DE858541C

DE858541C - Electrical cleaning of gases, especially those containing poorly conductive suspended particles

Info

Publication number: DE858541C
Application number: DES5450D
Authority: DE
Inventors: Richard Dr-Ing Heinrich
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1939-01-24
Filing date: 1939-01-24
Publication date: 1952-12-08

Description

Elektrische Reinigung von Gasen, insbesondere solchen, die schlecht leitende Schwebeteilchen enthalten Die Erfindung bezieht sich auf die elektrische Reinigung von Gasen, insbesondere solchen, die schlecht leitende Schwebeteilchen enthalten. Es hat sich gezeigt, daß sich bei Staubarten mit in bezug auf die elektrische Abscheidung bösartigen Eigenschaften, z. B. bei trockenem Zinkoxyd od. dgl., eine verhältnismäßig gute Abscheidung erzielen läßt, wenn der Staub in einem sprühenden Vorfeld in an sich bekannter Weise unipolar durch Wechselstrom aufgeladen wird und wenn anschließend räumlich und zeitlich von der Aufladung getrennt in einem nichtsprühenden, mit Gleichstrom betriebenen Kondensatorfeld bei hoher Feldstärke, die ein Mehrfaches der Feldstärke im vorgeschalteten Sprühfeld beträgt, die Niederschlagung des Staubes erfolgt. Eine Schwierigkeit dabei besteht aber darin, daB es bisher nicht möglich war, den Staub in dem Vorfeld auf einfache Weise unipolar so aufzuladen, daB gewisse den Betrieb störende Mängel, wie Staubrüc'ksprühen, Stromüberschläge, unzureichende Stromaufnahme usw., nicht auftreten. Um diese Nachteile zu beheben, hat man schon die Gegenelektroden im Sprühfeld des Aufladungsteils befeuchtet. Diese Maßnahme hat wohl zu einem Erfolg geführt, sie ist jedoch wegen der damit verbundenen umständlichen Wasser- und Schlammwirtschaft nicht besonders vorteilhaft.Electrical cleaning of gases, especially those that are bad suspended conductive particles included The invention relates to electrical Purification of gases, especially those with poorly conductive suspended particles contain. It has been shown that with regard to the electrical Deposition of malignant properties, e.g. B. with dry zinc oxide. Like., A Can achieve relatively good separation when the dust in a spray Upstream is charged in a known manner unipolar by alternating current and if then spatially and temporally separated from the charging in a non-spraying, with direct current operated capacitor field at high field strength, which is several times the field strength in the upstream spray field is the precipitation of the dust he follows. One difficulty, however, is that it has not yet been possible was to charge the dust in the apron in a simple unipolar way in such a way that certain Defects that interfere with operation, such as dust spraying, electrical flashovers, inadequate ones Current consumption, etc., do not occur. To remedy these disadvantages, one already has moisten the counter electrodes in the spray field of the charging part. This measure has arguably led to a success, but it is cumbersome because of the involved Water and mud management not particularly beneficial.

Um die bestehenden Schwierigkeiten ohne Zuhilfenahme einer Elektrodenberieselung zu beheben, wird nach der Erfindung die Aufladung durch den unipolar sprühenden unsymmetrischen Wechselstrom, wie er z. B. von einem Funkeninduktor geliefert wird, mit so kurzem Stromimpuls der hiiheren schmaleren Halbwelle, z. B. o,ooi bis o,oo7 Sek., bei etwa 150 mm Elektrodenabstand betrieben, daß die von der oder den Sprühelektroden ausgehenden Ionen und die entsprechend ionisierten Schwebeteilchen kurz vor Erreichen der Gegenelektrode durch den Polwechsel wieder zurückgezogen werden.To overcome the existing difficulties without the aid of an electrode sprinkler to remedy, according to the invention, the charging by the unipolar spraying unbalanced alternating current, as it is e.g. B. supplied by a spark inductor will, with such a short current pulse of the higher, narrower half-wave, e.g. B. o, ooi to o, oo7 Sec., Operated at about 150 mm electrode spacing that of the spray electrode or electrodes outgoing ions and the correspondingly ionized suspended particles shortly before reaching the counter electrode can be withdrawn again by changing the polarity.

