DE68913532T2 - Emissionselektrode. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrlin eine Emissionselektrode für die Verwendung in einem elektrostatischen Abscheider, wobei diese Emissionselektrode einen Trägerstab und mehrere Elektrodenelemente umfaßt.
• Emissionselektroden, die für elektrostatische Abscheider bestimmt sind, haben vorzugsweise eine Anzahl wesentlicher Eigenschaften, wie hohe mechanische Festigkeit und Steifheit, seltene Wartungsnotwendigkeit, hohe Korrosionsbeständigkeit und hohe Effizienz, und können in rationeller und wirksamer Weise hergestellt und gehandhabt werden.
• Elektrostatische Abscheider werden beispielsweise verwendet, um Medien in der Form beispielsweise staubbeladener Gase, die aus Schwefelsaureherstellungsverfahren, Metallschmelzverfahren, Zementherstellungsanlagen und Veraschungsöfen stammen, zu reinigen.
• Elektrostatische Abscheider können so konstruiert werden, daß sie sowohl trockene als auch feuchte Gase von dem mitgetragenen Staub reinigen. Trockengasabscheider werden normalerweise für horizontalen Gasdurchfluß konstruiert, während Naßgasabscheider normalerweise für vertikalen Gasdurchfluß konstruiert werden.
• Außer den oben genannten Emissionselektroden enthalten solche elektrostatischen Abscheider auch Kollektorelektroden. Eine Spannungsquelle ist zur Erzeugung eines Potentialunterschieds zwischen den Emissionselektroden und den Kollektorelektroden vorgesehen, um so ein elektrisches Feld zwischen diesen Elektroden in einem Bereich zu erzeugen, durch den das staubbeladene Gas strömt, so daß die Staubteilchen dazu gebracht werden, sich primär auf den Kollektorelektroden abzusetzen, so daß das aus dem Abscheider austretende Gas im wesentlichen frei von Staubteilchen ist.
• Die im Falle solcher Abscheider angelegte Spannung ist vorzugsweise eine Direktspannung, die vorzugsweise an der Überschlaggrenze liegt d. h. derart, daß man die höchstmögliche elektrische Feldstärke erhält, bei der eine Koronawirkung und Glimmentladung stattfindet, um damit die maximale Abscheidungskraft auf die einzelnen Staubteilchen auszuüben und folglich die höchstmögliche Gasreinigungswirkung zu erzielen.
• Es gibt bekannte elektrische Staubabscheider unter Verwendung verschiedener Formen von Emissionselektroden. Die relevantesten für diese Erfindung sind folgende. Die US-A-1 333 790 betrifft einen Abscheider mit vertikalen Elektroden, die ihrerseits sich vertikal erstreckende Rippen haben, welche aus gewalzten oder gezogenen Profilen bestehen. Die DE-B-1 239 277 betrifft einen Naßabscheider mit vertikalen Elektroden, die mit spiralig geformten und gedrehten elektrischen Bogenblättern versehen sind, die auch eine vertikale Erstreckung haben. Die EP-B-0 163 047 zeigt rohrförmige Kollektorelektroden und gezahnte Entladungselektroden, die mittig darin angeordnet sind, wobei letztere mit Entladungsspitzen versehen sind, die bandförmig und entlang ihrer Längsachse durch Drehung gezwirnt oder dumh Biegen der Zähne aus der Ebene des Bandes geformt sind. Die DE-B-2 018 447 zeigt auch die Verwendung gezahnter Bänder als Emissionselektroden, die wie ein Widerhakendraht geformt sind. Staub 25 (1965) Nr. 11, Seite 508 beschreibt in einem Artikel die Verwendung von gezahntem Band (Widerhakendraht) unter anderen Elektrodentypen für die Verwendung in den elektrischen Rohrabscheidern. Die SE-B-452 955 zeigt eine andere Emissionselektrode mit Elektrodenelementen, die an dem Elektrodenträgerstab so befestigt sind, daß beide Spitzen der Elemente geneigt von dem Trägerstab wegweisen.
• Die DE-A-2 601 358 beschreibt auch Elektrodenelemente, die an einem Elektrodenträgerstab befestigt sind. Die Elemente sind in Löchern befestigt, die diametral durch den Stab hindurch ausgerichtet sind, so daß die Elemente in ihrem mittigen Schaftteil durch den Stab unterstützt sind, so daß beide angespitzte Endteile von dem Stab wegweisen. Die Elemente sind in der Richtung des Flusses des in dem Abscheider zu behandelnden Gases angeordnet.
