filterelementen an der Aus­ trittsöffnung eine Sprühvorrichtung mit Injek­ torwirkung für die Reinigungsflüssigkeit zuge­ ordnet ist, die während des Sprühvorganges eine schwache Gasströmung von der Austrittsöffnung der Rohre zu deren Eintrittsöffnung erzeugt und hierdurch die Gasströmung durch die Eintritts­ öffnung zur Austrittsöffnung während des Reini­ gungsvorganges blockiert.

11. Elektrofilteranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Filterelement oder einer Gruppe von Filterelementen ein Reinigungs­ behälter zugeordnet ist, in die die oberen Enden der jeweiligen Rohre (2) hineinragen, wobei in dem Reinigungsbehälter (14) die Reinigungsflüs­ sigkeit aufgenommen ist, und daß die Steuerein­ richtung den Flüssigkeitspegel in dem Reini­ gungsbehälter (14) in der Weise steuert, daß er während des Reinigungsvorganges das Ende des jeweiligen Rohres geringfügig übersteigt.

12. Elektrofilteranordnung nach Anspruch 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich während des Reinigungsvorganges die Gase in den Filterele­ menten abkühlen und sich hierdurch eine umge­ kehrte Thermik mit einer Durchströmung der Fil­ terelemente von der Austrittsöffnung zur Ein­ trittsöffnung ergibt und hierdurch die Gasströ­ mung durch die Eintrittsöffnung zur Austritts­ öffnung während des Reinigungsvorganges blockiert wird.