EP0398236A1 - Sprühelektrode - Google Patents

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EP0398236A1 EP90109095A EP90109095A EP0398236A1 EP 0398236 A1 EP0398236 A1 EP 0398236A1 EP 90109095 A EP90109095 A EP 90109095A EP 90109095 A EP90109095 A EP 90109095A EP 0398236 A1 EP0398236 A1 EP 0398236A1
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION 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
    • 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
    • B03C3/41—Ionising-electrodes

Definitions

  • the invention relates to a self-supporting, mast-like spray electrode for electrostatic dust separators with plate-shaped, gas lanes forming precipitation electrodes.
  • Spray electrodes and precipitation electrodes are the most important components of an electrostatic dust collector. They are coordinated in shape and arrangement. In most cases, the precipitation electrodes are grounded while the spray electrodes are connected to a high voltage source. The dust particles to be separated are ionized by electrons emitted by the spray electrodes and deflected from the gas flow in the electrostatic field existing between spray electrodes and precipitation electrodes and finally deposited on the precipitation electrodes. At certain intervals, the precipitation electrodes in particular, but also the spray electrodes, are shaken by knocking, whereby the deposited dust is released and falls down into the dust collection bunker. The effectiveness of an electrostatic dust collector depends on how well the spray electrodes and precipitation electrodes are matched to their various functions.
  • Spray electrodes often consist of wires or tapes with tips that are clamped in a frame.
  • Associated precipitation electrodes are composed of profiled sheet metal strips to form walls of gas passages. Spray electrodes are arranged centrally in the gas lanes and aligned with their tips so that an optimal field for dust separation is formed (cf. DE-OS 34 08 839).
  • the spray electrodes with wires stretched in frames can only be manufactured up to certain sizes in the workshop. Limits are set by the permitted dimensions during transport. In power plants in particular, however, there is a tendency towards ever larger units, with corresponding effects on the electrostatic dust separators.
  • a power plant block of 740 MW requires two electrostatic dust collectors, each with a length of around 33 m, a width of 37 m and a height of 23 m.
  • Each separator has a projected precipitation electrode area of approximately 70,000 m2 and a total length of the spray electrodes of approximately 220 km (Z., "Technische Mitteilungen” (1978), volume 3, pages 123 to 131).
  • spray electrodes have also become known which consist of relatively rigid components such as profiled plates, masts or the like (e.g. US Pat. No. 3,435,594, US Pat. No. 4,321,068).
  • the design of the spray electrodes is decisive for the formation of the precipitation electrodes, i.e. the precipitation electrodes are adapted to the spray electrodes and not vice versa, as with the wires stretched in frames. This does not have to be a disadvantage. If, however, precipitation electrodes with an optimal profile shape have been developed for a concept with wires stretched in frames, one would of course also want to use them if the spray electrodes with wires stretched in frames are out of the question.
  • the spray electrode is characterized by the fact that it can be produced practically without material waste from a sheet metal strip, which is given the rigidity required for such spray electrodes by the shape according to the invention and, because of the one-piece design between the supporting parts and the spray tips, does not require any connection points, which experience has shown in multi-part spray electrodes are the cause of high electrical contact resistance and increased risk of corrosion.
  • the spray electrode is formed from a sheet metal strip (10) of consistently the same width, edge strips (11, 12) of the same width being angled in opposite directions by a narrow central strip (13) and the longitudinal edges of the edge strips (11, 12) flanged in the same direction with the respective bend are that a stretched Z-shaped cross-section is formed, in which the center points of the edge flanges (14) lie in an axis of symmetry (9) running perpendicular to the center strip (13).
  • edge strips (11, 12) From the edge strips (11, 12), approximately triangular tabs (15) are bent in such a way that they form flags (16) extending outwards in the plane of symmetry (9) from the apexes of the edge flanges (14).
  • the outermost parts of the flags (16) represent spray tips (17, 18) arranged alternately in height.
  • Those pointing outwards Flags (16) are cut in the middle and the outermost parts are bent in opposite directions by about 70 ° to form two spray tips (17a / 17b, 18a / 18b).
  • the edge strips (11, 12) are about three times as wide as the median strip (13) when stretched. It is also provided that the stretched length of the flags (16) is approximately half as large as the stretched width of the edge strips (11, 12).
  • the greatest distance (A) between the spray tips (18a, 18b) bent in opposite directions is approximately as large as the width (B) of the central strip (13).
  • the center distance (T) of the outwardly facing flag (16) is approximately 70% of the stretched width of the edge strips (11, 12).
  • the self-supporting, mast-like spray electrode fulfills all the requirements mentioned at the outset. It is particularly advantageous and can be produced practically without any waste of material, the required rigidity being achieved by shaping. It can be continuously produced in any length on appropriate machines, the sequence of punching and forming processes being rationally coordinated.

