EP0352451A2 - Elektrofilter - Google Patents

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EP0352451A2
EP0352451A2 EP89110363A EP89110363A EP0352451A2 EP 0352451 A2 EP0352451 A2 EP 0352451A2 EP 89110363 A EP89110363 A EP 89110363A EP 89110363 A EP89110363 A EP 89110363A EP 0352451 A2 EP0352451 A2 EP 0352451A2
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EP
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electrodes
spray
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gases
electrode
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EP89110363A
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Wilfried Schnabel
Bernd Colombo
Hubert Kinne
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Kloeckner Humboldt Deutz AG
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Kloeckner Humboldt Deutz AG
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    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/40—Electrode constructions
    • B03C3/45—Collecting-electrodes
    • B03C3/53—Liquid, or liquid-film, electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B03C3/40—Electrode constructions
    • B03C3/45—Collecting-electrodes
    • B03C3/49—Collecting-electrodes tubular

Definitions

  • the invention relates to an electrostatic precipitator for the separation of liquids and / or solids from gases, in particular for the separation of liquid mists and aerosols from industrial exhaust gases, in which the precipitation electrodes are arranged essentially vertically and are tubular, in which the spray electrodes are arranged centrally are.
  • the tubular precipitation electrodes are provided with an equally large clear cross-section extending from the upper end to the lower end. Due to this design of the tubular precipitation electrodes, it cannot be avoided that in the lower region, i.e. in the exit region of the liquid or the solids from the tubular precipitation electrodes, electrical flashovers occur between the spray electrodes and the precipitation electrodes, as a result of which the spray electrode is destroyed and replaced relatively quickly must become.
  • the electrical flashovers from the spray electrode to the precipitation electrode in the outlet region of the liquid or the solids from the tubular precipitation electrodes can be attributed to the liquid drops and / or solid particles that migrate from top to bottom on the inner wall of the precipitation electrode, in particular due to their increasingly increased deposition and thereby increased proximity to the spray electrode in the outlet area of the precipitation electrode.
  • the tubular precipitation electrodes are individually loosely suspended in the filter housing, independently of one another, so that they correspond to sufficient stability for the filtering process must be dimensioned accordingly strong, which in turn is associated with increased costs and labor.
  • the object of the invention is to avoid electrical flashovers from the spray electrode to the precipitation electrode by appropriate design and arrangement of the precipitation electrodes of an electrostatic precipitator and to improve the filter in its construction.
  • the precipitation electrodes are funnel-shaped at least at the lower ends and are combined to form a self-contained spatial unit.
  • the precipitation electrodes are funnel-shaped at the lower ends, the liquid drops and / or solid particles deposited on the inner wall of the precipitation electrodes are diverted from the spray electrodes to the outside into a region of greatly reduced field strength before they emerge downwards from the precipitation electrodes and thereby avoiding electrical flashovers from the spray electrode to the precipitation electrode with certainty.
  • the service life of the spray electrodes of an electrostatic filter is therefore quite compared to the previously known electrostatic filters of a similar design significantly increased.
  • a very compact, space-saving design of the electrodes of high stability is achieved.
  • a device for the dedusting of industrial gases which consists essentially of a washing tower, which is provided in the upper area with a spray electrode assembly, in which the spray electrodes are surrounded by honeycomb-shaped hexagonal tube sections in the form of a shell.
  • This arranged in the upper area of the spray tower spray electrode unit only serves to negatively charge the dust particles in the gas stream, so that they connect to the positively charged water drops located in the washroom underneath and can be deposited and removed from the gas stream.
  • the precipitation electrode consists of a cylindrical tube which is surrounded by a square tube, in particular a hexagonal tube, at a distance in the form of a jacket, the jacket tubes having supply and discharge lines for the supply and discharge of coolants into the cavity between the cylindrical shape formed precipitation electrode and the jacket tube are provided.
  • the supply and discharge of coolants into the cavity between the cylindrical precipitation electrode and the jacket tube very advantageously intensifies the condensation of the liquid in the gas stream in vapor or mist form and thereby the separation of liquids, in particular liquid mists and aerosols from the gas stream significantly improved.
