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Verfahren und Einrichtung zur elektrostatischen Trennung von staubförmigen
Zwei- oder Mehrstoffgemengen, insbesondere Feinststaubgemengen Bei der elektrostatischen
Aufbereitung von staubförmigen Zwei- oder Mehrstoffgemengen, insbesondere Feinststaubgemengen
aus Stoffen verschiedenartiger Zusammensetzung, wie z. B. Erzstaub, Kohlenstaub
u. dgl., ging man bisher von einer kompakten Staubmasse aus, die beim Aufgeben auf
den l?Iektrc@schei<ier durch besondere :Maßnahmen, z. B. durch freien Fall, Aufprall,
Zerstäuben, Abschlen<l<#rti ()d. dgl., aufgelockert wurde, um die elektrische,
nach Maßgabe der stofflichen Verschiedenartigkeit unterschiedliche Aufladung der
einzelnen Staubteilchen als Voraussetzung für deren Trennung sicherzustellen. Bei
Staubgemengen, die aus den Abgasen oder der Abluft eines Produktionsprozesses oder
sonst eines staubbedingten Verfahrens stammen, lagen bis jetzt die Verhältnisse
für die elektrostatische Trennung so, daB das Gemenge erst aus seinem Trägergas
mechanisch oder elektrisch abgeschieden, aus dem Sammelraum des Abscheiders oder
von einer anderen Lagerstätte in den Füllraum des Elektroscheiders gefördert und
beim Auslaß aus diesem Raum in der erwähnten Weise aufgewirbelt, also nachträglich
und künstlich in denselben oder nahezu den gleichen Schwebezustand
gebracht
werden mußte, den es ursprünglich in dem dem Staubabscheider zugeführten Rohgas
einnahm.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese Aufeinanderfolge
von zeitlich und örtlich getrennten, in sich geschlossenen Vorgängen, die einen
für die elektrostatische Aufbereitung nutzlosen Umweg bedeuten und einen erheblichen
Aufwand an Zeit, Personal, Raum und Material erfordern, zu verkürzen. Zu diesem
Zweck wird der Erfindung gemäß das Gemenge schon im ursprünglichen Schwebezustand
im Trägergas für die elektrostatische Trennung erfaßt derart, daß Staubabscheidung
und Staubaufbereitung zu einem Arbeitsgang vereinigt, die früheren Umständlichkeiten
also erspart werden. Das Staubgemenge ist bei dieser Behandlungsweise auf Grund
seiner Entstehung bereits in dem aufgelockerten Zustand, der für das Aufbringen
unterschiedlicher elektrischer Ladungen erforderlich ist, und es handelt sich im
wesentlichen nur noch darum, a) den in mehr oder weniger großen Abständen schwebenden
Staubteilchen .diese Ladungen in ausreichendem Maße aufzudrücken und b) die Trennung
nach der Verschiedenart der Bestandteile wirksam zu gestalten.
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Die unterschiedliche elektrische Aufladung der im Trägergas schwebenden
Teilchen läßt sich ohne Schwierigkeit durch an sich bekannte Mittel, z. B. durch
Einbau von mit Gleich- oder Wechselspannung oder im Wechsel mit Gleich- oder Wechselspannung
geladenen, gegebenenfalls sprühenden Elementen in den Gasweg, durch Einwirkung von
Ultraviolett-, Röntgen- oder anderen Strahlen, durch Reibung an erforderlichenfalls
oberflächlich besonders zugerichteten, etwas aufgerauhten Flächen, z. B. Ventilatorflächen,
durch Kontaktelektrizität, Abreiß- oder Stoßeffekt oder sonstwie erreichen. Im Zusammenhang
hiermit spielt unter Umständen auch die Verweilzeit der Staubteilchen im Bereich
der Aufladungsorgane bzw. die Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases eine Rolle,
die je nach Lage des Einzelfalles entweder herabgesetzt oder gesteigert werden muh.
Ferner kann man auch mit Stoßspannungen oder mit verschieden hohen Spannungen zum
Ziele kommen.
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Um die Trennung der von der Aufladung erfaßten Gemengeteilchen sicherzustellen,
muß dafür gesorgt werden, daß die Teilchen in den Bereich der Scheiderelektroden
z. B. eines Kondensatorfeldes gelangen, ehe ihre Ladungen abgeklungen oder sich
untereinander ausgeglichen haben. Man kann dies auf verschiedene Weise, z. B. durch
Engstellung von gegenpoligen, ein Kondensatorfeld bildenden Elektroden, durch Einbau
besonderer Auffangorgane parallel oder quer zu dem die verschiedenartig geladenen
Teilchen führenden Gasstrom, wie Sieb- oder Lochplatten, oder durch besondere Ausgestaltung
der Elektroden des Trennungsfeldes, z. B. mit Fangschlitzen oder -taschen, erreichen.
