EP0188020A1 - Emission or collecting electrodes for electrofilters - Google Patents

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Abstract

Zur Herstellung von Sprüh- und Niederschlagselektroden für trocken arbeitende Elektrofilter, in denen pyrophore Stäube abgeschieden werden, wird die Verwendung von beidseitig mit korrosionsbeständigem Stahl plattierten Blechen aus üblichem Baustahl vorgeschlagen. Derartige Bleche lassen sich problemlos mit anderen Bauteilen, beispielsweise Spannrahmen aus St 37 verarbeiten, ohne daß Probleme hinsichtlich unterschiedlicher Wärme-dehnung auftreten. Dadurch ist es möglich, zunderfeste Sprüh- und Niederschlagselektroden anzubieten, die nur wenig teurer sind, als nicht zunderbeständige Elektroden aus normalen Baustählen.For the production of spray and precipitation electrodes for dry-working electrostatic precipitators, in which pyrophoric dusts are separated, the use of sheets of conventional structural steel clad on both sides with corrosion-resistant steel is proposed. Such sheets can be processed with other components, for example stenter frames made of St 37, without problems with regard to different thermal expansion. This makes it possible to offer scale-resistant spray and precipitation electrodes that are only slightly more expensive than non-scale-resistant electrodes made from normal structural steels.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von beidseitig mit korrosionsbeständigem Stahl plattierten Blechen aus üblichem Baustahl zur Herstellung von Sprüh- und Niederschlagselektroden für trocken arbeitende Elektrofilter, in denen pyrophore Stäube abgeschieden werden.The invention relates to the use of sheets of conventional structural steel clad on both sides with corrosion-resistant steel for the production of spray and precipitation electrodes for dry-working electrostatic filters in which pyrophoric dusts are separated.

Bei trocken arbeitenden Elektrofiltern für die Reinigung von Konvertergasen sind häufig Betriebsunterbrechungen erforderlich, weil die Sprühelektroden infolge Verzunderung verhältnismäßig häufig ausfallen, obwohl die Gastemperatur üblicherweise 150 bis 250°C nicht übersteigt. Untersuchungen haben gezeigt, daß dies auf Glimmbrände des abgelagerten pyrophoren Staubes zurückzuführen ist, wobei an den Elektroden Temperaturen von über 600°C auftreten können. Die Verzunderung führt vor allem deswegen so schnell zu einem Ausfall der Sprühelektroden, weil die sich primär bildenden Oxidschichten keine Schutzwirkung entfalten können, da sie bei der periodischen Abreinigung der Elektroden durch Klopfschläge abplatzen.In the case of dry-working electrostatic precipitators for cleaning converter gases, interruptions in operation are often necessary because the spray electrodes fail relatively frequently as a result of scaling, although the gas temperature usually does not exceed 150 to 250 ° C. Investigations have shown that this can be attributed to smoldering fires of the deposited pyrophoric dust, and temperatures of over 600 ° C. can occur at the electrodes. The main reason for the scaling is that the spray electrodes fail so quickly because the oxide layers that form primarily cannot develop a protective effect because they flake off when the electrodes are periodically cleaned by knocking.

Solche Verzunderungen werden vor allem an den in Rahmen eingespannten Sprühelektroden beobachtet, in geringerem Umfang auch an den Niederschlagselektroden, nicht aber an den aus verhältnismäßig dickwandigen Rohren oder dergleichen bestehenden Spannrahmen selbst. Sprühelektroden aus zunderbeständigem Material können nicht eingesetzt werden, weil der Ausdehnungskoeffizient der für die vorliegende mechanische Beanspruchung geeigneten zunderbeständigen Werkstoffe größer ist als der des normalen Baustahles, aus dem die Spannrahmen gefertigt sind.Such scaling is observed above all on the spray electrodes clamped in the frame, to a lesser extent also on the precipitation electrodes, but not on the stretching frame itself, which consists of relatively thick-walled tubes or the like. Spray electrodes made of scale-resistant material cannot be used because the coefficient of expansion of the scale-resistant materials suitable for the present mechanical stress is greater than that of the normal structural steel from which the tensioning frame is made.

