DE4326895C1

DE4326895C1 - Sprühelektrode für elektrostatische Abscheider, die aus einem Träger besteht, auf dessen Außenseite ein Gewebe angeordnet ist, sowie Verwendung der Sprühelektrode

Info

Publication number: DE4326895C1
Application number: DE4326895A
Authority: DE
Inventors: Heinz Meffert; Georg Leluschko; Heinz Kunoff
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1993-08-11
Filing date: 1993-08-11
Publication date: 1994-08-25
Anticipated expiration: 2013-08-12
Also published as: WO1995004601A1; US5792243A; EP0713425A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sprühelektrode für elektrostatische Abscheider, die aus einem Träger besteht, auf dessen Außenseite ein Gewebe angeordnet ist, sowie auf die Verwendung der Sprühelektrode.

Verschiedene Arten von Elektroden sind bekannt. In der DE 28 51 757 A1 und in der DE-OS 23 11 468 werden Sprüh- und Niederschlagselektroden beschrieben, die aus Kohlenstoff bestehen. Der Kohlenstoff wird dabei in Form von Geweben, Filzen und Garnen eingesetzt.

In der DE 31 43 978 A1 wird eine Sprühelektrode beschrieben, die aus einem Träger aus elektrisch leitfähigen Werkstoffen besteht, auf dem ein Gewebe aus polymerer oder textiler Struktur angeordnet ist. Der als Träger für das Gewebe vorgesehene Schichtgemischwiderstand dient der elektrostatischen Versorgung der Elektrode und ist unmittelbar mit der Stromzuführung oder Stromableitung verbunden.

In der DE 25 00 888 A1 wird eine Niederschlagselektrode für Elektroabscheider beschrieben, die an ihrer elektrisch leitenden Oberfläche eine Folie aus Kohlenstoff aufweist, die mit einem Träger dauerhaft verbunden ist. Die Kohlenstoffolie besteht aus gepreßtem Graphit, während der Träger aus einem Kunststoff bestehen kann.

In der EP 0 031 623 A1 wird eine Elektrode beschrieben, die aus einem elektrisch leitenden Träger besteht, auf dem ein Fasermaterial aus einem dielektrischen Werkstoff angeordnet ist.

In der DE-Gm 16 94 459 wird eine säurebeständige Sprühelektrode für Elektroabscheider beschrieben, die aus einem säurebeständigen, nichtmetallischen Tragkörper und einem säurebeständigen Metall als Sprühorgan besteht, bei der in dem Tragkörper Metallfolien, insbesondere aus Edelmetall, derart angeordnet sind, daß die Folien auf der Oberfläche des Tragkörpers Sprühspitzen oder Sprühkanten bilden.

In der US 1,130,215 wird eine Elektrode beschrieben, die aus einem perforierten Träger besteht, auf dessen Oberfläche Kohlenstoff angeordnet ist. Der Kohlenstoff wird dabei in Pulverform eingesetzt und bildet an der Außenseite Sprühspitzen aus.

In der DE 25 18 952 A1 wird eine Vorrichtung zur Entfernung fester oder flüssiger Teilchen aus einem Gasstrom beschrieben, in welcher der Gasstrom durch einen Abtrennungsraum geleitet wird, der von zwei gegenüber angeordneten Elektroden begrenzt wird und in welcher zwischen den Elektroden ein elektrisches Feld solcher Stärke erzeugt wird, daß im Gasstrom keine wesentliche Ionisierung auftritt. Bei dieser Vorrichtung ist wenigstens eine der Elektroden mit einer Bekleidung versehen, die aus einem Fasermaterial mit beschränkter elektrischer Leitfähigkeit besteht, das eine große Anzahl herausragender dünner Fasern aufweist. Die Bekleidung kann dabei aus Asbestfasern, Glasfasern, Textilgewebe, rostfreiem Stahl oder feinen Metallfasern bestehen, die in einem Kunststoffträger eingebettet sind.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Sprühelektrode für elektrostatische Abscheider zu schaffen, die korrosionsbeständig ist und dabei gleichzeitig eine elektrostatische Aufladung der im Gas vorhandenen Feststoff- und/oder Flüssigkeitsteilchen in der Korona für die elektrostatische Abscheidung ermöglicht.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Träger aus elektrisch nicht leitfähigen Werkstoffen besteht, auf dessen Außenseite ein Gewebe aus verkreuzten und verdrehten Garnen aus Kohlenstoffasern angeordnet ist. Der Träger besteht dabei in vorteilhafter Weise aus Kunststoffen oder Kautschuken. Die Kohlenstoffasern bestehen in vorteilhafter Weise aus Graphit und haben einen Durchmesser von 5 bis 10 µm. Als elektrostatische Abscheider können trocken oder naß arbeitende Elektroabscheider eingesetzt werden.

Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, daß das Gewebe aus verkreuzten und verdrehten Garnen aus Kohlenstoffasern, das an der Außenseite des Trägers aus elektrisch nicht leitfähigen Werkstoffen angeordnet ist, eine Korona ermöglicht, durch welche die im Abgas enthaltenen Feststoff- oder Flüssigkeitsteilchen elektrostatisch aufgeladen und an den Niederschlagselektroden abgeschieden werden. Die Sprühelektrode ist ausgesprochen korrosionsbeständig und eignet sich daher für relativ lange Betriebszeiten.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Garne jeweils aus 2400 bis 3600 Kohlenstoffasern bestehen. Aus diesen Garnen läßt sich das Gewebe relativ einfach nach dem Klöppelverfahren herstellen. Unter dem Klöppelverfahren ist das mustergemäße Verkreuzen und Verdrehen gezwirnter Garne zu verstehen, das heute in der Regel mit modernen Maschinen automatisch durchgeführt wird. Bestehen die Garne jeweils aus 2400 bis 3600 Kohlenstoffasern, so wird die Wirkung der einzelnen Gewebeabschnitte als Sprühspitzen verstärkt und eine homogene Ausbildung der Korona erleichtert.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Gewebe eine durchschnittliche Dicke von 0,3 bis 0,7 mm auf. Durch diese Maßnahme weist die Sprühelektrode an ihrer Außenseite eine relativ hohe mechanische Stabilität auf.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht der Träger aus synthetischen Elastomeren. Durch diese Maßnahme wird die Sprühelektrode biegsam und kann, ähnlich wie eine Schnur, zusammengelegt werden. Dies erleichtert den Transport und die Montage der Sprühelektrode. Als synthetisches Elastomer kann beispielsweise Butylkautschuk eingesetzt werden.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Träger einen Kern aus Aramid aufweist. Unter Aramiden sind die aromatischen Polyamide aus aromatischen Diaminen und Arylendicarbonsäuren zu verstehen. Enthält der Träger einen Kern aus Aramid, wird die Zugfestigkeit der Sprühelektrode auf relativ einfache Weise merklich erhöht, so daß die Anordnung von Gewichten, die in der Regel 2 bis 5 kg betragen, relativ schnell erfolgen kann, und die Sprühelektrode auch bei besonders hohen Gasgeschwindigkeiten in vorteilhafter Weise eingesetzt werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Kern einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 1 bis 3 mm auf. Ein Kern mit einem kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 1 bis 3 mm kann auf relativ einfache Weise in den Träger eingearbeitet werden. Dies vereinfacht die Herstellung der Sprühelektrode, wobei gleichzeitig eine relativ hohe Zugfestigkeit der Sprühelektrode realisiert werden kann.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Träger oder die Einheit aus Kern und Träger einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 5 bis 10 mm auf. Diese Maßnahme ermöglicht ein gleichmäßiges Anordnen des Gewebes aus verkreuzten und verdrehten Garnen aus Kohlenstoffasern auf der Außenseite des Trägers, wobei gleichzeitig eine gleichmäßige Korona über die gesamte wirksame Länge der Sprühelektrode ausgebildet werden kann.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das obere Ende und/oder das untere Ende in einer Länge von 400 bis 600 mm mit einer zusätzlichen Schicht aus synthetischen Elastomeren umhüllt sind. Als synthetisches Elastomer kann dabei beispielsweise Butylkautschuk eingesetzt werden. Die synthetischen Elastomere können beispielsweise durch Vulkanisation auf das obere und/oder das untere Ende aufgebracht werden. In der Regel kommt es bei Sprühelektroden am oberen Ende und/oder am unteren Ende feldbedingt häufig zu Funkenerosion, was die Abscheideleistung des elektrostatischen Abscheiders vermindert. Werden das obere Ende und/oder das untere Ende in einer Länge von 400 bis 600 mm mit einer zusätzlichen Schicht aus synthetischen Elastomeren umhüllt, so kann diese unerwünschte Funkenerosion vermieden und der Wirkungsgrad des elektrostatischen Abscheiders erhöht werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das untere Ende im unteren Teil mindestens einen Vorsprung quer zur Längsachse der Sprühelektrode auf. Diese Maßnahme ermöglicht ein relativ leichtes Anbringen von Gewichten zur Stabilisierung der Sprühelektrode.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das obere Ende eine Öse auf. Auf diese Weise kann die Sprühelektrode relativ einfach in dem elektrostatischen Abscheider angeordnet werden. Auch ermöglicht diese Maßnahme ein relativ problemloses Nachrüsten von elektrostatischen Abscheidern durch die zusätzliche einfache Anordnung von weiteren Sprühelektroden, die gegebenenfalls erforderlich ist, wenn die Werte der zu behandelnden Abgase in stärkerem Maße schwanken.

