DE839193C

DE839193C - Process for the electrical separation of fine dust from gases

Info

Publication number: DE839193C
Application number: DES5489D
Authority: DE
Inventors: Richard Dr-Ing Heinrich
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1940-09-14
Filing date: 1940-09-14
Publication date: 1952-05-19

Description

Verfahren zur elektrischen Abscheidung von Feinstaub aus Gasen In Elektrofiltern der üblichen Bauart mit Sprüht und gegenpoligen Niederschlagselektroden könnten bei einer mittleren Feldstärke von etwa 2500V der Oberfläche der Niederschlagselektrode bei den nachstehenden Komdurchmessern dz des Staubes in Millimeter und einer Temperatur von 100° C etwa die angegebenen Wanderungsgeschuindigkeiten b in cm;s erreicht werden: alb (),()01 I,82 0,002 3,62 0,003 5,42 0,004 7,25 0,005 1 9,10 0,010 I8,20 0,020 36,40 Aus dieser Zusammenstellung ergibt sich, daß sich die elektrische Abscheidung von allerfeinstem Staub, wie er z. B. in Metallhüttenofenabgasen vorkommt, wesentlich vereinfachen muß, wenn es gelingt, den Korndurchmesser des Staubes, der im allgemeinen bei etwa o,ool mm und darunter liegt, zu vergrößern. Wenn z. B. durch Zusamrnenballung der mittlere Korndurchmesser von 0,001 auf o,olomm erhöht wird, erhöht sich auch die Staubwanderungsgeschwindigkeit gemäß vorstehender Tabelle auf das Zehnfache, was bedeutet, daß man für die Elektrofilteranlage bei gleichem Entstaubungsgrad mit einem Zehntel der bisher erforderlichen Niederschlagsfläche auskommt.Process for the electrical separation of fine dust from gases In electrostatic precipitators of the usual design with spray and opposing polarity collecting electrodes, with an average field strength of about 2500V on the surface of the collecting electrode with the following grain diameters dz of the dust in millimeters and a temperature of 100 ° C, approximately the specified migration speeds could be achieved b in cm; s can be achieved: silly (), () 01 I, 82 0.002 3.62 0.003 5.42 0.004 7.25 0.005 1 9.10 0.010 I8.20 0.020 36.40 From this compilation it can be seen that the electrical deposition of the finest dust, as it occurs, for. B. occurs in metal furnace exhaust gases, must simplify significantly if it is possible to enlarge the grain diameter of the dust, which is generally about o, ool mm and below. If z. If, for example, the mean grain diameter is increased from 0.001 to 0.18 by agglomeration, the speed of dust migration increases tenfold according to the table above, which means that one tenth of the previously required precipitation area can be used for the electrostatic filter system with the same degree of dedusting.

Von dieser Überlegung ausgehend, wird bei dem den Gegenstand der Erfindung bildenden Verfahren zur elektrischen Reinigung von Feinstaub enthaltenden Gasen wie folgt gearbeitet. Proceeding from this consideration, the subject of the Invention forming process for the electrical cleaning of fine dust containing Gases worked as follows.

In einem mit (;leichspamlung hetriebenen Vorfeld V011 nur etwa loo bis 200 mm Länge wird der Staub unter Einwirkung von (.leichstrom-Sprühentladungen ohne Abscheidung einsinnig teilweise aufgeladen, und zwar so, daß etwa so°'o des Staubes eine Ladung erhalten, die übrigen Anteile d'tgegen nicht. Zu diesem Zweck kann man diese Voraufladungszone z. B. nur mit einzelnen Stromst(ißell speisen und dazwischen stromfreie Pausen lassen. Beispielswleise wird hier mit Stoßspannung mit steiler Stirn gearbeitet. In a with (; mulch drifted apron V011 only about loo Up to a length of 200 mm, the dust is exposed to direct current spray discharges unidirectionally partially charged without separation, in such a way that about so ° 'o des Dust received a charge, the other parts not. To this end can this precharge zone z. B. only feed with individual Stromst (ißell and leave power-free breaks in between. For example, impulse voltage is used here worked with a steep forehead.

Auf die Voraufladezone, in und hinter der der Staub durch Wirbelbildung gut durcheinander gemischt wird, folgt ein sprühloses elektrisches Feld, das mit Wechselspannung arbeitet. In diesem Wechselfeld pendeln die geladenen Staubteilchen im Takt der Wechselspannung hin und her und stoßen dabei mit den im Vorfeld ungeladen gehlichcnen Staubteilchen zusammen. die im Gasstrom ohne Pendelbewegung schweben. Wie Untersuchungen über Staubzusammenballung bei feinsten Aerosolen gezeigt haben tritt praktisch bei jedem Zusammenstoß eines geladenen und eines ungeladenen Staubteilchens ein Aneinanderhaften ein. Da sich dieser Vorgang im Wechselfeld zwischen geladenen und ungeladenen Teilchen mehrmals abspielt. gelingt es, die zum Teil aufgeladenen Staubteilchen zu größeren Gebilden zusammenzuballen. On the precharge zone, in and behind which the dust caused by vortex formation is mixed well, followed by a sprayless electric field, which with AC voltage works. The charged dust particles oscillate in this alternating field back and forth in time with the alternating voltage and bump into the uncharged beforehand hidden dust particles together. which float in the gas flow without pendulum motion. As studies on the accumulation of dust in the finest aerosols have shown occurs in practically every collision of a charged and an uncharged dust particle a clinging one. Since this process takes place in the alternating field between charged and uncharged particles repeatedly. succeeds in partially charged To aggregate dust particles into larger structures.