Deshalb würden sich die Sprühelektroden unter Betriebstemperatur stärker längen als die Rahmen. Die Elektroden wären dann nicht mehr zwangsweise mittig zwischen zwei Niederschlagslektroden angeordnet, sondern könnten im Gasstrom unkontrollierte Bewegungen ausführen, wodurch der Abstand zu den Niederschlagselektroden, damit die anwendbare Betriebsspannung und letztlich auch die Abscheideleistung verringert würde.Therefore, the spray electrodes would stretch longer than the frames under operating temperature. The electrodes would then no longer be arranged in the middle between two precipitation electrodes, but could perform uncontrolled movements in the gas flow, which would result in the distance to the precipitation electrodes, thus reducing the applicable operating voltage and ultimately also the separation performance.

Darüber hinaus lassen sich lockere Sprühelektroden wesentlich schlechter abreinigen, weil sie den Klopfschlag absorbieren.In addition, loose spray electrodes are much harder to clean because they absorb the knock.

Starke Staubansätze auf den Sprühelektroden würden die Abscheideleistung des Filters weiter verringern.Heavy deposits of dust on the spray electrodes would further reduce the filter's separation efficiency.

Eine Ausführung der Sprühelektroden und der Spannrahmen aus dem gleichen zunderbeständigen Werkstoff, kommt aus Preisgründen allenfalls für Sonderfälle in Betracht. Zu dem Nachteil der mehrfach höheren Materialkosten kommt hinzu, daß sich zunderbeständige Werkstoffe schlechter verarbeiten lassen, so daß auch für die Herstellung und Montage mit höheren Kosten zu rechnen ist.A design of the spray electrodes and the clamping frame made of the same scale-resistant material is only considered for special cases for price reasons. In addition to the disadvantage of the several times higher material costs, scaling-resistant materials are difficult to process, so that higher costs can also be expected for production and assembly.

Es besteht somit die Aufgabe, zur Herstellung von Elektro- den, insbesondere von Sprühelektroden für Elektrofilter, die zur Abscheidung von pyrophoren Stäuben eingesetzt werden sollen, einen Werkstoff vorzuschlagen, der problemlos zusammen mit den üblicherweise verwendeten Werkstoffen einsetzbar und wirtschaftlich vertretbar ist.There is therefore the task of producing E lektro-, to propose the particular spray electrodes for electrostatic precipitators which are to be used for separating pyrophoric dusts a material that easily can be used together with the commonly used materials and is economically justifiable.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, das diese Aufgabe mit Blechen gelöst werden kann, die zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit beidseitig plattiert sind, und zwar mit einem der in den Ansprüchen 2 bis 4 genannten Stähle. Es kommen Bleche mit einer Gesamtdicke von 1 bis 2 mm zum Einsatz, wobei die Plattierung normalerweise auf jeder Seite 8 bis 10 % der Gesamtdicke beträgt. Die Bleche für Sprühelektroden sind üblicherweise 1,5 bis 2 mm dick, während für Niederschlagselektroden vornehmlich 1,15 bis 1,4 mm dicke Bleche verwendet werden. Derartige Bleche sind unter der Bezeichnung Platinox(R) handelsüblich. ((R) = Warenzeichen der Firma Klöckner-Werke AG).Surprisingly, it has been found that this object can be achieved with sheets which are clad on both sides to improve the corrosion resistance, namely with one of the steels mentioned in claims 2 to 4. Sheets with a total thickness of 1 to 2 mm are used, with the cladding normally being 8 to 10% of the total thickness on each side. The sheets for spray electrodes are usually 1.5 to 2 mm thick, while sheets of precipitation 1.15 to 1.4 mm are mainly used for precipitation electrodes. Such sheets are commercially available under the name Platinox (R) . ((R) = trademark of Klöckner-Werke AG).