• So sind verschiedene Arten solcher sogenannter starrer Emissionselektroden in der Technik bekannt, von denen jedoch alle eine Anzahl verschiedener Nachteile haben: Diese Nachteile werden großenteils durch die Verwendung der erfinderischen Emissionselektrode durch die Kombination der Konstruktionsmerkmale, die in den Ansprüchen aufgeführt sind, beseitigt.
• So ist es erwünscht, die Elektrodenelemente der Emissionselektrode in einer Weise zu gestalten, die die Glimmentladung und den Koronaeffekt stimuliert, während gleichzeitig Kavitationskorrosion zwischen den Elektrodenelementen und dem diese Elemente tragenden Trägerstab ausgeschaltet wird. Außerdem sollte die Gestaltung dieser Elektrodenelemente derart sein, daß die Emissionselektroden in rationeller Weise hergestellt und gehandhabt werden können. Die Emissionselektroden erfordern vorzugsweise auch nur das Wartungsminimum und sind hocheffizient.
• Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Emissionselektrode zu bekommen, die die obigen Erfordernisse in großem Umfang erfüllt, und dieses Ziel wird mit einer Emissionselektrode mit den charakteristischen Merkmalen erreicht, die in den folgenden Ansprüchen aufgeführt sind.
• Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird nun weiter im einzelnen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, worin
• Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Elektrodengestells ist, das aus mehreren erfinderischen Emissionselektroden aufgebaut ist,
• Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der erfinderischen Emimssionselektrode ist,
• Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer anderen Ausführungsform einer erfinderischen Emissionselektrode ist und
• Fig. 4 eine Anzahl von Emissionselektroden erläutert, die in einer Lagerungs- und Transportstellung miteinander gestapelt sind.
• Fig. 1 erläutert ein Elektrodengestell 1, das eine Gruppe erfinderischer Elektroden 10 enthält, deren Enden an einem betreffenden oberen 3 und unteren 4 Halter befestigt sind, worin das Gestell 1 dazu dient, in einem Teil eines elektrostatischen Abscheiders befestigt zu werden, durch den staubbeladenes Gas hindurchgeführt wird, das von seinem Staubgehalt befreit werden soll. Ein oder mehrere Gestelle 1 wirken mit einer oder mehreren Kollektorelektroden zusammen, die in dem Abscheider vorgesehen sind, indem man ein elektrisches Feld zwischen den Emissionselektroden und den Kollektorelektroden derart erzeugt, daß sich Staubteilchen primär auf den Kollektorelektroden abscheiden, so daß das staubbeladene Gas gereingt wird.
• Fig. 2 erläutert eine erfinderische Emmissionselektrode 10, die aus dem Gesteil 1 ausgebaut wurde. Die Elektrode 10 enthält eine Trägerstange 11, auf welcher mehrere Elektrodenelemente 12 befetigt sind.
• Die Trägerstange 11 der erläuterten Ausführungsform umfaßt eine hohle Stange von rechteckigem Querschnitt, obwohl verständlich ist, daß diese Stange auch einen runden Querschnitt oder irgendeine andere Querschnittsform haben kann. Außerdem kann die Trägerstange kompakt statt hohl sein.
• Um eine günstige Koronawirkung zu bekommen, haben die Elektrodenelemente 12 vorzugsweise eine pyramidenförmige Spitze 13, wobei die begrenzenden Kanten 14 der Pyramidengestalt der Spitzen 13 auch an der hohen Wirksamkeit des Elektrodenelementes 12 teilhaben. Der Schaftteil 15 des Elektrodenelementes 12 der erläuterten Ausführungsform hat einen runden Querschnitt, obwohl verständlich ist, daß dieser Schaftteil auch einen anders als rund geformten Querschnitt haben kann. Es ist auch verständlich, daß die Spitze 13 des Elektrodenelementes kegelförmig sein kann.
• Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist eine Anzahl von Elektrodenelementen 12 auf der Trägerstange 11 derart befestigt, daß diese Elektrodenelemente von der Trägerstange in vier voneinander verschiedenen Richtungen vorspringen.
