DE855697C - Verfahren zur elektrischen Abscheidung von nicht oder schlecht leitenden Schwebeteilchen aus Gasen oder Gasgemischen - Google Patents

Verfahren zur elektrischen Abscheidung von nicht oder schlecht leitenden Schwebeteilchen aus Gasen oder Gasgemischen

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DE855697C
DE855697C DES5492D DES0005492D DE855697C DE 855697 C DE855697 C DE 855697C DE S5492 D DES5492 D DE S5492D DE S0005492 D DES0005492 D DE S0005492D DE 855697 C DE855697 C DE 855697C
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Application number
DES5492D
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English (en)
Inventor
Paul Dipl-Ing Achenbach
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GEA Group AG
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Metallgesellschaft AG
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03CMAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/66Applications of electricity supply techniques

Description

  • Verfahren zur elektrischen Abscheidung von nicht oder schlecht leitenden Schwebeteilchen aus Gasen oder Gasgemischen Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb von Elektrofiltern, das die Vermeidung der sogenannten Staubionisation zum Ziel hat.
  • Der Begriff der Staubionisation ist in der 1?lektrofilterteclinik bekannt und sei nachstehend näher erläutert. Bei Elektrofiltern, die nicht oder schlecht leitende Schwebeteilchen aus Gasen oder Gasgemischen abzuscheiden haben, haben sich bekanntlich störende Erscheinungen bemerkbar gemacht, die auf den hohen Isolationswert der abgeschiedenen und an den Niederschlagselektroden haftenden Teilchen zurückzuführen sind. Im einzelnen äußern sich diese störenden Erscheinungen folgendermaßen: a) Infolge sehr hohen Widerstandes der niedergeschlagenen Teilchen nimmt das Elektrofilter nur einen außergewöhnlich niedrigen Strom auf.
  • b) Durch Kondensatorwirkung treten an der Niederschlagsschicht hohe Spannungen auf, welche elektrische Durchschläge an dieser Schicht hervorrufen, .denen häufig elektrische Überschläge zwischen den Elektroden des Elektrofilters, z. B. Sprüh- und Niederschlagselektroden, folgen.
  • c) Ebenfalls durch Kondensatorwirkung an der Niederschlagsschicht entsteht das bekannte Rücksprühen an den mit isolierenden Teilchen behafteten Niederschlagselektroden. In Abb. i ist dies an einem Beispiel erläutert. Infolge der isoliereiiiden Eigenschaft der an der Niederschlagselektrode i haftenden Staubschicht 2 und der dadurch entstehenden Kondensatorwirkung sammelt sich auf der Seite dieser Staubschicht, die der an der Hochspannungsgleichstromquelle 4 liegenden Sprühelektrode 3 zugekehrt .ist, eine der Sprühelektrode gleichnamige, im Beispielsfall also eine negative elektrische Ladung an. Bei genügend hoher Feldstärke an dieser Stelle tritt eine Ionisierung der umgebenden Gasteile ein, als deren Folge negative Ladungsträger zur Niederschlagselektrode wandern, was in einer erhöhten Anzeige des Milliamperemeters 5 sich bemerkbar macht, und positive Ionen auf die Sprühelektrode zu getrieben werden. Die Entstehung der positiven Ionen und ihr Abwandern in .der Höhe der Niederschlagselektrode äußert sich in der bekannten Erscheinung des positiven Rücksprühens.
  • Die praktische Folge jeder Erscheinungsform der Staubionisation ist eine ungenügende Absoheidung der im Gas vorhandenen Schwebekörper.
  • Staubionisation tritt in erster Linie an Elektrofiltern auf, die mit Gleichspannung betrieben werden, bei mit Wechselspannung betriebenen Anlagen nur dann, wenn die Zeitspanne des Verlaufs einer Teilwelle einer der beiden Polaritäten zur Ausbildung der Staubionisation ausreicht bzw. wenn die von den Teilwellen der einen Polarität erzeugte Staubionisation .durch die Gegenwirkung der Teilwellen der anderen Polarität nicht aufgehoben wird. Das Verfahren nach der Erfindung bezieht sich nur auf Elektrofilter, die mit Gleichspannung betrieben werden.