  • the electrostatic precipitator for separating liquids and / or solids from gases consists of precipitation arranged vertically in a housing (1) electrodes (2) with spray electrodes (3) running centrally from top to bottom.
  • the precipitation electrodes (2) are tubular and have a funnel shape at their upper and lower ends (4, 5). In these end areas (4) and (5), the precipitation electrodes (2) are welded together and form a self-contained, very stable unit of space.
  • a pipe socket (6) for the supply of liquid or gaseous coolants into the cavities (7) located between the precipitation electrodes (2) is provided on the filter housing (1) on the left in the drawing.
  • the coolant is drawn off via a pipe socket (8) arranged at the lower end of the housing (1).
  • the gases loaded with liquids and / or solids are fed to the electrostatic filter in the direction of the arrow (9) from below, from where they flow through the tubular precipitation electrodes (2) from bottom to top.
  • liquid or gaseous coolant is introduced through the nozzle (6) on the housing (1) in the direction of the arrow (10) into the cavities (7) between the precipitation electrodes (2), which the tubular precipitation electrodes (2) from the top downwards from the outside washed around and over the pipe socket (8) at the lower right end on the filter housing in the direction of the arrow (11) is again discharged to the outside.
  • the tubular precipitation electrodes (2) are very advantageously cooled from the outside, thereby condensing the liquid present in the gases in mist or vapor form and causing them to precipitate in the form of liquid drops on the inner wall of the precipitation electrodes (2), from where together with the liquids and / or solid particles deposited electrostatically from the gases in the precipitation electrodes, they are discharged downwards through the funnel-shaped extensions (5) in the direction of the arrow (12) from the filter.
  • the liquids and / or solids separated from the gases are very advantageously guided away from the spray electrodes (3) into an area of reduced field strength, so that electrical arcing between the spray electrodes (3) and the precipitation electrodes (2) can be avoided with certainty.
  • the spray electrodes (3) are thereby protected from electrically erosive destruction in the area of the discharge of liquids and solids from the precipitation electrodes (2) and their service life is thereby increased considerably.
  • the tubular precipitation electrodes (13) can optionally also be very advantageously surrounded by a jacket tube (14) with a hexagonal cross section and combined into a honeycomb-shaped structural unit.
  • These cylinder-shaped precipitation electrodes (13) with their centrally arranged, rod-shaped spray electrodes (15) are also very advantageously in operation of the electrostatic filter to support the condensation of liquids present in the gas with liquid or gaseous cooling media which are flushed through a pipe socket (16)
  • the unit is fed in from above and removed from the filter again through a pipe socket (17) at the lower right end.
  • This design and arrangement of the precipitation electrodes shown in FIG. 2 is particularly characterized by its high stability and easy handling. It can also be easily installed as a closed unit in any arrangement and size at any time, even with existing electrostatic filters.

Abstract

Bei Elektrofiltern zur Abscheidung von Flüssigkeiten und/oder Feststoffen aus Gasen, insbesondere zur Abscheidung von Flüssigkeitsnebeln und Aerosolen aus Industrie-Abgasen, bei denen die Niederschlagselektroden im wesentlichen vertikal verlaufend angeordnet und rohrförmig ausgebildet sind, besteht die Gefahr, daß es im Austragsbereich der aus den Gasen abgeschiedenen Flüssigkeiten und/oder Feststoffen zwischen den Sprühelektroden und den Niederschlagselektroden zu elektrischen Überschlägen kommt, die die Sprühelektroden verhältnismäß rasch zerstören. Auch bedarf es bei den bisher bekannten Elektrofiltern einer verhältnismäßig starken Dimensionierung der Niederschlagselektroden, um eine für den Betrieb ausreichende Stabilität zu gewährleisten. Gemäß der Erfindung wird demgegenüber ein von Überschlägen zwischen der Sprühelektrode und der Niederschlagselektrode freies Elektrofilter hoher Stabilität dadurch erreicht, daß die Niederschlagselektroden (2, 13) wenigstens an den unteren Enden (5) trichterförmig erweitert ausgebildet und zu einer in sich geschlossenen Raumeinheit zusammengefaßt sind.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektrofil­ter zur Abscheidung von Flüssigkeiten und/oder Feststoffen aus Gasen, insbesondere zur Ab­scheidung von Flüssigkeitsnebeln und Aerosolen aus Industrie-Abgasen, bei dem die Nieder­schlagselektroden im wesentlichen vertikal ver­laufend angeordnet und rohrförmig ausgebildet sind, in denen die Sprühelektroden zentrisch angeordnet sind.