Nachdem in einem Elektrofilter für die Entstaubung von Konverter-Abgasen im ersten Abscheidefeld bereits nach 700 Betriebsstunden 20 % der Sprühelektroden durch Verzunderung ausgefallen waren, ist das gleiche Abscheidefeld versuchsweise je zur Hälfte mit Sprühelektroden aus herkömmlichen und aus plattiertem Werkstoff gemäß der Erfindung ausgerüstet worden. Nach 700 Betriebsstunden zeigten alle Sprühelektroden aus St 37 sehr starke Verzunderungen; 20 % waren bereits ausgefallen. Demgegenüber waren alle Sprühelektroden aus einem Werkstoff gemäß Anspruch 2 im wesentlichen zunderfrei. Selbst an den freiliegenden Schnittkanten konnte überraschenderweise kein nennenswerter Zunder festgestellt werden. Da die Wärmedehnung dieser Sprühelektroden praktisch allein durch das rund 80 % der Dicke einnehmende Kernmaterial bestimmt wird, waren alle Sprühelektroden nach Abschluß des Versuchs noch wesentlich besser gespannt, als dies bei der Verwendung von zunderbeständigem Material mit einem höheren Ausdehnungskoeffizient der Fall gewesen wäre. Sprühelektroden aus dem erfindungsgemäß zu verwendenden Material haben sich somit nicht nur als zunderfest, sondern auch als in den Rahmen aus üblichem Baustahl ausreichend spannbar erwiesen.After 20% of the spray electrodes in an electrostatic precipitator for the dedusting of converter exhaust gases in the first separation field had already failed due to scaling after 700 operating hours, the same separation field was experimentally equipped with spray electrodes made of conventional and half of the material according to the invention. After 700 hours of operation, all spray electrodes made from St 37 showed very severe scaling; 20% had already failed. In contrast, all spray electrodes made of a material according to claim 2 were essentially free of scale. Surprisingly, no significant scale could be found even on the exposed cut edges. Since the thermal expansion of these spray electrodes is practically determined solely by the core material, which takes up around 80% of the thickness, all of the spray electrodes were tensioned much better after the end of the test than would have been the case if scale-resistant material with a higher expansion coefficient had been used. Spray electrodes from the invention The material to be used has therefore not only proven to be scale-resistant, but also sufficiently tensionable in the frame made of conventional structural steel.

Die plattierten Bleche lassen sich fast ebenso leicht verarbeiten, wie man das von den üblichen Baustählen gewohnt ist. Sie sind zwar etwa 50 % teurer, was im Hinblick auf die erzielbaren Vorteile aber nicht ins Gewicht fällt.The clad sheets can be processed almost as easily as you are used to with conventional structural steels. Although they are about 50% more expensive, this is not significant in terms of the benefits that can be achieved.

Bei Niederschlagslektroden sind die Ausfälle infolge Verzunderung nicht so häufig zu beobachten wie bei Sprühelektroden. örtliche Glimmbrände sind - obwohl hier zahlreicher - wahrscheinlich deswegen ungefährlicher, weil über die größeren Querschnittsflächen eine bessere Wärmeabfuhr stattfindet und deswegen an den Niederschlagselektroden selbst nicht oder nicht so oft die erwähnten Temperaturen über 600°C auftreten. Außerdem dürften primär gebildete Oxidschichten auf den flächigen Niederschlagselektroden besser haften als auf den bandförmigen Sprühelektroden. Trotzdem kann die Verwendung plattierter Bleche auch für die Herstellung von Niederschlagselektroden vorteilhaft sein, weil hier im allgemeinen dünnere Bleche verwendet werden, die entsprechend schneller "durchzundern".The failures due to scaling are not observed as frequently with precipitation electrodes as with spray electrodes. Local smoldering fires - although more numerous here - are probably less dangerous because there is better heat dissipation over the larger cross-sectional areas and therefore the temperatures mentioned above 600 ° C do not occur at the precipitation electrodes themselves or not so often. In addition, primarily formed oxide layers should adhere better to the flat precipitation electrodes than to the band-shaped spray electrodes. Nevertheless, the use of plated sheets can also be advantageous for the production of precipitation electrodes, because thinner sheets are generally used here, which "scale" accordingly faster.