  • Man hat die Staubionisation bisher in der Hauptsache durch von der eigentlichen Elektrofilterung getrennte Behandlung der Gase oder der Sch«-ebeteilchen bekämpft, so beispielsweise durch Befeuchtung der Gase und damit des Niederschlages mittels einer in das Gas eingeführten z. B. eingedüsten Flüssigkeit, durch Berieselung der Elektroden, durch Zugabe von Wasser- oder Säuredämpfen in das Gas, durch Kühlung der Niederschlagselektroden zwecks Kondensation der in den Gasen enthaltenen Dämpfe und dadurch eintretende Befeuchtung des isolierenden Niederschlages oder durch Einführung gut leitender Teilchen in die Gase. Auf diese Weise sollte dem Staubansatz eine erhöhte Leitfähigkeit gegeben werden. jedoch traten hierbei alle Umständlichkeiten auf, die mit der feuchten Vorbehandlung eitles zu trennenden, aus Gasen und Schwebeteilchen bestehenden Gemenges verbunden sind, z. B. Zwang zur Aufstellung von Kühlern und, Pumpen und zur Bereitstellung des zuzugebenden Stoffes bzw. des Kühlwassers, Anfall des zweckmäßigerweise trocken niederzuschlagenden Gutes völlig oder teilweise als Schlamm, Verklebung der Elektroden, Verstopfung der 1#-ebeldüsen, Korrosion der Bauteile usw. Hinzu kommt noch, daß sich viele Gase bei der betrieblich vorliegenden Temperatur schlecht zur Übertragung von Flüssigkeitsnebeln an die Schwebekörper eignen und außerdem manche Stäube von Natur aus so flüssigkeitsabweisend sind, daß sie sich nur sehr schwer befeuchten lassen.
  • Das Verfahren nach der Erfindung hat nun den Vorzug, die zugrunde liegende Aufgabe nicht von der Gas- und Staubseite her, sondern auf elektrischem Wege zu lösen. Bei der Erfindung kommt es darauf an, daß die Schwebeteilchen teils mit negativer und teils mit positiver Elektrizität aufgeladen werden, und zwar entweder erstens abwechselnd oder zweitens gleichzeitig.
  • Die abwechselnd positive und negative Rufladung wird durch kontinuierliche, zweckmäßigerweise selbsttätige Umpolung der Sprühelektroden und der Niederschlagselektroden, und die gleichzeitige Beeinflussung mit beiden Polaritäten durch Trennung der Sprühelektroden in zwei Gruppen erzielt, von denen die eine negativ und die andere positiv sprüht. Die Niederschlagselektrode ist dabei entweder einfach gitterförmig ausgebildet oder besteht im ganzen aus zwei oder drei Gittern, die voneinander elektrisch isoliert sind. Die Niederschlagselektrode kann je nach ,der Art ihrer Ausbildung im ganzen isoliert aufgehängt oder aber ganz oder teilweise geerdet «-erden.
  • Im Fall i gelangen im Verlauf des hlektrofilterbetriebes verschiedene positiv und negativ aufgeladene Niederschlagsschichten aufeinanderfolgend an die Niederschlagselektroden.. Da bekanntlich die elektrischen Ladungen von Schwebeteilchen an deren Oberfläche sitzen, so findet bei der Berührung der verschiedenen positiv und negativ geladenen Schichten ein Ladungsausgleich statt. Infolgedessen können sich niemals hohe Feldstärken der einen Polarität auf der Stauboberfläche ausbilden, so daß eine Kondensatorwirkung unmöglich ist und auch deren Folgen, wie Durchschläge der Staubschicht und Überschläge zwischen den Elektroden des Elektrofilters sowie Rücksprühen nicht eintreten können.
  • Außerdem fällt eine elektrisch neutrale Staubmasse erheblich leichter von den Niederschlagselektroden ab als eine elektrisch geladene Schicht. Hierdurch wiederum wird auch die Dicke der an den Niederschlagselektroden haftenden Staubschicht geringer, so daß deren Widerstand sinkt.
