DK165487B - Vaadt elektrostatisk udfaeldningsanlaeg - Google Patents

Description

DK 165487B

- i -

Den foreliggende opfindelse angår et vådt elektrostatisk udfældningsanlæg.

Elektrostatiske udfældningsanlæg benyttes eksempelvis til rensning af støvfyldte gasser stammende bl.a. fra svovlsyreproduktion, metalsmeltning, kulfyr og affaldsforbrænding.

Når de fugt- og støvfyldte gasser indeholder en vis mængde fugt vil det elektrostatiske udfældningsanlæg foretrukket være et såkaldt vådt elektrostatisk udfældningsanlæg. De fugtmættede gasser giver uheldigvis anledning til korrosionsproblemer .

Hvor våde elektrostatiske udfældningsanlæg er beregnet til eksempelvis behandling af fugtmættede procesgasser og forbrændingsgasser der indeholder Cl , F , SC^ eller SO^ og andre meget korrosive komponenter, har det hidtil været nødvendigt at fremstille især de dele af udfældningsanlæggene, der udsættes for korrosionsangreb, af bly eller plast. Disse materialer har vist sig tilfredsstillende for så vidt angår korrosion i mange tilfælde, men de har, uheldigvis, åbenlyse begrænsninger eller de er i mange tilfælde ganske uegnede hvad angår opfyldelse af andre egenskaber som bestemmer udfældningsanlæggets funktion. Revqe-dannelse er et eksempel på de problemer som opstår ved brug af bly og plast. Et andet eksempel er at overflade af anlægsdele fremstillet af plast er vandafvisende, hvilket hindrer dannelse af en ensartet fordelt væskefilm på eksempelvis fangelektroderne.

Stål har klare fordele rent funktionelt. Stålkonstruktioner er slidbestandige, dimensionsbestandige og de kan let tilses og undersøges. Stål udviser endvidere gode elektriske egenskaber og er overfladehydrofilt, d.v.s. egenskaber som er direkte fremmende for drift og ydelse af et vådt elek-

DK 165487 B

- 2 - trostatisk udfældningsanlæg.

Brugen af højtlegeret, rustfrit stål til sådanne anlæg begrænses af den grad hvormed stålet kan modstå de problematiske driftsforhold der fremkaldes af fugtmættet gas og forøgede temperaturer uden at blive korroderet for hurtigt. Forøget modstand mod korrosion kan opnås ved at vælge visse rustfri stållegeringer med stort indhold af legeringsstoffer. Imidlertid er også sådant højtlegeret stål udsat for korrosion, og i mange tilfælde i uacceptabel høj grad når temperaturen af den mættede gas begynder at vokse, eksempelvis 40-60°C.

Til opnåelse af forbedrede korrosionsbetingelser for stål er det særlig fordelagtigt at integrere et kondenseringskøleaggregat i anlæggets udfældningsenhed. Anvendelse af et separat aggregat til at køle røggassen inden gassen når udfældningsenheden er væsentligt dyrere.

Væsentlige korrosionsproblemer forekommer desværre også ved våde elektrostatiske udfældningsanlæg med integreret kondenseringskøleaggregat da, som et resultat af varierende grad af uensartethed i kølingen af de varme gasser, den indvendige overflade på fangelektroderne, som omgiver udstrålingselektroderne og som kan være udformet som eksempelvis hule rør, optager den væske, som udkondenseres fra den fugtmættede gas, som skal renses i det elektrostatiske udfældningsanlæg.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at anvise et anlæg af den omhandlede art hvori kølingen af gasserne i det integrerede køleaggregat sker ensartet. Det skal herved være muligt at anvende højtlegeret stål, især til dele som udsættes for en korrosiv atmosfære, ved at korrosionshastigheden nedsættes og/eller at anvende billigere stål med lavere indhold af legeringsstoffer.

DK 165487 B

- 3 -

Dette opnås ifølge opfindelsen ved den i den kendetegnende del af krav 1 anviste udformning af udfældningsanlægget.

Anlægget ifølge opfindelsen giver væsentlige fordele af økonomisk karakter idet den tekniske levetid af anlægget forlænges når eksempelvis fangelektroderne, som omgiver udstrålingselektroderne og består af eksempelvis rør, fremstilles af en vis, given stållegering. Det er også muligt at vælge lavtlegeret stål til fangelektroderne og stadig opnå god korrosionsmodstand og forlænget teknisk levetid for disse elektroder. Ved opfindelsen muliggøres endvidere effektiv rensning af meget problematiske røggasser som ellers ikke kunne behandles i en stålkonstruktion uden behov for anvendelse af eksempelvis bly eller plast med deraf følgende ulemper.

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere i forbindelse med tegningen, hvor fig. 1 viser i perspektiv og delvis gennemskåret et elektrostatisk udfældningsanlæg til rensning af våde gasser, d.v.s. et såkaldt vådt elektrostatisk udfældningsanlæg med et integreret kondenseringskølearrangement, fig. 2 skematisk et lodret snit gennem et anlæg ifølge opfindelsen, fig. 3 et snit langs linien III-III i fig. 2, fig. 4 et snit langs linien IV-IV i fig. 2, og fig. 5 i større målestoksforhold det i fig. 2 angivne delområde V.