Abstract

Für einen elektrostatischen Staubabscheider mit plattenförmigen, Gasgassen bildenden Niederschlagselektroden wird eine selbsttragende, mastartige Sprühelektrode vorgeschlagen, die aus einem Blechstreifen von durchgehend gleicher Breite kontinuierlich in beliebigen Längen und praktisch ohne Materialabfall gefertigt werden kann. Durch Stanzen und Biegen wird aus den Blechstreifen eine selbsttragende Sprühelektrode mit ausreichender Biegesteifigkeit und den erforderlichen Sprühspitzen geformt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttragende, mastartige Sprühelektrode für elektrostatische Staubabscheider mit plattenförmigen, Gasgassen bildenden Niederschlagselektroden.
  • Sprühelektroden und Niederschlagselektroden sind die wichtigsten Bauteile eines elektrostatischen Staubabscheiders. Sie sind in Formgebung und Anordnung aufeinander abgestimmt. In den meisten Fällen sind die Niederschlagselektroden geerdet, während die Sprühelektroden mit einer Hochspannungsquelle verbunden sind. Die abzuscheidenden Staubteilchen werden durch Elektronen, die von den Sprühelektroden abgegeben werden, ionisiert und in dem zwischen Sprühelektroden und Niederschlagselektroden bestehenden elektrostatischen Feld aus der Gasströmung abgelenkt und schließlich auf den Niederschlagselektroden abgeschieden. In bestimmten zeitlichen Abständen werden vor allem die Niederschlagselektroden, aber auch die Sprühelektroden durch Klopfschläge erschüttert, wodurch der abgesetzte Staub abgelöst wird und nach unten in Staubsammelbunker abfällt. Die Wirksamkeit eines elektrostatischen Staubabscheiders hängt davon ab, wie gut die Sprühelektroden und Niederschlagselektroden auf ihre verschiedenen Funktionen hin abgestimmt sind.
  • Sprühelektroden bestehen vielfach aus mit Spitzen besetzten Drähten oder Bändern, die in einen Rahmen eingespannt sind. Zugehörige Niederschlagselektroden sind aus profilierten Blechstreifen zu Gasgassen bildenden Wänden zusammengesetzt. Sprühelektroden sind mittig in den Gasgassen angeordnet und mit ihren Spitzen so ausgerichtet, daß ein für die Staubabscheidung optimales Feld gebildet wird (vgl. DE-OS 34 08 839).
  • Bei den in Rahmen eingespannten Sprühelektroden muß die Herstellung sehr sorgfältig ausgeführt werden, damit alle Bänder oder Drähte gleichmäßig gespannt sind. Zu geringe Spannung führt unter dem Einfluß des vorbeiströmenden Gases und der elektrischen Feldkräfte zu unkontrollierten Schwingungen und bei einer Verringerung des Abstandes zu den Niederschlagselektroden schließlich zu ungewollten Überschlägen. Bei zu hoher Spannung können die Bänder oder Drähte unter dem zusätzlichen Einfluß der Klopfschläge abreißen, wodurch die Abscheideleistung herabgesetzt wird und kostspielige Stillstandszeiten, insbesondere bei Kraftwerken, erzwungen werden. Es sind daher schon spezielle Werkzeuge zur gleichmäßigen Spannung der Elektroden vorgeschlagen worden (DE-OS 26 03 514).
  • Die Sprühelektroden mit in Rahmen gespannten Drähten sind nur bis zu bestimmten Baugrößen in der Werkstatt herstellbar. Grenzen werden durch die zulässigen Abmessungen beim Transport gesetzt. Insbesondere bei Kraftwerken geht aber die Tendenz zu immer größeren Baueinheiten, mit entsprechenden Auswirkungen auf die elektrostatischen Staubabscheider. Für einen Kraftwerksblock von 740 MW sind beispielsweise zwei elektrostatische Staubabscheider erforderlich, jeder mit einer Länge von rund 33 m, einer Breite von 37 m und einer Höhe von 23 m. Jeder Abscheider weist eine projezierte Niederschlagselektrodenfläche von rund 70.000 m² und eine Gesamtlänge der Sprühelektroden von etwa 220 km auf (Z., "Technische Mitteilungen" (1978), Heft 3, Seiten 123 bis 131).
  • Es ist ohne weiteres verständlich, daß man bei bis zu 15 m hohen Niederschlagselektroden nicht mehr einteilige Spannrahmen vorsehen kann. Aber selbst 7,5 m hohe und in Gasströmungsrichtung etwa 6 m breite Rahmen sind nicht mehr zu transportieren. Werden sie auf der Baustelle hergestellt, ist ein erheblicher Aufwand zur Einhaltung der zwangsläufig sehr engen Fertigungstoleranzen erforderlich. Davon abgesehen, sind solche großen Rahmen aber auch schwierig zu handhaben.
  • Schließlich besteht bei manchen Betreibern von elektrostatischen Staubabscheidern eine Abneigung gegen Sprühelektroden mit in Rahmen gespannten Drähten, die zwar verhältnismäßig rasch montiert und ausgerichtet werden können, die aber eine Reparatur einzelner Drähte nicht gestatten. Es muß jeweils der gesamte Rahmen ausgebaut werden und nach dem Einziehen eines neuen Drahtes müssen wieder alle Drähte nachgespannt, zumindest auf gleichmäßige Spannung geprüft werden.
  • Auf der anderen Seite sind auch schon Sprühelektroden bekanntgeworden, die aus verhältnismäßig starren Bauteilen, wie profilierten Platten, Masten oder dergleichen, bestehen (z.B. US-PS 3 435 594, US-PS 4 321 068). In diesen Fällen ist die konstruktive Gestaltung der Sprühelektroden maßgebend für die Ausbildung der Niederschlagselektroden, d.h. die Niederschlagselektroden werden an die Sprühelektroden angepaßt und nicht umgekehrt, wie bei den in Rahmen gespannten Drähten. Dies muß kein Nachteil sein. Wenn aber für eine Konzeption mit in Rahmen gespannten Drähten Niederschlagselektroden mit einer optimalen Profilform entwickelt worden sind, so möchte man diese selbstverständlich auch dann einsetzen, wenn die Sprühelektroden mit in Rahmen gespannten Drähten nicht in Betracht kommen.