Nach dem Zusamgmenballungswechselfreld folgt allschließelld ein zweites mit Gleichspannung hetriebenes, ohne Abscheidung arbeitendes Sprühfeld von wiederum nur etwa 100 bis 200 mm Länge. After the agglomeration change field follows a second all closing field Spray field operated with direct voltage and working without separation from in turn only about 100 to 200 mm in length.

In diesem werden die Staubteilchen, die in ihrem mittleren Korndurchmesser z. B. von o,OOt auf 0.005 oder o,olomm angewachsen sind, weitgehend so vollständig wie möglich aufgeladen.In this the dust particles, which are in their mean grain diameter z. B. from o, OOt to 0.005 or o, olomm have grown largely so completely charged as possible.

Diese vergrößerten Staubteilchen, die im Verhältnis eine wesentlich höhere Ladung als die früher kleineren Staubteilchen aufnehmen, wander in einem nachgeschalteten sprühlosen, mit Gleichspannung betriebenen Kondensatorfeld entsprechend ihrer größeren Ladung schneller und können nun'-mehr besser abgeschieden werden als die früher kleineren Teilchen; die Abmessungen der Elektrofilteranlagc lassen sich dementsprechend verkleinern, und zwar etwa im Verhältnis der ernelten höheren Wanderungsgeschavilldigkeit, d. h. bei einer 1 ofach erhiihten Wanderungsgeschwilldigkeit kann das zur Abscheidung dienende Feld mit etwa 'i/,o der sonst nötigen Abmessungen gebaut werden. These enlarged dust particles, which in proportion a substantially absorb a higher charge than the earlier smaller dust particles wander in one downstream sprayless capacitor field operated with DC voltage accordingly their larger charge faster and can now'-more be deposited better than the earlier smaller particles; leave the dimensions of the electrostatic precipitator correspondingly decrease in size, approximately in proportion to the higher ones obtained Migratory ease, d. H. with a 1 times increased migration speed The field used for the deposition can have about 1 /, o the dimensions otherwise required be built.

Das Verfahren nach der Erfindung kann auch in der Weise abgeändert werden, daß an Stelle des auf das kurze elektrische Vorfeld der ersten Stufe folgenden Wechselfeldes ein akustisch z. B. mit Ultraschallwellen arbeitendes Feld die Zusammenhallung der im elektrischen Vorfeld vorbehandelten Teilchen übernimmt, ehe die nochmalige Besprühung und darauf folgend die sprühlose Ab-Abscheidung im zweiten Verfahrensgang erfolgt. The method according to the invention can also be modified in this way that in place of the following on the brief electrical apron of the first stage Alternating field an acoustic z. B. field working with ultrasonic waves the coherence the particles pretreated in the electrical preliminary field take over before the repeated one Spraying and then the sprayless deposition in the second process step he follows.

Bei der elektrischen Niederschlagung von Schwebekörpern aus strömenden Gasen oder Gasgemischen ist es bekannt, einem abscheidungslosen, lediglich der Aufladung der Teilchen dienenden, mit einsinniger Polarität sprühenden Gleichspan -nungsfeld ein sprühentladungsfreies K;ondensatorfelsl folgen zu lassen, das die Abscheidung der vorher aufgeladenen Schwebeteilcben besorgt. Demgegenüber besteht das Neue bei der Erfindung darin, daß für die elektrische Abscheidung von Feinstaub aus Gasen die einsinnige Aufladung zweistufig mit Unterbrechung in der Weise durchgeführt wird, daß in der ersten Stufe nur ein Teil des Staubes eine Aufladung erfährt, anschließend die geladenen mit den ungeladen gebliebenen Teilchen in einem elektrischen nicht sprühenden oder in einem akustisehen Schwingungsfeld zu Gebilden gröberen Kornes vereinigt und die so vergrößerten Teilchen in der zweiten, dem Abscheidungs- oder Kondensatorfeld vorangehenden Stufe vollständig aufgeladen werden. In the electrical suppression of floating bodies from flowing Gases or gas mixtures are known to have no separation, only the charge the DC voltage field serving the particles and spraying with unidirectional polarity a discharge discharge-free capacitor rock to follow that the deposition of the previously charged suspended particles. In contrast, there is the new the invention is that for the electrical separation of fine dust from gases the one-way charging carried out in two stages with interruption in the way becomes that in the first stage only a part of the dust experiences a charge, then the charged with the uncharged particles in an electric not spraying or in an acoustic oscillation field to form coarser grains united and the so enlarged particles in the second, the deposition or Capacitor field of the preceding stage are fully charged.