Fig. 1 viser et vådt elektrostatisk udfældningsanlæg med et integreret kondenseringskølearrangement. Anlægget 1 omfat-

DK 165487 B

- 4 - ter en højspændingskilde 2 og isolatorer 3, der bærer et antal udstrålingselektroder 4 via et skeletsystem. Hver udstrålingselektrode 4 er omgivet af en hensigtsmæssigt rørformet fangelektrode 5. Spændingskilden 2 er indrettet til at frembringe en potentialeforskel mellem udstrålingselektroderne 4 og de omgivende fangelektroder 5, således at der dannes et elektrisk felt i et område 6 mellem de nævnte elektroder. Den fugt- og støvfyldte gas strømmer gennem området 6 og fugt- og støvpartiklerne påvirkes af det elektriske felt på en sådan måde, at de afsættes primært på den indvendige overflade af fangelektroderne 5, således at gassen er i det væsentlige renset for f-ugt og støv når den forlader udfældningsanlægget. Strømmen af fugt- og støvfyldt gas ind i anlægget er antydet med pilen 8, medens strømmen af renset gas, som forlader anlægget 1, er vist med pilen 9.

Som allerede nævnt strømmer den fugt- og støvfyldte gas op gennem de rørformede fangelektroder 5, og potentialeforskellen, foretrukket i form af en jævnspænding, der er frembragt mellem fangelektroderne 5 og udstrålingselektroderne 4 medfører en glim- og en koronaudladning, og udøver dermed maksimal separation på de individuelle fugt- og støvpartikler i gassen, og dermed den maksimalt opnåelige gasrensningsvirkning. Fugt- og støvpartiklerne fanges i det væsentlige på indersiden af de rørformede fangelektroder 5 og flyder herfra ned i pilens 10 retning.

I overensstemmelse med den foreliggende opfindelse omfatter anlæggets udfældningsenhed 20 et kondenseringskølearrangement 21 som har et indløb 22 for kølemedium 23, der foretrukket er et væskeformigt kølemedium eksempelvis vand. Kølearrangementet 21 har også et udløb 24 for kølemediet. Kølearrangementet 21 afgrænses udadtil af metalkappeplader 25, en bundplade 26 og en topplade 27. Bund- og toppladerne 26 og 27 har huller til optagelse af fangelektroderne 5 og er forbundet med disse eksempelvis ved svejsning, på en så-

DK 165487 B

- 5 - dan måde at lækage af kølemedium undgås. Som antydet i fig. 2-4 udfylder det cirkulerende kølemedium 23 rummet mellem de rørformede fangelektroders 5 ydre overflade og kølearrangementets 21 ydre afgrænsning 25,26 og 27.

Trækstænger 30 er hensigtsmæssigt anbragt mellem kappepladerne 25 af hensyn til den mekaniske styrke.

Da bl.a. syre og ionholdige aerosoler, der forekommer i forbrændingsgasser, kan afsættes i de rørformede fangelek-troder 5, er det ofte nødvendigt at disse elektroder fremstilles af dyrt højt-legeret stål eller et endnu mere korrosionsbestandigt materiale, hvilket indebærer at anlægget bliver meget dyrt. Den nævnte udvendige køling af de rørformede elektroder 5 nedsætter disses temperatur og fremmer kondenseringen på rørenes indvendige overflader.

Dette indebærer at den hastighed hvormed rørene 5 korroderes som resultat af de korrosionsfremkaldende lag af kondensat nedsættes. Et særligt arrangement er benyttet ifølge opfindelsen med det formål at opnå ensartet køling af alle de rørformede fangelektroder 5. Dette arrangement gør det muligt at alle rørene køles ensartet og opnås ved hjælp af eksempelvis et antal fordelingsrør 50 og 60 i såvel den øverste som den nederste del af udfældningsenheden 20.

Det bemærkes at antallet af fordelingsrør 50 og 60 afhænger af antallet af fangelektroder 5, og ved den i fig. 2-5 viste udførelsesform findes der tre sådanne fordelingsrør både for oven og for neden i enheden 20.

Som det fremgår af fig. 4 er tilgangsfordelingsrør 50 placeret i den nederste endedel af udfældningsenheden 20 og de er foretrukket forbundet i parallel, således at kølemediet fra indløbet 22 fordeles parallelt til alle til- i gangsfordelingsrørene 50 via en fordelingskanal 51. Fordelingsrørene 50 er lukket eller forseglet ved deres frie

DK 165487 B

- 6 - ender 52 og har på oversiden et antal udløbshuller 53 for i kølemediet.

Afgangsfordelingsrør 60 er vist i fig. 3 og 5. Den frie ende 62 af disse rør 60 er lukket og et antal indløbshuller 63 er fordelt langs rørenes underside. Afgangsfordelingsrørene 60 står i forbindelse med en kanal 61, der leder til kølemediumudløbet 24.