Die vollwandigen oder siebartig oder sonstwie durchbrochenen Organe können beweglich
z. B. aus dem Gasstrom herausschwenkbar angeordnet sein derart, daß .die mit Staubanlagerungen
behafteten Teile abgekehrt oder abgestreift werden können. während der übrige Teil
im Gasstrom verbleibt. Die der Anlagerung der Teilchen dienenden Flächen des Elektroscheiders
können auch im Gasstrom selbst gereinigt, z. B. von Abstreifern, Schabern od. dgl.
bestrichen oder erschüttert werden. Als Anlagerungselemente kann man ferner Elektrodenflächen
verwenden, die aus umlaufenden Walzen zusammengesetzt sind und ihre Ansätze infolge
ihrer Drehung getrennt in jeweils einen der Staubbestandteile aufnehmenden Raum
entleeren.
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Falls erforderlich, kann für die Aufladung in an sich bekannter Weise
auch eine Anfeuchtung oder sonst eine Behandlung der Oberflächen der Teilchen oder
der Elektroden oder eine Klimatisierung zu Hilfe genommen werden. Es besteht auch
die Möglichkeit, die Vorgänge der Aufladung und der Trennung kurzseitig bzw. auf
kurzen Wegstrecken ein- oder mehrfach zu wiederholen, um mit Sicherheit alle Schwebekörper
des Gases zu erfassen.
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Man erkennt, daß die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe auf mannigfaltige
Weise gelöst werden kann. Wesentlich ist in jedem Fall, daß das Staubgemenge unmittelbar
aus dem Gas, in dem es entstanden ist, nach seinen verschiedenartigen Bestandteilen
getrennt elektrostatisch heraussepariert wird.
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Ein praktisches Beispiel diene zur weiteren Erläuterung. Ein aus einem
hüttenmännischen Verfahren, z. B. aus einer Erzröstung stammendes Gas wird mit den
in ihm schwebenden in mehr oder weniger großen Abständen räumlich verteilten, aus
verschiedenen Stoffen bestehenden Staubteilchen, gegebenenfalls unter Verringerung
der Strömungsgeschwindigkeit des Gases, in den Elektrofilter geleitet. Im vorderen
Teil des Scheiderraumes oder vor Eintritt in diesen erfolgt die nach Maßgabe ihrer
stofflichen Unterschiedlichkeit verschiedene elektrische Aufladung der Staubteilchen.
Diese wenden anschließend, nach der Verschiedenheit der Ladungen getrennt, ehe ihre
unterschiedlichen Ladungen sich wieder ausgeglichen haben, durch den Gasstrom an
die Elektroden z. B. eines Kondensatorfeldes gebracht und ausgeschieden. Die Elektroden
des Trennungsfeldes haben einen so geringen gegenseitigen Abstand, daß das hindurchströmende
Trägergas die unterschiedlich geladenen Staubteilchen auf kürzestem Wege abgeben
kann.
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Das Verfahren nach der Erfindung hat nichts mit der bekannten elektrischen
Entstaubung von Gas oder Luft zu tun. Bei solchen Elektrofiltern kommt es lediglich
darauf an, möglichst alle im Trägergas vorhandenen Schwebestoffe ohne Rücksicht
auf deren ,stoffliche Verschiedenheit auszuscheiden, während es sich bei der Erfindung
um eine Trennung von Staubgemengen nach Stoffverschiedenheit handelt.
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Die bei Elektrofiltern bekannte, sogenannte fraktionierte Abscheidung,
bei der nacheinander verschiedene Schwebekörper, z. B. erst feste Teilchen und im
weiteren Verlauf Nebelteilchen, abgeschieden werden, ist mit der elektrostatischen
Trennung nach der Erfindung nicht vergleichbar, weil die
fraktionierte
Abscheidung des Elektrofilterverfahrens keine Rücksicht darauf nimmt, daß die einzelnen
Fraktionen noch aus verschiedenartigen Bestandteilen zusammengesetzt sein können.
Im Vergleich zu der elektrostatischen Trennung nach Stoffverschiedenheit ist die
fraktionierte Elektrofilterung von staubhaltigen Gasen ein verhältnismäßig grober
Vorgang, bei dem sich Unterschiedlichkeiten in der Zusammensetzung der einzelnen
Fraktionen mit dem Ziel eines Trenneffektes überhaupt nicht auswirken können.