  • Im Fall 2 wird jede Niederschlagselektrode, die jeweils in der Mitte zwischen zwei Sprühsystemen liegt, von denen das eine negativ und das andere positiv sprüht, von zwei Seiten her mit aufgeladenen Schwebeteilchen verschiedenen Ladungsvorzeichens beaufschlagt. Alle Niederschlagselektroden sind, wie schon erwähnt, sieb- oder gitterförmig ausgebildet, so daß die von der einen Seite ankommenden negativ geladenen Teilchen und die von der anderen Seite ankommenden positiv geladenen Teilchen irgendwie einander berühren und ihre entgegengesetzten Ladungen ausgleichen können. Auf diese Weise scheiden sich an den Niederschlagselektroden elektrisch neutrale Staubmassen a1), die auf Grund eben dieser Neutralität von selbst von den Niederschlagselektroden abfallen oder durch Klopfvorrichtungen leicht zum Ablösen gebracht werden können, so daß sich dickere Schichten nicht ansetzen können. Eine unmittelbare 1# olge der geringeren Stärke der Staubschicht und damit des geringeren elektrischen Widerstandes dieser Schicht ist eine höhere Stromaufnahme des Elektrofilters. Außerdem können infolge der ständigen Neutralität des Staubniederschlages Kondensatorwirkungen und deren Folgeerscheinungen nicht auftreten.
  • In der Zeichnung ist an verschiedenen Beispielen i chematisch \-eran,#chaulicht. wie die Erfindung ausgeführt werden kann.
  • In Abb. ->, die sich auf den vorerwähnten Fall i bezieht. sind die Sprühelektrode des Elektrofilters finit 6 und die geerdeten Niederschlagsflächen mit ; bezeichnet. Die Sprühelektrode 6 ist wie üblich ;in den mechanischen Flochspannungsgleichrichter 8 angeschlossen. In der Zuleitung 9 zurSprühelektrode liegen zwei vorteilhaft motorisch z. B. mittels des Gestänges io betätigte Umschalter i t, 1 2, die mit Vorschaltwiderständen 13, 1:I versehen sein können. Mittels dieser Umschalter wird die Spriihelektrode mit entsprechender Wirkung auf die Schwebeteilchen abwechselnd negativ und lxisitiv geladen.
  • Abb. 3 hat auf Fall 2 llezttg. Hier befindet sich zwischen einer negativ sprühenden Elektrode 15 und einer positiv sprühenden Elektrode 16 ein isoliert aufgehängtes Gitter 17 als Niederschlagselcktrode. An diesem Niederschlagsgitter 17 erfolgt der Ladungsausgleich der positiv und negativ besprühten Schwebeteilchen.
  • Die Schaltung nach Abb. 4 unterscheidet sich von der nach Abb. 3 nur dadurch, daß das Niederschlagsgitter 17 geerdet ist. Ein in die Erdleitung gelegtes Miniamperemeter 18 zeigt entweder -Null oder geringe um Null schwankende Werte an.
  • Nach Abb. 5 besteht die Niederschlagselektrode ans zwei Gittern 19, 2o, die durch isolierende Zwischenlagen -21 voneinander getrennt gehalten sind. Das Gitter t9 wird von der Elektrode i _q aus negativ und <las Gitter 20 von der Elektrode 16 aus positiv besprüht. Der Niederschlag gleicht zwischen beiden Gittern seine Ladungen aus und fällt in elektrisch neutralisiertem zusammengeballtem Zustand nach unten, wo er gesammelt und abgeführt wird.
  • Nach Abb. 6 liegt zwischen den elektrisch voneinander isolierten Gittern 19, 20 <leg Niederschlagselektrode ein drittes Gitter 22, (las gegen die äußeren Gitter i9, 2o isoliert ist und entweder ungeerdet oder, wie in Abb.6 dargestellt, unter Einschaltung eines '\lilliaml)eremeters 23 geerdet sein kann. Dieses mittlere Gitter 22 dient als Sammelelektrode für den neutralisierten zusamtnengeflockteti Staub.
