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Verfahren zur elektrischen Reinigung von Gasen oder schlecht leitenden
Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft ein, Verfahren, zur elektrischen Reinigung
von Gasen, oder schlecht leitenden Flüssigkeiten, bei dem es darauf ankommt, daß
unter Verwendung einer Vielzahl von paarweise mit geringem gegenseitigem Abstand
gegeneinander umlaufenden, durch Ausströmelektroden besprühten und mit einem Halbleiter
bekleideten walzenförmigen Niederschlagselektroden und eines in die Hochspannungszuleitung
zu den Ausströmelektroden eingeschaltetem Widerstandes im Tranformator eine Spannung
erzeugt wird, die mindestens das Doppelte der Betriebsspannung des Elektrofilters
beträgt. Für das durch die Erfindung erstrebte Ziel, das sich insbesondere bei der
Niederschlagung von Ruß auswirken, soll, ist die gemeinsame Anwendung dieser Kombinationselemente,
also von paarweise gegeneinander umlaufenden Walzen als Niederschlagselektroden.
mit engem, entsprechend schmale Gasgassen bildendem Abstand, von Halbleitern als
Baustoff für diese Elektroden und eines die Transformatorspannung herabdrosselnden
Widerstandes in der Hochspannungszuleitung von ausschlaggebender Bedeutung. Wie
die Kombinationselemente einander ergänzen und welche Vorteile aus diesem Zusammenwirken
erreicht werden, ergibt sich aus folgendem. Die unter der Wirkung des Sprühfeldes
an die umlaufenden. Walzen getriebenen, Schwebeteilchen haften an der Walzenfläche
nur fest, solange sie sich im Bereiche des Sprühfeldes befinden. Infolge des Umlaufens
der Niederschlagswalzen besteht die Möglichkeit, die Abscheidungen an den Walzen
in einen an sich bekannten Nebenraum außerhalb des Bereiches des Sprühfeldes zu
befördern, in dem keine Gas--oder Flüssigkeitsströmung herrscht, so daß dort die
Entfernung des Niederschlagsgutes keine Schwierigkeiten macht. Auch gut leitende
Teilchen, die bekanntlich die Neigung haben, infolge Umladung von der Niederschlagselektrode
sofort wieder abgestoßen und von der Ausströmelektrode angezogen zu werden, können
bei dem Verfahren nach der Erfindung nicht in das aus den Gasen zwischen den Walzen
abströmende Reingas gelangen. Bei nichtleitenden Schwebeteilchen, die sich sonst
an der Niederschlagsfläche festsetzen und sie mit einer den weiteren Stromdurchgang
verhindernden nichtleitenden Schicht bedecken, wird dem Sprühstrom immer wieder
eine saubere Niederschlagsfläche dargeboten, so daß eine .Schwächung der Stromstärke
nicht eintreten kann. Im übrigen kann die Gasgeschwindigkeit ohne weiteres so gewählt
werden, daß ein einmaliger Durchgang durch eine der Walzengassen
für
die Reinigung des Gases' oder der Flüssigkeit genügt.
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Grundsätzlich würde sich das Verfahren nach der Erfindung für alle
Walzengrößen ',@ Walzenabstände anwenden. lassen. Wenn den bei den gebräuchlichen
Elektrofil '" üblichen Abstand von 8o bis Zoo mm zwisc' Ausström- und Niederschlagselektroden
zugrunde legt, würde man im vorliegenden Fall auf eine Gassenbreite von 16o bis
4oo mm zwischen den Walzen kommen, doch gibt die Erfindung die vorteilhafte Möglichkeit,
je nach der Gasart bis auf einen Walzenabstand von etwa 2o bis 30 mm herunterzugehen.,
die Walzengassen also sehr eng zu wählen. Dann braucht die Betriebsspannung im Elektrofilter
selbst nur etwa 8ooo Volt zu betragen, wodurch die Isolationsfragen wesentlich erleichtert
werden. Da auch der Weg der Schwebeteilchen, von den Ausströmelektroden zu der Walzenfläche
bei der gewählten Erge der Elektrodengassen ein. entsprechend kürzerer ist, ergibt
sich eine erhebliche Verminderung des Energieverbrauchs. Ein weiterer Vorteil besteht
darin, daß die Sprühwirkung und damit der Reinigungsgrad bei einem engen Walzenabstand
wesentlich größer sind, weil die schädliche Raumladung nicht so groß werden, kann
wie bei weiteren Elektrodenabständen.
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Um nun bei dem engen Walzenabstand Stromüberschläge wirksam zu verhüten,
wird nach der Erfindung eine Spannung erzeugt, die das Doppelte oder ein Mehrfaches
der Betriebsspannurg im Elektrofilter beträgt, und in die Zuleitung zu den Ausströmelektroden
ein Hochspannur.gswiderstand eingeschaltet. Dieser Widerstand wird so bemessen,
daß bei gewöhnlichem Stromverbrauch die Betriebsspannung beispielsweise die Hälfte
der Transformatorspannung beträgt. Tritt nun irgendeine Unregelmäßigkeit im Elektrofilter
auf, bildet sich z. B. bei der Abscheidung von Faserstoffen zwischen den Ausstr
ömelektroden und den Walzenflächen. eine Brücke, so steigt die Stromstärke und mithin
der Spannungsabfall an dem Hochspannungswiderstand. Im äußersten Fall, nämlich bei
einem Kurzschluß zwischen Ausströmer und Niederschlagselektrode, liegt die volle
Spannung an dem Hochspannungswiderstand, so daß zwischen Ausströmelektroden und
Niederschlagsflächen überhaupt keine Spannung mehr vorhanden ist und der den Kurzschluß
bildende Körper zum Abfallen von der Niederschlagsfläche gebracht wird. Man erreicht
auf diese Weise eine selbsttätige Reinigung der Elektroden und eine selbsttätige
Rückkehr des Elektrofilters zur geregelten Arbeitsweise.