Die Staubabscheidung bei Anwendung eines Funkeninduktors in einem Elektrofilter gewöhnlicher Art, bei dem Sprüh- und Niederschlagselektroden in einem Feld einander gegenüberstehen, Aufladung und Niederschlagung also gleichzeitig erfolgen, ist schlecht. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Feldstärke bei beiden Halbwellen des vom Funkeninduktor gelieferten unsymmetrischen Wechselstroms in ihrer Summenwirkung auf ein geladenes Staubteilchen gleich ist. Die Staubteilchen wandern hierbei im Zickzack durch das elektrische Feld, ohne daß sie wesentlich abgeschieden werden. Während der steilen negativen Spannungsspitze des Funkeninduktors wandert ein geladenes Staubteilchen z. B. i mm in Richtung auf die Niederschlagselektrode und während der folgenden positiven flachen Spannungshalbwelle genau wieder i mm in der entgegengesetzten Richtung von der Niederschlagselektrode zur Sprühelektrode zurück, so daß im Mittel eine Abscheidung des Staubes überhaupt nicht eintreten kann.The dust separation when using a spark inductor in one Ordinary electrostatic precipitator with spray and precipitation electrodes in one Field facing each other, so charging and suppression take place at the same time, is bad. This is due to the fact that the field strength at both half waves the total effect of the asymmetrical alternating current supplied by the spark inductor is the same on a charged dust particle. The dust particles migrate in the Zigzag through the electric field without them being significantly deposited. During the steep negative voltage spike of the spark inductor, a charged one migrates Dust particles z. B. i mm in the direction of the collecting electrode and during of the following positive flat voltage half-wave exactly i mm in the opposite one Direction from the precipitation electrode back to the spray electrode, so that on average a separation of the dust cannot occur at all.

Diese Erscheinung ist aber bei einem Elektrofilter. mit räumlich getrennter sprühender Rufladung und sprühloser Abscheidung gerade erwünscht. Ein weiterer Vorteil dieser Art der Voraufladung liegt darin, daß die negativen Staubflächenladungen in den Perioden, in denen die Sprühelektrode mit niedriger Spannung positiv geladen ist, abfließen können, so daß sich auf diese Weise ein Staubrücksprühen vermeiden läßt.This phenomenon is however with an electrostatic precipitator. with spatially separated spraying call charge and spray-free separation are just desirable. Another advantage This type of precharge is due to the negative dust surface charges in the periods in which the spray electrode is positively charged with low voltage is, can flow off, so that in this way a dust back spray is avoided leaves.

Da bei Verwendung von unsymmetrischem Wechselstrom nur die negative Spannungsspitze die Sprühspannung an. der Sprühelektrode überschreitet, während bei der flachen positiven Halbwelle die Sprühspannung bei weitem nicht erreicht wird, läßt sich auf diese Weise eine unipolare Rufladung des Staubes in dem dem Abscheidungsfeld vorgeschalteten Vorfeld erreichen, ohne daß in diesem Vorfeld eine Stauabscheidung zustande kommt.Since when using asymmetrical alternating current only the negative Voltage peak the spray voltage. the spray electrode exceeds while with the flat positive half-wave the spray voltage is far from being reached is, can in this way a unipolar charge of the dust in the dem Reach separation field upstream apron without any in this apron Jam separation comes about.

Zum Betrieb des Funkeninduktors können gegebenenfalls Stromtore verwendet werden, mit denen sich die in Frage kommenden Steuerprobleme und@Spannungskurven beeinflussen lassen. Es kommen außerdem noch Tranformatoren mit Gleichstromvormagnetisierung, Kippspannungsschaltungen,Wechselstromhochspannungsmaschinen mit unsymmetrischen Spannungskurven und ähnliche bekannte Einrichtungen in Betracht.Power gates can optionally be used to operate the spark inductor with which the possible control problems and @ voltage curves be influenced. There are also transformers with direct current bias, Breakover voltage circuits, alternating current high voltage machines with unbalanced Voltage curves and similar known devices into consideration.