  • Es besteht somit die Aufgabe, eine Konzeption für die Sprühelektroden vorzuschlagen, bei der keine in Rahmen gespannten Drähte oder Bänder vorkommen, jedoch ohne daß ein vorgegebenes System von Niederschlagselektroden geändert werden muß.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Sprühelektrode vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie
    • a) aus einem Blechstreifen von durchgehend gleicher Breite besteht, bei dem
    • b) gleich breite Randstreifen von einem schmalen Mittelstreifen gegensinnig abgewinkelt und die Längskanten der Randstreifen gleichsinnig mit der jeweiligen Abwinkelung derart umgebördelt sind, daß ein gestreckt-Z-förmiger Querschnitt entsteht, bei dem die Mittelpunkte der Randbördel in einer senkrecht zum Mittelstreifen verlaufenden Symmetrieachse liegen und
    • c) aus den Randstreifen etwa dreiecksförmigen Laschen derart abgebogen sind, daß sie
    • d) von den Scheitelpunkten der Ranbördel aus in der Symmetrieebene sich nach außen erstreckende Fahnen bilden, deren
    • e) am weitesten außen liegende Teile in der Höhe alternierend angeordnete Sprühspitzen darstellen.
  • Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Sprühelektrode finden sich in den Ansprüchen 2 bis 6.
  • Die Sprühelektrode zeichnet sich dadurch aus, daß sie praktisch ohne Materialabfall aus einem Blechstreifen gefertigt werden kann, der durch die erfindungsgemäße Formgebung die für derartige Sprühelektroden erforderliche Steifigkeit erhält und wegen der einstückigen Ausbildung zwischen den tragenden Teilen und den Sprühspitzen keine Verbindungsstellen erfordert, die erfahrungsgemäß bei mehrteiligen Sprühelektroden die Ursache für hohe elektrische Übergangswiderstände und erhöhte Korrosionsgefahr sind.
  • Das gilt im Prinzip auch für die Sprüelektrode gemäß US-PS 3 435 594. Sie bestehen aus einem mehrfach abgekanteten Blechstreifen, aus dem durch Stanzen und Abbiegen dreieckige Blechabschnitte als Sprühspitzen ausgebildet sind. Derartige Sprüelektroden haben sich nicht bewährt, weil die Sprühspitzen rückseitig durch die übrigen Teilen der flächigen Sprühelektrode elektrostatisch abgeschirmt sind, was dazu führt, daß ihre Sprühleistung im Betrieb viel schlechter ist als die von solchen Sprühelektroden, deren Sprühspitzen möglichst frei im Raum stehen. Man hat versucht, diesen Nachteil der bekannten Sprühelektroden dadurch zu beseitigen, daß man größere Blechteile aus dem "Hintergrund" der Sprühspitzen entfernt hat. Die dadurch erreichte Verbesserung stand aber in keinem Verhältnis zu dem Mehraufwand bei der Fertigung und der mit der Materialentfernung zwangsläufig einhergehenden Minderung der Steifigkeit der Sprühelektroden.
  • Weitere Einzelheiten werden anhand des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Dargestellt ist ein Teil einer mastartigen Sprühelektrode in Seitenansicht und Querschnitt. Die Sprühelektrode ist aus einem Blechstreifen (10) von durchgehend gleicher Breite geformt, wobei gleich breite Randstreifen (11,12) von einem schmalen Mittelstreifen (13) gegensinnig abgewinkelt und die Längskanten der Randstreifen (11, 12) gleichsinnig mit der jeweiligen Abwinkelung derart umgebördelt sind, daß ein gestreckt-Z-förmiger Querschnitt entsteht, bei dem die Mittelpunkte der Randbördel (14) in einer senkrecht zum Mittelstreifen (13) verlaufenden Symmetrieachse (9) liegen. Aus den Randstreifen (11,12) sind etwa dreiecksförmige Laschen (15) derart abgebogen, daß sie von den Scheitelpunkten der Randbördel (14) aus in der Symmetrieebene (9) sich nach außen erstreckende Fahnen (16) bilden. Die am weitesten außen liegenden Teile der Fahnen (16) stellen in der Höhe alternierend angeordnete Sprühspitzen (17,18) dar. Die nach außen weisenden Fahnen (16) sind mittig eingeschnitten und die am weitesten außen liegenden Teile unter Bildung von jeweils zwei Sprühspitzen (17a/17b, 18a/18b) gegenläufig um etwa 70° abgebogen. Die Randstreifen (11,12) sind in gestrecktem Zustand etwa dreimal so breit wie der Mittelstreifen (13). Außerdem ist vorgesehen, daß die gestreckte Länge der Fahnen (16) etwa halb so groß ist wie die gestreckte Breite der Randstreifen (11,12). Der größte Abstand (A) zwischen den gegenläufig abgebogenen Sprühspitzen (18a,18b) ist etwa so groß wie die Breite (B) des Mittelstreifens (13). Der Mittelabstand (T) der nach außen weisenden Fahne (16) beträgt etwa 70 % der gestreckten Breite der Randstreifen (11,12).
  • Die erfindungsgemäße selbsttragende, mastartige Sprühelektrode erfüllt alle eingangs genannten Forderungen. Sie ist besonders vorteilhaft und praktisch ohne jeden Materialabfall herstellbar, wobei durch Formgebung die erforderliche Steifigkeit erreicht wird. Sie kann auf entsprechenden Maschinen kontinuierlich in beliebiger Länge gefertigt werden, wobei die Abfolge von Stanz- und Umformvorgängen rationell aufeinander abzustimmen ist.