  • Bei den bisher bekannten Elektrofiltern obiger Bauart sind die rohrförmig ausgebildeten Nie­derschlagselektroden mit einem vom oberen Ende bis zum unteren Ende verlaufenden gleichgroßen lichten Querschnitt versehen. Aufgrund dieser Ausbildung der rohrförmigen Niederschlagselek­troden ist nicht zu vermeiden, daß es im unte­ren Bereich, also im Austrittsbereich der Flüs­sigkeit oder der Feststoffe aus den rohrförmi­gen Niederschlagselektroden, zu elektrischen Überschlägen zwischen den Sprühelektroden und den Niederschlagselektroden kommt, wodurch die Sprühelektrode verhältnismäßig rasch zerstört wird und ausgewechselt werden muß. Die elektri­schen Überschläge von der Sprühelektrode zur Niederschlagselektrode im Austrittsbereich der Flüssigkeit oder der Feststoffe aus den rohr­förmigen Niederschlagselektroden ist auf die in diesem Bereich besonders stark anwachsenden, an der Innenwandung der Niederschlagselektrode von oben nach unten wandernden Flüssigkeitstropfen und/oder Feststoffpartikeln zurückzuführen, und zwar durch ihre zunehmend verstärkte Ablagerung und dadurch verstärkte Annäherung an die Sprüh­elektrode im Austrittsbereich der Nieder­schlagselektrode. Darüber hinaus sind bei dem bekannten Elektrofilter die rohrförmig ausge­bildeten Niederschlagselektroden im Filterge­häuse unabhängig voneinander einzeln lose auf­gehängt, so daß sie zur Wahrung einer für den Filterprozeß ausreichenden Stabilität entspre­ chend stark dimensioniert werden müssen, was wiederum mit einem erhöhten Kosten- und Ar­beitsaufwand verbunden ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, durch entsprechende Ausbildung und Anordnung der Nie­derschlagselektroden eines Elektrofilters elek­trische Überschläge von der Sprühelektrode zur Niederschlagselektrode zu vermeiden und das Filter im konstruktiven Aufbau zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Nie­derschlagselektroden wenigstens an den unteren Enden trichterförmig erweitert ausgebildet und zu einer in sich geschlossenen Raumeinheit zu­sammengefaßt sind.
  • Dadurch, daß die Niederschlagselektroden an den unteren Enden trichterförmig erweitert ausge­bildet sind, werden die an der Innenwandung der Niederschlagselektroden abgeschiedenen Flüssig­keitstropfen und/oder Feststoffpartikel, bevor sie nach unten hin aus den Niederschlagselek­troden austreten, von den Sprühelektroden nach außen in einen Bereich stark reduzierter Feld­stärke umgeleitet und dadurch elektrische Über­schläge von der Sprühelektrode zur Nieder­schlagselektrode mit Sicherheit vermieden. Die Standzeit der Sprühelektroden eines Elektrofil­ters wird daher im Vergleich zu den bisher be­kannten Elektrofiltern ähnlicher Bauart ganz wesentlich erhöht. Weiterhin wird durch die Zu­sammenfassung der Niederschlagselektroden zu einer in sich geschlossenen Raumeinheit eine sehr gedrungene, platzsparende Bauweise der Elektroden von hoher Stabilität erreicht.