Gegenstand der Erfindung ist schließlich die Verwendung der Sprühelektrode zur Behandlung von Abgasen, die SO₂ oder SO₃ oder HF oder HCl oder Mischungen davon enthalten, in elektrostatischen Abscheidern. Dabei ist vorteilhaft, daß größere Mengen von Abgasen, die SO₂ oder SO₃ oder HF oder HCl oder Mischungen davon enthalten, von den sauren Schadstoffen befreit werden können und die Sprühelektrode keine korrosiven Schädigungen, bedingt durch SO₂ oder SO₃ oder HF oder HCl oder Mischungen davon, aufweist.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung (Fig. 1, Fig. 2) näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Sprühelektrode für elektrostatische Abscheider.

Fig. 2 zeigt die Sprühelektrode für elektrostatische Abscheider im Querschnitt gemäß Schnitt A-A in Fig. 1.

In Fig. 1 ist die Sprühelektrode für elektrostatische Abscheider im Längsschnitt dargestellt. Die Sprühelektrode ist unterteilt in ein oberes Ende a, einen mittleren Teil b sowie in ein unteres Ende c. Der mittlere Teil b dient der Ausbildung der für die elektrostatische Abscheidung erforderlichen Korona. In der Sprühelektrode ist mittig ein Kern 1 angeordnet, der von einem Träger 2 umgeben ist. Der Kern 1 besteht bevorzugt aus Aramid. Der Träger 2 besteht bevorzugt aus synthetischen Elastomeren. Auf die Außenseite des nicht elektrisch leitfähigen Trägers 2 ist ein Gewebe 3 aus verkreuzten und verdrehten Garnen aus Kohlenstoffasern angeordnet. Das obere Ende a und das untere Ende c sind mit einer zusätzlichen Schicht 4 aus synthetischen Elastomeren umhüllt. Im unteren Teil des unteren Endes c ist ein Vorsprung 5 quer zur Längsachse der Sprühelektrode angeordnet. An diesem Vorsprung 5 können auf relativ einfache Weise Gewichte angeordnet werden. Das obere Ende a weist eine Öse 6 auf, an der die Sprühelektrode auf relativ einfache Weise im oberen Teil des elektrostatischen Abscheiders angeordnet werden kann.

In der Fig. 2 ist der Querschnitt der Sprühelektrode gemäß Schnitt A-A in Fig. 1 dargestellt. Um den Kern 1, der bevorzugt aus Aramid besteht, ist ein elektrisch nicht leitfähiger Träger 2 angeordnet. Die Einheit aus Kern 1 und Träger 2 weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. An der Außenseite des Trägers 2 ist ein Gewebe 3 aus verkreuzten und verdrehten Garnen aus Kohlenstoffasern angeordnet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels und eines Vergleichsbeispiels näher beschrieben.