Das Kondensatorfeld, das sich hinter dem Aufladungsfeld befindet, kann z. B. über eine Spitze-Platte-Sprühstrecke von dem Funkeninduktor mitgespeist werden; hier ist zu beachten, daß die für das Kondensatorfeld erforderliche elektrische Leistung verschwindend gering ist. Bei dem Verfahren nach der Erfindung geht die durch die Kombination erzielte Wirkung über das hinaus, was vorher bekannt und erreichbar war. Mit der räumlichen Trennung von Aufladung und Abscheidung ist zwar der bekannte Vorteil der Leistungssteigerung verbunden. Aber gleichzeitig wird dadurch der bekannte Nachteil nicht behoben, der darin besteht, daß sich bei trockenen Stäuben auch im Aufladungsteil Staub ansetzt und dort zu die Leistung vermindernden Rücksprüherscheinungen Veranlassung gibt. Andererseits sind auch die Vorteile ,der Verwendung einer unsymmetrischen Wechselspannung bekannt, die vor allem in der Ersparnis von- Gleichrichtern bestehen. Dadurch nun, daß erfindungsgemäß in bestimmter Weise beide Kombinationselemente verwendet werden, wird der Nachteil des Staubrücksprühens vollständig vermieden, weil sich gezeigt hat, daß bei unsymmetrischer Wechselspannung mit kurzem Stromimpuls der höheren schmaleren Halbwelle ein Staubansatz im Aufladungsteil überhaupt nicht mehr eintritt. Vielmehr wird der im Aufladungsteil unipolar aufgeladene Staub im unsymmetrischen Wechselfeld hin und her pendeln und infolgedessen im Aufladungsteil nicht zur Abscheidung gelangen.The capacitor field, which is located behind the charge field, can e.g. B. fed via a tip-plate spray section from the spark inductor will; It should be noted here that the electrical required for the capacitor field Performance is negligible. In the method according to the invention, the goes The effect achieved by the combination goes beyond what was previously known and achievable was. The spatial separation of charging and deposition is the familiar one Benefit associated with increased performance. But at the same time it becomes the familiar one Disadvantage not remedied, which consists in the fact that with dry dust also in the Charging part builds up dust and there back spray phenomena which reduce the performance Cause. On the other hand, there are also the advantages of using an unbalanced AC voltage known, which consist mainly in the saving of rectifiers. As a result, according to the invention, both combination elements in a certain way are used, the disadvantage of dust back spraying is completely avoided, because it has been shown that with asymmetrical AC voltage with a short current pulse the higher, narrower half-wave does not have any dust build-up in the charging part more occurs. Rather, the unipolar charged dust in the charging part is in the swing back and forth asymmetrical alternating field and consequently in the charging part do not reach the separation.

In der Zeichnung ist z. B. veranschaulicht, wie das Verfahren nach der Erfindung durchgeführt werden kann.In the drawing, for. B. illustrates how the procedure according to of the invention can be carried out.

Abb. i zeigt ein Schema der Gesamtanordnung und Schaltung, und Abb.2 stellt den Spannungsverlauf im Aufladungsteil dar.Fig. I shows a schematic of the overall arrangement and circuit, and Fig.2 represents the voltage curve in the charging part.

Nach Abb. i besteht die Elektrofilteranlage aus dem sprühenden Aufladungsteil io und dem sprühlosen Abscheidungsteil 12, die nacheinander von dem zu reinigenden Gas durchströmt werden. Der Aufladungsteil io umfaßt eine oder mehrere Sprühelektroden 1d. und die zugehörigen nichtsprühenden Gegenelektroden 15, wobei der Elektrodenabstand etwa i5o mm beträgt. Der Abscheidungsteil 12 weist zwei oder mehr nichtsprühende Niederschlagselektroden 16 auf, die mit der ebenfalls nichtsprühenden Gegenelektrode 17 zusammenwirken.According to Fig. I, the electrostatic precipitator consists of the spraying charging part io and the sprayless separation part 12, which are successively removed from the to be cleaned Gas are flowed through. The charging part io comprises one or more spray electrodes 1d. and the associated non-spraying counter-electrodes 15, the electrode spacing is about 150 mm. The separation part 12 has two or more non-spraying ones Precipitation electrodes 16, which are connected to the counter-electrode, which is also non-spraying 17 work together.