• Es wird jedoch verständlich sein, daß es innerhalb des Gedankens der Erfindung liegt, daß die Elektrodenelemente 12 in irgendeiner erwünschten Anzahl von Richtungen von der Trägerstange 11 vorspringen, d. h. von einer Richtung bis zu mehreren voneinander verschiedenen Richtungen, was beispielsweise möglich ist, wenn die Trägerstange einen runden Querschnitt hat. Diese Gestaltung läßt aber bestimmte Handhabungsvorteile vermissen.
• Gemäß der Erfindung werden die Elektrodenelemente 12 vorzugsweise an der Trägerstange 11 mit Hilfe sogenannter Bolzenschweißtechniken befestigt, die eine spaltfreie Verbindung zwischen den Elektrodenelementen 12 und der Trägerstange 11 gewährleisten, wodurch die Gefahr von Kavitationskorrosion wirksam ausgeschaltet wird.
• Die oben erwähnte Methode einer Befestigung der Elektrodenelemente an der Trägerstange ermöglicht auch die hochautomatisierte Herstellung der Emissionselektroden.
• Natürlich können, wenn die erfinderischen Emissionselektroden hergestellt werden, auch andere Schweißmethoden angewendet werden, bei denen ein Endteil der betreffenden Elektrodenelemente an die Trägerstange angeschmoizen oder anderweitig mit ihr verbunden werden, um so eine spaltfreie Verbindung zu schaffen.
• Befestigt auf den betreffenden Enden der Emissionselektrode 10 der erläuterten Ausführungsform ist ein Gewindebolzen 16, der dazu bestimmt ist, durch ein betreffendes Loch in den Haltern 3 und 4 geführt zu werden, wobei die Emissionselektroden 10 in diesem Fall an den Haltern mit Hilfe von Muttern 17 festgelegt werden.
• Es wird verständlich sein, daß die erfinderischen Emissionselektroden an den Haltern auch auf andere Weise als erläutert befestigt werden können. Beispielsweise können die Enden der Trägerstange 11 abgeflacht werden, wobei in diesem Fall die Emissionselektroden an den Haltern mit Hilfe geeigneter Befestigungseinrichtungen befestigt werden, wie beispielsweise mit einer Schraube, die durch diese abgeflachten Enden geht.
• Fig. 3 erläutert eine andere Ausführungsform einer erfinderischen Emissionselektrode, die mit 10' bezeichnet ist und deren Elektrodenelemente 12' eine andere Gestaltung als die oben beschriebenen Elektrodenelemente haben. Ähnlich wie das Elektrodenelement 12 hat das Elektrodenelement 12' eine pyramidenförmige Spitze 13', weiche pyramidenbegrenzende Kanten 14' hat, und umfaßt auch ein Schaftteil 15' mit rundem Querschnitt, das mit einer Schraubenwindung 20' versehen ist, wobei die Spitze der Schraubenwindung die Effizienz und Koronabildungsfähigkeit der Emissionselektrode günstigt beeinflußt.
• In der normalen Verwendungsstellung der Emissionselektrode erstreckt sich die Trägerstange, wie in den Fig. 1 bis 3 erläutert ist, vertikal, und folglich sind die Längsachsen der Elektrodenelemente horizontal angeordnet. Die damit im wesentichen vertikal angeordneten Nuten der Schraubenwindungen 20' liefern eine zufriedenstellende Elektrodenfunktion selbst beispielsweise in Gegenwart von Feuchtigkeit, da jegliche Tröpfchenbildung, die auftritt, allein auf den Teil der Schraubenwindung konzentriert sein wird, der auf der Unterseite der Elektrodenelemente liegt, was es ermöglicht, daß ein großer Teil der Schraubenwindung in der beabsichtigten Weise trotz der Feuchtigkeitsgegenwart funktioniert. Es sollte auch bemerkt werden, daß, wenn die vertikal angeordneten Emissionselektroden in trockenen Umgebungen arbeiten, die Staubteilchen leicht die Nuten der Schraubenwindungen verlassen, da sich diese Nuten im wesentlichen vertikal erstrecken, so daß die koronastimulierende Funktion der Schraubenwindung über eine lange Zeitdauer aufrechterhalten werden kann.