Beispiel

Das bei der Verbrennung von Abfällen entstehende Abgas hat eine Temperatur von 78°C, einen Taupunkt von 78°C, einen Gehalt an Staub von 2 g/m³ und fällt in einer Menge von 30 000 m³/h an. Ferner sind im Abgas geringe Mengen an SO₂, SO₃, HF und HCl enthalten. Die Niederschlagsfläche des elektrostatischen Abscheiders beträgt 500 m², wobei plattenförmige Niederschlagselektroden verwendet werden, die im Abstand von 300 mm angeordnet sind. Zwischen den plattenförmigen Niederschlagselektroden sind mittig im Abstand zueinander von 400 mm Sprühelektroden angeordnet, die eine Gesamtlänge von 5 m aufweisen, wobei der mittlere Teil eine Länge von 4,2 m hat. Innerhalb einer jeden Sprühelektrode ist mittig ein Kern aus Aramid angeordnet, der einen Durchmesser von 2 mm aufweist. Um den Kern einer jeden Sprühelektrode ist ein Träger aus synthetischen Elastomeren angeordnet. Die Einheit aus Kern und Träger einer jeden Sprühelektrode hat einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 8 mm. Auf der Außenseite eines jeden Trägers ist ein Gewebe aus verkreuzten und verdrehten Garnen aus Kohlenstoffasern angeordnet. Das Gewebe weist eine Dicke von 0,5 mm auf. Die oberen Enden und die unteren Enden der einzelnen Sprühelektroden sind in einer Länge von 0,5 m mit einer zusätzlichen Schicht aus synthetischen Elastomeren umhüllt. Im unteren Teil weisen die unteren Enden einen Vorsprung quer zur Längsachse der Sprühelektrode auf, an dem jeweils ein Gewicht von 3 kg angeordnet ist. Die oberen Enden der Sprühelektroden weisen eine Öse auf, deren Innendurchmesser 11 mm beträgt und zur Aufhängung der einzelnen Sprühelektroden dient. Bei einer Feldstärke im Bereich von 2 bis 4 kV/cm wurde im Reingas ein Restgehalt an staubförmigen Stoffen nach Behandlung des Abgases von < 10 mg/Nm³ gemessen. Die Betriebszeiten der Sprühelektroden können bis zu 4 Jahren betragen, ohne daß nachteilige Auswirkungen auf den Wirkungsgrad des elektrostatischen Abscheiders zu verzeichnen sind.

Vergleichsbeispiel

Ein Abgas mit der gleichen Zusammensetzung wie im obigen Beispiel wird unter den gleichen Bedingungen im selben elektrostatischen Abscheider behandelt. Im Gegensatz zu den im Beispiel angeführten Sprühelektroden werden im elektrostatischen Abscheider jedoch zwischen den plattenförmigen Niederschlagselektroden mittig im gleichen Abstand wie im angeführten Beispiel Sprühelektroden angeordnet, die aus Edelstahldrähten gefertigt sind. Im Gegensatz zum obigen Beispiel beträgt der Restgehalt an staubförmigen Stoffen im Reingas nach Behandlung des Abgases 30 mg/Nm³.

Somit ermöglicht die erfindungsgemäße Sprühelektrode für elektrostatische Abscheider neben ihrer einfachen Handhabung und Korrosionsbeständigkeit auch eine Erhöhung des Wirkungsgrades des elektrostatischen Abscheiders, was auf die gleichmäßige Ausbildung der Korona im mittleren Teil der Sprühelektrode zurückzuführen ist.

Claims

1. Sprühelektrode für elektrostatische Abscheider, die aus einem Träger besteht, auf dessen Außenseite ein Gewebe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (2) aus elektrisch nicht leitfähigen Werkstoffen besteht und daß auf dessen Außenseite ein Gewebe (3) aus verkreuzten und verdrehten Garnen aus Kohlenstoffasern angeordnet ist.

2. Sprühelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Garne jeweils aus 2400 bis 3600 Kohlenstoffasern bestehen.

3. Sprühelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe (3) eine durchschnittliche Dicke von 0,3 bis 0,7 mm aufweist.

4. Sprühelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (2) aus synthetischen Elastomeren besteht.

5. Sprühelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (2) einen Kern (1) aus Aramid aufweist.

6. Sprühelektrode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1) einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 1 bis 3 mm aufweist.

7. Sprühelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (2) oder die Einheit aus Kern (1) und Träger (2) einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 5 bis 10 mm aufweist.

8. Sprühelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende a und/oder das untere Ende c in einer Länge von 400 bis 600 mm mit einer zusätzlichen Schicht (4) aus synthetischen Elastomeren umhüllt sind.

9. Sprühelektrode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende c im unteren Teil mindestens einen Vorsprung (5) quer zur Längsachse der Sprühelektrode aufweist.

10. Sprühelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende a eine Öse (6) aufweist.

11. Verwendung der Sprühelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Behandlung von Abgasen, die SO₂ oder SO₃ oder HF oder HCl oder Mischungen davon enthalten, in elektrostatischen Abscheidern.