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Zur Konstanthaltung der Emission der Ausströmelektroden z. B. für
den Fall, daß Gase verschiedener Temperatur gemischt gereinigt werden sollen, und
der einen Walzengasse heißere Gase zugeteilt werden als der anderen, dient die weitere
Maßnahme der die Erfindung bildenden Kombination, daß nämlich die um-I, ufenden
Walzen mit einem Halbleiter beidet oder aus einem Halbleiter hergestellt
in sollen. Dadurch wird erreicht, daß durch K#den cm2 Niederschlagsfläche immer
nur eine bestimmte Stromstärke fließen und die Ausströmelektrode nur die gleiche
Anzahl von Elektronen aussenden kann,- unabhängig von Veränderungen des Widerstandes
im Gase oder von sonstigen physikalischen Einflüssen.
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Auf der Zeichnung ist beispielsweise veranschaulicht, wie die Erfindung
ausgeführt werden kann.
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Abb. i bis 3 zeigen den allgemeinen Aufbau einer für die Erfindung
geeigneten Einrichtung. Hier sind sechs in der Pfeilrichtung umlaufende Walzen i
vorgesehen, die drei verhältnismäßig enge Gassen für den Durchtritt des zu reinigenden
Gases oder der Flüssigkeit bilden. Zum Antrieb der Walzen dienen auf einer Welle
2 sitzende Kegelräder 3, die die Walzen i paarweise entgegengesetzt zueinander umlaufen
lassen.. Die Walzen werden von dem Gehäuse 4 umschlossen, das mit dem Rohgaseinlaß
ii und dem Reingasauslaß 12 versehen ist. Auf der Rohgasseite sind vor den Walzen
der Gasströmung abgekehrte, durch Wände 5 gebildete Nebenräume an sich bekannter
Art angeordnet, in denen sich Reinigungsvorrichtungen 13 für die Walzen i befinden.
In jeder Walzengasse sind die Ausströmelektroden 7 z. B. in Form von Drähten angeordnet,
die auf der Reingasseite durch Rahmen g gehalten werden. Die Zuführung der zumeist
negativen Betriebsspannung an die Ausströmelektroden erfolgt durch die mit dem eingangs
erwähnten Hochspannungswiderstand versehene Leitung io über den Durchführungsisolator
B. Unterhalb der Walzen und der von den Schirmwänden 5 eingeschlossenen Nebenräume
liegt der das Niederschlagsgut auffangende Bunker 6, der mit einer Entleerungsvorrichtung,
z. B. einer Förderschnecke, versehen ist.
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Wie aus der Zeichnung zu ersehen, wird das Rohgas zwischen den Abschirmwänden
5, die als Gasleitflächen wirken, in, die drei Walzengassen geleitet, wo es in den
Bereich des Sprühfeldes gelangt. Die an den Walzenflächen abgeschiedenen Schwebekörper
werden infolge der Drehung der Walzen in die Nebenräume der Wände 5 befördert und
dort durch die Reinigungsvorrichtung 13 entfernt.
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In Abb. 4 sind die Walzen und die die Nebenräume bildenden Wände 5
vor den Walzen im größeren Maßstabe dargestellt. Man erkennt hier die Bekleidung
der Walzen 14 mit einem Halbleiter 15 und daß an Stelle je einer Ausströmelektrode
mehrere Ausströmelektroden 16, 17, 18, 1g in den Walzengassen und nach der
Reingasseite
zu angeordnet sein können. Aus Abb. 4 ergibt sich ferner, daß die z. B. aus Bürsten
bestehenden Reinigungsvorrichtungen 13 für die Walzen so ausgebildet werden können,
daß sie innerhalb des Nebenraumes 5 den Spalt zwischen zwei Walzen abdecken, so
daß an dieser Stelle keine schädlichen Wirbel entstehen.
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Selbstverständlich lassen sich an Stelle von Drähten auch mehr oder
weniger breite, zur Gasströmung parallele Bänder als Ausströmelektroden verwenden,
um die Dauer und Wirkung der elektrischen Besprühung zu verlängern und auf diese
`''eise eine erhöhte Gäsgeschwindigkeit, d. h. einen, größeren Durchsatz, zu ermöglichen..
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An sich sind gegeneinander umlaufende walzenförmige Niederschlagselektroden,
die zwischen sich eine Gasse frei lassen, bekannt, wie auch Halbleiterelektroden
als solche nichts Neues darstellen, doch fehlte bisher die Zusammenstellung solcher
Walzenelektroden zu einer Mehrzahl von engen Elektrodengassen unter Vorschaltung
eines Hochspannungswiderstandes, der durch Herabdrosseln der im Transformator erzeugten
Spannung ein Arbeiten im Elektrofilter mit einer dem geringen Elektrodenabstand
angepaßten verminderten Betriebsspannung ermöglicht. Wenn andererseits auch solche
Hochspannungswiderstände an sich schon vorher vorgeschlagen worden sind, so dienten
sie doch nicht der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe, die darauf
ausgeht, durch den Vorschaltwiderstand die ganze Belastung aufnehmen zu lassen,
damit bei einem Überschlag zwischen den enggestellten Walzenelektroden die Spannung
im Elektrofilter zusammenbrechen kann und so Betriebsstörungen ausgeschaltet werden.