Claims (6)

1. Selbsttragende, mastartige Sprühelektrode für elektrostatische Staubabscheider mit plattenförmigen, Gasgassen bildenden Niederschlagselektroden, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühelektrode
a) aus einem Blechstreifen (10) von durchgehend gleicher Breite besteht, bei dem
b) gleich breite Randstreifen (11/12) von einem schmalen Mittelstreifen (13) gegensinnig abgewinkelt und die Längskanten der Randstreifen (11/12) gleichsinnig mit der jeweiligen Abwinkelung derart umgebördelt sind, daß ein gestreckt-Z-förmiger Querschnitt entsteht, bei dem die Mittelpunkte der Randbördel (14) in einer senkrecht zum Mittelstreifen (13) verlaufenden Symmetrieachse (9) liegen und
c) aus den Randstreifen (11/12) etwa dreiecksförmige Laschen (15) derart abgebogen sind, daß sie
d) von den Scheitelpunkten der Ranbördel (14) aus in der Symmetrieebene (9) sich nach außen erstreckende Fahnen (16) bilden, deren
e) am weitesten außen liegende Teile in der Höhe alternierend angeordnete Sprühspitzen (17,18) darstellen.
2. Sprühelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen weisenden Fahnen (16) mittig eingeschnitten sind und die am weitesten außen liegenden Teile unter Bildung von jeweils zwei Sprühspitzen (17a/17b, 18a/18b) gegenläufig um etwa 70° abgebogen sind.
3. Sprühelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Randstreifen (11/12) in gestrecktem Zustand etwa dreimal so breit sind wie der Mittelstreifen (13).
4. Sprühelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gestreckte Länge der Fahnen (6) etwa halb so groß ist wie die gestreckte Breite der Randstreifen (11/12).
5. Sprühelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Abstand (A) zwischen den gegenläufig abgebogenen Sprühspitzen (18a/18b) etwa so groß ist wie die Breite (B) des Mittelstreifens (13).
6. Sprühelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittenabstand (T) der nach außen Weisenden Fahnen (16) etwa 70 % der gestreckten Breite der Randstreifen (11/12) beträgt.
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