• Es wird auch bemerkt werden, daß die Spitzen 13, 13' des Elektrodenelementes sowohl in Bezug auf das Erzielen maximaler Koronabildung als auch in Bezug auf die Verhinderung von Staubüberzügen auf dem Elektrodenelement selbst wichtig sind. Als ein Ergebnis der speziellen Gestaltung der erfinderischen Elektrodenelemente wird der Staubüberzug auf der Emissionselektrode 10, 10' auf die Nachbarschaft des Trägerstabes 11,11' konzentriert, und folglich sind die Zwischenräume zwischen jenen Zeitpunkten, wenn es erforderlich ist, die Elektroden zu reinigen, relativ lang.
• Fig. 4 erläutert die Möglichkeit eines Zusammenstapelns der erfinderischen Emissionselektroden 10 in einer besonders raumsparenden Weise, wenn beispielsweise die Elektroden gelagert und transportiert werden, wobei es diese Stapelung ermöglicht, daß die kegelförmigen oder pyramidenförmigen Spitzen 13 der Elektrodenelemente 12 gegen mechanische Beschädigung abgeschirmt werden. Die erläuterte Stapeiung schützt auch die Schraubenwindungen 20' der mit solchen Schraubenwindungen versehenen Elektrodenelementausführungsform, da beim Stapeln in der erläuterten Weise nur der äußere begrenzende Teil der Selten der betreffenden Elektrodenelemente in Berührung mit der Umfangsoberfläche des Trägerstabes 11' steht, während die restlichen Teile der Seitenoberflächen gut geschützt und damit intakt bleiben. Die oben genannten Verpackungsvorteile erhält man, da die Länge der betreffenden Elektrodenelemente kürzer als die Breitenabmessung oder der Durchmesser der Trägerstange ist, obwohl es gleichzeitig erforderlich sein kann, die Emissionselektroden axial in Bezug aufeinander zu verschieben. Natürlich müssen die Umfangsteile der gestapelten Elektrodenpackung in einer zufriedenstellenden Weise verpackt werden, wie beispielsweise mit Hilfe von hölzernen Verpackungsstreifen oder dergleichen.
• Es ist verständlich, daß die Elektrodenelemente 12, 12' nicht notwendigerweise in der in den Figuren erläuterten Weise angeordnet sein müssen, sondern daß diese Eleketrodenelemente auf einer Seite der Trägerstange 11,11' in Bezug auf die Elektrodenelemente auf einer anderen Seite der Trägerstange versetzt sein können.
• Außerdem wird verständlich sein, daß die Anordnung der Emissionselektroden in dem Strom von staubbeladenem Medium nicht auf die vertikale Position beschränkt ist, sondern daß irgendeine erwünschte Position oder Ausrichtung möglich ist.
• Es wird auch verstanden werden, daß die Trägerstange so bemessen werden soll, daß die Emissionselektrode genügend starr und steif für die Anwendung ist, für die sie bestimmt ist.
• Die Erfindung ist nicht auf die erläuterten und beschriebenen Ausführungsformen und Abwandlungen beschränkt und Änderungen können innerhalb des Gedankens der folgenden Ansprüche vorgenommen werden.

Claims (4)

1. Emissionselektrode für die Verwendung in einem elektrostatischen Abscheider, wobei die Emissionselektrode (10,10') eine Trägerstange (11,11') und mehrere stiftförmige daran befestigte Elektrodenelemente (12, 12') umfaßt, wobei diese Elemente von der Trägerstange (11,11') nach außen vorspringen und Spitzen (13, 13') haben, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Elektrodenelemente (12, 12') einen Endteil (15) hat, der an der äußeren Umfangsoberfläche der Trägerstange (11, 11') so befestigt ist, daß sich eine spaltfreie Verbindung zwischen der Trägerstange (11, 11') und dem Elektrodenelement (12, 12') bildet, und daß die Elektrodenelemente (12, 12') von der Trägerstange (11,11') in mehreren voneinander verschiedenen Richtungen nach außen vorspringen.

2. Emissionselektrode nach Anspruch 1, bei der der Schaft (15') der betreffenden Elemente ein Schraubgewinde (20') hat.

3. Emissionselektrode nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Trägerstange (11, 11') einen rechteckigen Querschnitt hat und kompakt oder hohl ist.

4. Emissionselekterode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Endteile der Trägerstange (11,11') mit Einrichtungen (16) zur Befestigung der Emissionselektrode an Haltern (3, 4) versehen sind.