Die beim Verfahren nach der Erfindung -auftretenden Vorgänge sind in Abb. l schematisch veranschaulicht. Das mit Feinstaub beladene, in der Pfeilrichtung strömende Gas gelangt zunächst in die erste nur einen Teil des Staubes aufladende Stufe 1 eines mit einsinniger Polarität sprühenden Gleichspannungsfeldes von z. B. Ioo bis 200 mm Länge und dami in das elektrische oder akustische Schwingungsfeld 2, in welchem sich die in der Vor stufe aufgeladenen mit den ungeladen gebliebenen Staubteilchen zu gröberen Gebilden vereinigen. The processes occurring in the method according to the invention are illustrated schematically in fig. The one loaded with fine dust, in the direction of the arrow The flowing gas initially enters the first, which only charges a part of the dust Stage 1 of a direct voltage field spraying with unidirectional polarity of z. B. Ioo up to 200 mm in length and thus in the electrical or acoustic oscillation field 2, in which those charged in the previous stage are compared with those remaining uncharged Combine dust particles into coarser structures.

Auch dieses Schwingungsfeld braucht nur kurz zu sein. Die im Korndurchmesser vergrößerten Teilchen gelangen dann mit dem Gas in die zweite ebenfalls z. B. Ioo bis 200 mm lange Stufe 3 der Aufladungszone, um anschließend in dem Kon,densatorfeld 4 abgeschieden zu werden, dessen Länge auf Grund der durch die Vorbehandlung erreichten erhöhten Wanderungsgeschwindigkeit der Staubteilchen gleichfalls verhältnismäßig gering gehalte werden kann.This vibration field also only needs to be short. The ones in the grain diameter enlarged particles then pass with the gas in the second also z. B. Ioo up to 200 mm long stage 3 of the charging zone, then in the capacitor field 4 to be deposited, its length on the basis of the achieved by the pretreatment increased migration speed of the dust particles also proportionally can be kept low.

Das Verfahren nach der Erfindung unterscheidet sich grundsätzlich von einem bekannten Verfahren, bei dem vor der üblichen Abscheidung der Schwebeteilchen in einem sprühenden. mit gegenpoligen Ausström- und Niederschlagselektroden ausgerüsteten Feld eine einstufige Aufladung aller Teilchen durch bipolare Sprühentladungen und eine Ausflockung der mit verschiedener Polarität aufgeladenen Staubteilchen in einem elektroden- und feldlosen Raum vorgesehen sind. Abb. 2 stellt im Maßstab der Abb. 1 das Schema dieses bekannten Verfahrens dar. Hier ist 5 die Aufladungsstufe, bestehend aus einem ein- oder mehrphasigen sprü,-henden Wechselstromfeld oder einem mit gegen poligen Sprühelektroden betriebenen Gleichspan nungsfeld, 6 der feld- und elektrodenlose Ausflockungsraum und 7 das durch gegenpolige Sprüh-und Niederschlagselektroden gebildete - Abscheidungsfeld. Der Ausilockungsraum 6 muß ausreichend bemessen sein, bedingt also eine erhebliche Vergrößerung der Gesamtanlage. Auch das bipolare sprühende Aufladungsfeld 5 und das am Schlusse folgende sprühende Ahscheidungsfeld 4 müssen eine ausreichende Länge haben im Gegensatz zum Verfahren nach der Erfindung, das unter erheblicher Raumeinsparung auf anderem Wege zum Ziele kommt. The method according to the invention differs fundamentally of a known method in which prior to the usual separation of the suspended particles in a bubbly. Equipped with opposite polarity discharge and precipitation electrodes Field a single-stage charging of all particles by means of bipolar spray discharges and a flocculation of the dust particles charged with different polarity in one Electrode-free and field-free space are provided. Fig. 2 shows on the scale of Fig. 1 shows the scheme of this known process. Here 5 is the charging stage, consisting from a single or multi-phase spraying alternating current field or one with against Pole spray electrodes operated DC voltage field, 6 the field and electrodeless Flocculation space and 7 that formed by opposite polarity spray and precipitation electrodes - Deposition field. The lockout space 6 must be adequately dimensioned, conditionally thus a considerable increase in the overall system. Even the bipolar spray Charging field 5 and the subsequent spraying deposition field 4 must have a sufficient length in contrast to the method according to the invention, the under significant space saving comes to the goal in other ways.

Claims

PATENT CLAIM: Process for the electrical separation of fine dust from gases through spatially and temporally successive charging of the congestion particles in a direct voltage field and deposition spraying with unidirectional polarity in a spray discharge-free capacitor field, characterized in that the single charging is carried out in two stages with interruption in such a way that that in the first stage only part of the dust is charged particles, then the charged with the uncharged particles in an electrical spray-discharge-free or combined in an acoustic oscillation field to form coarser grains and the particles thus enlarged in the second lying in front of the capacitor field Level will be fully charged.

Attached publications: German patent specifications No. 461 306, 630452.