  • Aus der deutschen Patentschrift 33 29 638 ist eine Vorrichtung zur Entstaubung von industri­ellen Gasen bekannt, die im wesentlichen aus einem Waschturm besteht, der im oberen Bereich mit einem Sprühelektrodenaggregat versehen ist, bei dem die Sprühelektroden von wabenartig zu­sammengesetzten Sechskantrohrabschnitten man­telförmig umgeben werden. Dieses im oberen Be­reich des Sprühturms angeordnete Sprühelektro­denaggregat dient hierbei lediglich dazu, die im Gasstrom befindlichen Staubpartikel negativ aufzuladen, so daß sie sich mit den darunter im Waschraum befindlichen positiv geladenen Was­sertropfen verbinden und mit diesen niederge­schlagen und aus dem Gasstrom abgeführt werden können.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestal­tung der Erfindung besteht die Niederschlags­elektrode aus einem zylinderförmigen Rohr, das von einem eckigen Rohr, insbesondere sechsecki­gem Rohr mit Abstand mantelförmig umgeben ist, wobei die Mantelrohre mit Zu- und Ableitungen für die Zu- und Abführung von Kühlmitteln in den Hohlraum zwischen der zylinderförmig ausge­ bildeten Niederschlagselektrode und dem Mantel­rohr versehen sind. Durch die Zu- und Abführung von Kühlmitteln in den Hohlraum zwischen der zylinderförmig ausgebildeten Niederschlagselek­trode und dem Mantelrohr wird sehr vorteilhaft die Kondensation der im Gasstrom in Dampf- oder Nebelform befindlichen Flüssigkeit intensiviert und dadurch die Abscheidung von Flüssigkeiten, insbesondere von Flüssigkeitsnebeln und Aeroso­len aus dem Gasstrom wesentlich verbessert.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von in Zeichnungen schematisch dargestellten Ausfüh­rungsbeispielen näher erläutert.
  • Es zeigt:
    • Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Elektrofil­ter mit zu einem Bündel zusammengefaß­ten rohrförmig ausgebildeteten Nieder­schlagselektroden und Sprühelektroden gemäß der Erfindung;
    • Fig. 2 einen Satz rohrförmiger Niederschlags­elektroden mit im Querschnitt sechs­eckig ausgebildeten Mantelrohren in perspektivischer Darstellung gemäß der Erfindung.
  • Wie Fig. 1 zeigt, besteht das Elektrofilter zur Abscheidung von Flüssigkeiten und/oder Fest­stoffen aus Gasen, aus in einem Gehäuse (1) vertikal verlaufend angeordneten Niederschlags­ elektroden (2) mit darin zentrisch von oben nach unten verlaufenden Sprühelektroden (3). Die Niederschlagselektroden (2) sind rohrförmig ausgebildet und an ihren oberen und unteren Enden (4, 5) trichterförmig erweitert. In die­sen Endbereichen (4) und (5) sind die Nieder­schlagselektroden (2) miteinander fest ver­schweißt und bilden eine in sich geschlossene, sehr stabile Raumeinheit.
  • Am Filtergehäuse (1) ist oben in der Zeichnung auf der linken Seite ein Rohrstutzen (6) für die Zuführung von flüssigen oder gasförmigen Kühlmitteln in die zwischen den Niederschlags­elektroden (2) befindlichen Hohlräume (7) vor­gesehen. Der Abzug der Kühlmittel erfolgt über einen am unteren Ende des Gehäuses (1) angeord­neten Rohrstutzen (8).