Indløbet 22 og udløbet 24 står i forbindelse med et ydre kredsløb hvor den fra fangelektroderne 5 aftagne varmeenergi kan nyttiggøres.

Det skal bemærkes, at antal og dimensionerne af hullerne 53 og 63 i fordelingsrørene 50 og 60 kan variere i rørenes længderetning for at kompensere for tryktab i rørene, således at kølemediet strømmer ensartet ud og ind over hele rørlængden. Af hensyn til stabiliteten kan de lukkede rørender 52,62 fastgøres til deres omgivelser.

En særlig fordel opnås når indløbet 22 er placeret nederst og udløbet 24 øverst i udfældningsenheden 20 idet der herved opnås samvirke med den termiske mediumbevægelse. Men andre placeringer af ind- og udløb kan forekomme.

Det skal også bemærkes, at hullerne 53 og 63 kan være rettet i flere forskellige retninger til opnåelse af optimal fordeling af kølemediet i kølearrangementet 21.

Den forbedrede ensartethed i fordelingen af kølemediet ifølge den foreliggende opfindelse vil også, som en sekundær virkning, medføre forbedret energigevinst.

Det anviste arrangement giver altså en særlig effektiv og ensartet køling af alle fangelektroderne 5, hvilket som nævnt medfører en væsentlig lavere korrosionshastighed for så vidt angår fangelektroderne som et resultat af konden

DK 165487 B

- 7 - seringer på elektrodernes indvendige overflader. I forbindelse hermed kan anlæggets drifttid øges og/eller fang-elektroderne kan fremstilles af billigere stål med mindre indhold af legeringsstoffer end hidtil muligt.

Kølearrangementets 21 ydre kappeplader 25 kan fremstilles af ulegeret stålplade.

De fordele, som opnås ved opfindelsen, kan yderligere illustreres ved et eksempel:

De aerosoldråber, som dannes i eksempelvis et vasketårn og indføres i et vådt elektrostatisk udfældningsanlæg har ofte meget høje koncentrationer af eksempelvis i^SO^.

På den anden side er mængden af væske/I^SO^ i aerosolen lille. Det antages at der kan være tale om 1 g/Nm3.

Antag at et vådt elektrostatisk udfældningsanlæg behandler omkring 20.000 Nm3 gas/time. Dette indebærer 20.000 x 0,001 = 20 kg væskeindhold af eksempelvis 35% H2S04 som afsættes på den indvendige overflade af de rørformede fangelektroder pr. time.

Når gassen afkøles vil vanddamp kondenseres på filterenhedernes køleplader/vægge. Mængden af således udskilt vanddamp vil normalt være mellem 500 og 1500 1/time.

Antag at gassen har en mætningstemperatur på 60°C og at 1000 1 gas køles pr. time.

Svovlsyren (20 kg x 0,35 = 7,0 kg) vil da blive fortyndet med yderligere 1000 1 vand.

Svovlsyrekoncentrationen vil da falde fra 35% til 7 kg/1,013 kg = ca. 0,7%.

DK 165487 B

- 8 -

Denne køle/kondenseringsproces indebærer at arbejdspunktet for fangelektrodematerialet vil blive flyttet, dels på grund af materialets lave temperatur og dels på den radikalt ændrede syrekoncentration. Korrosionshastigheden sænkes altså.

Det fremgår af ovenstående at de ved opfindelseri' anviste midler til opnåelse af ensartet og effektiv køling af fang-elektroderne giver meget vigtige fordele og at den strukturelle opbygning af disse midler let kan tilpasses udfældningsenhedens konstruktion, og at nævnte midler således ikke er afhængige af fangelektrodernes 'antal i form eller konfiguration.

I sådanne tilfælde hvor det eksempelvis er ønskeligt at give udfældningsenheden cirkulær kontur eller tværsnitsform således at kappepladerne 25 i princippet er erstattet af et forholdsvis stort rør, er det hensigtsmæssigt at , i hvert fald nogle af fordelingsrørene 50,60 har en krumning, der modsvarer den nævnte cirkulære kontur.

Claims (3)

1. Vådt elektrostatisk udfældningsanlæg (1) til rensning af fugt- og støvfyldte gasser, hvilket anlæg omfatter et kondenseringskølearrangement (21) integralt med anlæggets udfældningsenhed (20), ogi hvilket udstrålingselektroder (4) er placeret i et antal fangelektroder (5), der strækker sig gennem kølearrangementet (21), og i hvilket gassen strømmer fremad gennem fangelektroderne (5), kende t egnet ved, at fordelingsrør (50,60) for tilgang og afgang af kølemedium er placeret i et område mellem fangelektroderne (5) for at give en ensartet fordeling af kølemedium langs fangelektrodernes udvendige overflader.

2. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at fordelingsrørene (50,60) har flere huller (53 henholdsvis 63) fordelt over rørenes længde.

3. Anlæg ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at fordelingsrørene (50,60) er lukket eller tætnet i deres ene ende (52 henholdsvis 62).