  • (n Abb. 7 und 8 ist beispielsweise dargestellt, wie die Erfindtiii- durch etitspi-eclieiide Ausgestaltung des Elektrofilters verwirklicht werden kann. In dem (iehäuse 2.I. (las finit dein Rohgaseinlaß 25 und dein Itein";tsatislaß 26 versehen ist, sind zwei Gruppen von Sprühelektroden untergebracht. Die Gruppe 27 li:inht an (lein Durchführungsisolator 28 und ist z. l1. an den positiven Pol der Gleichpannung gelegt. Die zweite Sprühgruppe 29 ist. s s z. B. negativ geladen und wird von den Isolatoren 30 getragen. Zwischen den Sprühgruppen 27. 29 sind die gitter- oder siebartig durchbrochenen Niederschlagselektroden 31 auf Isolatoren 32 geigen das Elektrofiltergehäuse 2,4 abgestützt. Wie ersichtlich, strömt das zu reinigende Gas von unten nach oben zwischen den auf der einen' Seite positiv, auf der anderen negativ beaufschlahten Niederschlags-,litterit 3 t hindurch.
  • Uin zu vermeiden, daß zwischen den Gehäusewänden und den äußeren Elektroden der Sprühgruppe 2() eine nur einsinnige Staubaufladung stattfindet, kiinn,-n verschiedene ?Maßnahmen getroffen sein. Beispielsweise kann der Abstand zwischen den äußeren Elektroden 29 und der Kammerwand größer gewählt sein als zwischen 29 und den benachbarten Niederschlagselektroden 31, so daß in Richtung auf die Kammerwände ein für eine wirksame Staubaufladung ausreichendes Feld nicht zustande kommt. Man kann ferner durch entsprechend einseitige Ausgestaltung die äußeren Elektroden 29 nicht nach den Kammerwänden ztt oder schwächer als auf die benachbarten Niederschlagsgitter 31 sprühen lassen. Ein weiteres Mittel ist der Einbau von Leitflächen 33 an der Stelle des Gaseintritts, die das Rohgas von den äußeren Zonen 34 der l:lektrofilterkammer möglichst fernhalten.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: \'erfaliren zur elektrischen Abscheidung von nicht oder schlecht leitenden Schwebekörpern aus Gasen oder Gasgemischen in einem Gleichspannungsfeld zwischen Sprüh- und Niederschlagselektroden, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühelektroden entweder abwechselnd finit positiver oder negativer oder aber dauernd zu einem Teil mit positiver und zum anderen Teil mit negativer Gleichspannung derart betrieben werden, daß die Schwebeteilchen teils mit der einen, teils mit der anderen Ladung an der Niederschlagselektrode abgeschieden und an ihr zum Ladungsausgleich gebracht werden.
  2. 2. Einrichtung für das Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederschlagselektrode (17) durchbrochen, z. B. sieb- oder gitterartig gestaltet und zwischen zwei Sprühsystemen angeordnet ist, von denen das eine (i5) negativ, das andere (16) positiv elektrisch geladen ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, (laß die durchbrochene Niedersclilagsc#lel<trode (17) gegen das Gehäuse des Elektri>filters bzw. gegen Erde isoliert ist.
  4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei geerdetem Nieder-s schla, gsgitter (17) ein Meßinstrument, z. B. ein Milliatnperemeter (18), in die Erdleitung gelegt ist.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von der einen Seite negativ und von der entgegengesetzten Seite positiv besprühte Niederschlagselektrode aus zwei durch isolierende Zwischenlagen (21) getrennt gehaltenen Gittern od. dgl. (19, 2o) besteht, die einen Hohlraum bilden, in dem der Ladungsausgleich der Schwebeteilchen stattfindet.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den elektrisch voneinander isolierten Gittern od. dgl. (19, 2o) ein den Elektrodenhohlraum unterteilendes, gegen die äußeren Gitter isoliertes drittes Gitter od. dgl. (22) angeordnet ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 421 2O3.
DES5492D 1941-03-22 1941-03-22 Verfahren zur elektrischen Abscheidung von nicht oder schlecht leitenden Schwebeteilchen aus Gasen oder Gasgemischen Expired DE855697C (de)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE421203C (de) * 1918-11-14 1925-11-07 Metallbank Fa Verfahren und Vorrichtung zur elektrischen Ausscheidung von Schwebekoerpern aus Gasen durch gleichzeitige Einwirkung von positiven und negativen Entladungen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE421203C (de) * 1918-11-14 1925-11-07 Metallbank Fa Verfahren und Vorrichtung zur elektrischen Ausscheidung von Schwebekoerpern aus Gasen durch gleichzeitige Einwirkung von positiven und negativen Entladungen

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