Vergleicht man die Kosten für ein Sprühelektrodensystem gegebener Größe, das a) aus herkömmlichen Blechen (St 37), b) erfindungsgemäß aus plattierten Blechen oder c) komplett, d.h. einschließlich Spannrahmen aus zunderfestem Material, welches auch den mechanischen Beanspruchungen genügt, besteht, so erhält man für a = 1 etwa folgende Relation:

  • b = 1,1 bis 1,2
  • c = 2,5 bis 3,5.
If one compares the costs for a spray electrode system of a given size, which a) consists of conventional metal sheets (St 37), b) according to the invention made of clad metal sheets or c) completely, ie including a tenter frame made of scale-resistant material which also meets the mechanical stresses one has the following relation for a = 1:
  • b = 1.1 to 1.2
  • c = 2.5 to 3.5.

Claims (7)

1. Verwendung von beidseitig mit korrosionsbeständigem Stahl plattierten Blechen aus üblichem Baustahl zur Herstellung von Sprüh- und Niederschlagselektroden für trocken arbeitende Elektrofilter, in denen pyrophore Stäube abgeschieden werden.1. Use of sheets of conventional structural steel clad on both sides with corrosion-resistant steel for the production of spray and precipitation electrodes for dry-working electrostatic filters in which pyrophoric dusts are separated. 2. Bleche für den Verwendungszweck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattierung aus einem mit Titan oder Niob stabilisierten Stahl mit 10 bis 18 % Chrom, bis 0,1 % Kohlenstoff, bis 1,0 % Silizium, bis 1 % Mangan, Rest Eisen, einschließlich unvermeidbarer Verunreinigungen, besteht.2. sheets for the use according to claim 1, characterized in that the cladding made of a steel stabilized with titanium or niobium with 10 to 18% chromium, up to 0.1% carbon, up to 1.0% silicon, up to 1% manganese, Remainder iron, including unavoidable impurities. 3. Bleche für den Verwendungszweck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattierung aus einem mit Titan oder Niob stabilisierten Stahl mit 16 bis 20 % Chrom, 7 bis 12 % Nickel, bis 0,1 % Kohlenstoff, bis 1 % Silizium, bis 2 % Mangan, Rest Eisen, einschließlich unvermeidbarer Verunreinigungen, besteht.3. Sheets for use according to claim 1, characterized in that the cladding made of a steel stabilized with titanium or niobium with 16 to 20% chromium, 7 to 12% nickel, to 0.1% carbon, to 1% silicon, to 2% manganese, balance iron, including unavoidable impurities. 4. Bleche für den Verwendungszweck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattierung aus einem Stahl mit 26 bis 28 % Chrom, 4 bis 5 % Nickel, 1,3 bis 2 % Molybdän, bis 2 % Mangan, bis 0,1 % Kohlenstoff, Rest Eisen, einschließlich unvermeidbarer Verunreinigungen, besteht.4. sheets for the use according to claim 1, characterized in that the cladding of a steel with 26 to 28% chromium, 4 to 5% nickel, 1.3 to 2% molybdenum, up to 2% manganese, up to 0.1% Carbon, balance iron, including unavoidable impurities. 5. Bleche für den Verwendungszweck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Plattierung bei einer Gesamtdicke der Bleche von 1 bis 2 mm je 8 bis 12 % der Gesamtdicke beträgt.5. sheets for the use according to claim 1, characterized in that their cladding with a total thickness of the sheets of 1 to 2 mm is 8 to 12% of the total thickness. 6. Bleche für den Verwendungszweck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für Sprühelektroden Bleche mit einer Gesamtdicke von 1,5 bis 2 mm eingesetzt werden.6. sheets for the use according to claim 1, characterized in that sheets are used for spray electrodes with a total thickness of 1.5 to 2 mm. 7. Bleche für den Verwendungszweck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für Niederschlagselektroden Bleche mit einer Gesamtdicke von 1,15 bis 1,4 mm eingesetzt werden.7. sheets for the use according to claim 1, characterized in that sheets are used for precipitation electrodes with a total thickness of 1.15 to 1.4 mm.
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