Eine Induktionsspule 2o mit der Primärwicklung 2i und der Sekundärwicklung 22 ist-primär über die Leitungen a:3 an die Stromquelle angeschlossen, wobei ein z. B. umlaufender Unterbrecher 24. in üblicher Weise den Primärstromkreis intermittierend unterbricht. Das eine Ende der Sekundärwicklung 22 ist bei 2,6 geerdet und das andere Ende an die Sprühelektrode 14 des Aufladungsteils geführt. Die Gegenelektroden i 5 des Aufladungsteils io liegen bei- 2i7 an. Erde. Ebenso ist dies mit den Niederschlagselektroden 16 des Abscheidungsteils 12 der Fall. Die nichtsprühende Gegenelektrode 1,7 der Abscheidungszone 12 ist ebenfalls an die Sekundärwicklung --- des Induktoriums 20 angeschlossen. Hierbei ist ein Gleichrichter 20 z. B. in Spitze-Platte-Anordnung zwischengeschaltet, so daß die Elektrode 17 stets auf derselben Polarität gehalten wird. Der der oder den Sprühelektroden 14 des Aufladungsteils io aufgedrückte Stromimpuls ist unsymmetrisch, wie aus der Abb. 2 ersichtlich ist. Während des Stromschlusses im Primärkreis 21 entsteht im Sekundärkreis 22 die positive Halbwelle 32, die eine verhältnismäßig niedrige und flache Form hat. Bei der Unterbrechung des Primärkreises 2i, durch den Unterbrecher 24 wird im Sekundärkreis 2:2 die negative Halbwelle 33 erzeugt, die die in Abb. 2 dargestellte schmale steile Form hat. Wenn die waagerechten Linien 34 und 35 das positive und negative Potential veranschaulichen, die beide an der Sprühelektrode 14 zur Geltung kommen, so erkennt man, daß das Maximum der positiven Halbwelle 32 unter dem Potential 34 liegt, also bei diesem Impuls an der Sprühelektrode 14 keine Koronaentladung auftreten kann. Andererseits überschreitet das Maximum der negativen Halbwelle 33 die Potentiallinie 35 und erzeugt so an der Elektrode 14 die zur Rufladung erforderliche Sprühentladung, deren "Dauer z. B. o,ooi. bis 0,007 Sek. bei dem mit i5o mm gewählten Abstand zwischen den Elektroden i4.1,i5 beträgt. Es wird so erreicht, daß die von der Sprühelektrode 14 ausgehenden Ionen und die entsprechend ionisierten Schwebeteilchen kurz vor Erreichen der Gegenelektrode 15 durch den inzwischen einsetzenden Polwechsel wieder zurückgezogen werden und eine Abscheidung des Staubes im Aufladungsteil und infolgedessen ein störendes Rücksprühen nicht auftreten kann. Der in dieser Weise unipolar aufgeladene Staub wird anschließend in dem mit Gleichspannung betriebenen nachgeschalteten statischen Kondensatorfeld i:8:, 17 einwandfrei abgeschieden.An induction coil 2o with the primary winding 2i and the secondary winding 22 is primarily connected to the power source via the lines a: 3. B. rotating interrupter 24 interrupts the primary circuit intermittently in the usual manner. One end of the secondary winding 22 is grounded at 2.6 and the other end is led to the spray electrode 14 of the charging part. The counter electrodes i 5 of the charging part io are at 2i7. Earth. This is also the case with the collecting electrodes 16 of the separation part 12. The non-spraying counter electrode 1,7 of the deposition zone 12 is also connected to the secondary winding --- of the inductor 20. Here is a rectifier 20 z. B. interposed in a tip-plate arrangement, so that the electrode 17 is always kept at the same polarity. The current pulse impressed on the spray electrode or electrodes 14 of the charging part io is asymmetrical, as can be seen from FIG. During the current connection in the primary circuit 21, the positive half-wave 32, which has a relatively low and flat shape, arises in the secondary circuit 22. When the primary circuit 2i is interrupted by the interrupter 24, the negative half-wave 33 is generated in the secondary circuit 2: 2, which has the narrow, steep shape shown in FIG. If the horizontal lines 34 and 35 illustrate the positive and negative potential, both of which come into play on the spray electrode 14, it can be seen that the maximum of the positive half-wave 32 is below the potential 34, i.e. none at this pulse on the spray electrode 14 Corona discharge can occur. On the other hand, the maximum of the negative half-wave 33 exceeds the potential line 35, thus producing on the electrode 14 as is necessary for Rufladung corona discharge whose "time z. B. o, ooi. To 0.007 sec. At the selected with i5o mm distance between the electrodes i4 The result is that the ions emanating from the spray electrode 14 and the correspondingly ionized suspended particles are withdrawn again shortly before they reach the counter electrode 15 due to the polarity change that has now set in, and the dust is deposited in the charging part and, as a result, a disruptive back spray The dust charged unipolarly in this way is then properly separated in the downstream static capacitor field i: 8 :, 17 operated with direct voltage.

Claims

PATENT CLAIM: Process for the electrical cleaning of gases, especially those that contain poorly conductive suspended particles, with spatially and temporally separated charging generated by asymmetrical, unipolar spraying alternating current and spray-free, direct current operated deposition, characterized in that the charging with so short Spray pulse of the higher narrow half-wave, e.g. B. o, ooi to 0.007 sec., Is operated at about i5o mm electrode spacing so that the ions and ionized suspended particles emanating from the spray electrode are withdrawn again shortly before reaching the counter electrode by the polarity change.