  • In Betrieb werden die mit Flüssigkeiten und/­oder Feststoffen beladenen Gase dem Elektrofil­ter in Pfeilrichtung (9) von unten zugeführt, von wo sie die rohrförmig ausgebildeten Nieder­schlagselektroden (2) von unten nach oben durchströmen. Gleichzeitig wird durch den Stut­zen (6) am Gehäuse (1) in Pfeilrichtung (10) flüssiges oder auch gasförmiges Kühlmittel in die Hohlräume (7) zwischen den Niederschlags­elektroden (2) eingeleitet, das von oben nach unten die rohrförmigen Niederschlagselektroden (2) von außen umspült und über den Rohrstutzen (8) am unteren rechten Ende am Filtergehäuse in Pfeilrichtung (11) wiederum nach außen abge­führt wird. Mit Hilfe des Kühlmediums werden sehr vorteilhaft die rohrförmigen Nieder­schlagselektroden (2) von außen her gekühlt und dadurch die in den Gasen in Nebel- oder Dampf­form vorhandene Flüssigkeit kondensiert und in Form von Flüssigkeitstropfen an der Innenwan­dung der Niederschlagselektroden (2) zum Nie­derschlagen gebracht, von wo sie zusammen mit den in den Niederschlagselektroden aus den Gasen elektrostatisch abgeschiedenen Flüssig­keiten und/oder Feststoffpartikeln nach unten fließend über die trichterförmigen Erweiterun­gen (5) in Pfeilrichtung (12) aus dem Filter ausgetragen werden. Durch die trichterförmigen Erweiterungen (5) an den unteren Enden der Nie­derschlagselektroden (2) werden hierbei sehr vorteilhaft die aus den Gasen abgeschiedenen Flüssigkeiten und/oder Feststoffe von den Sprühelektroden (3) weg nach außen in einen Bereich reduzierter Feldstärke geführt, so daß elektrische Überschläge zwischen den Sprühelek­troden (3) und den Niederschlagselektroden (2) mit Sicherheit vermieden werden. Die Sprühelek­troden (3) werden hierdurch vor elektrisch erosiven Zerstörungen im Bereich des Flüssig­keits- und Feststoffaustrags aus den Nieder­schlagselektroden (2) bewahrt und ihre Stand­zeit dadurch ganz wesentlich erhöht.
  • Wie Fig. 2 zeigt, können die rohrförmig ausge­bildeten Niederschlagselektroden (13) gegebe­nenfalls auch sehr vorteilhaft mit einem im Querschnitt sechseckigen Mantelrohr (14) umge­ben und zu einer bienenwabenförmigen Baueinheit zusammengefaßt werden. Diese zylinderförmig ausgebildeten Niederschlagselektroden (13) mit ihren zentrisch angeordneten, stabförmigen Sprühelektroden (15) werden auch hierbei sehr vorteilhaft im Betrieb des Elektrofilters zur Unterstützung der Kondensation von im Gas vor­handenen Flüssigkeiten mit flüssigen oder gas­förmigen Kühlmedien umspült, die durch einen Rohrstutzen (16) dieser Baueinheit von oben zu­geführt und durch einen Rohrstutzen (17) am rechten unteren Ende aus dem Filter wieder ab­geführt werden. Diese in Fig. 2 dargestellte Ausbildung und Anordnung der Niederschlagselek­troden zeichnet sich besonders durch ihre hohe Stabilität und leichte Handhabung aus. Auch kann sie als geschlossene Baueinheit in belie­biger Anordnung und Größe jederzeit auch nach­träglich bei bestehenden Elektrofiltern leicht eingebaut werden.

Claims (2)

1. Elektrofilter zur Abscheidung von Flüssig­keiten und/oder Feststoffen aus Gasen, ins­besondere zur Abscheidung von Flüssigkeits­nebeln und Aerosolen aus Industrie-Abgasen, bei dem die Niederschlagselektroden im wesentlichen vertikal verlaufend angeordnet und rohrförmig ausgebildet sind, in denen die Sprühelektroden zentrisch angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Nie­derschlagselektroden (2, 13) wenigstens an den unteren Enden trichterförmig erweitert ausgebildet und zu einer in sich geschlos­senen Raumeinheit zusammengefaßt sind.
2. Elektrofilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederschlagselek­trode (13) aus einem zylinderförmigen Rohr besteht, das von einem eckigen Rohr, insbe­sondere sechseckigem Rohr (14) mit Abstand mantelförmig umgeben ist, wobei die Mantel­rohre (14) mit Zu- und Ableitungen (16, 17) für die Zu- und Abführung von Kühlmitteln in den Hohlraum zwischen der zylinderförmig ausgebildeten Niederschlagselektrode (13) und dem Mantelrohr (14) versehen sind.
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