EP0398236B1

EP0398236B1 - Emission electrode

Info

Publication number: EP0398236B1
Application number: EP90109095A
Authority: EP
Inventors: Georg Leluschko; Willi Michler; Hermann Koy
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1987-04-15
Filing date: 1988-03-07
Publication date: 1992-11-19
Anticipated expiration: 2008-03-07
Also published as: EP0287137A3; BR8801800A; IN168338B; DE3712726A1; ATE82528T1; KR880012271A; EP0398236A1; DE3865722D1; JPS63278573A; ES2026993T3; DE3876104D1; ZA882670B; ATE68727T1; EP0287137B1; CA1320156C; US4848986A; AU594295B2; AU1462888A; ES2036074T3; EP0287137A2

Abstract

Selfsupporting mastlike corona discharge electrodes are proposed for use in a dustcollecting electrostatic precipitator having gas passage-forming platelike collecting electrodes. From a metal strip which has the same width everywhere the corona discharge electrode can be manufactured continuously in any desired length and virtually without a waste of material. By cutting and bending operations the metal strip is formed to constitute a selfsupporting corona discharge electrode which has an adequate flexural stiffness and is provided with the required corona discharge tips.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttragende, mastartige Sprühelektrode für elektrostatische Staubabscheider mit plattenförmigen, Gasgassen bildenden Niederschlagselektroden.The invention relates to a self-supporting, mast-like spray electrode for electrostatic dust separators with plate-shaped, gas lanes forming precipitation electrodes.

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.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.

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).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).

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).With the spray electrodes clamped in the frame, the production must be carried out very carefully so that all strips or wires are evenly tensioned. Too little voltage leads to uncontrolled vibrations under the influence of the gas flowing past and the electrical field forces and, if the distance to the precipitation electrodes is reduced, leads to undesired flashovers. If the tension is too high, the tapes or wires can tear under the additional influence of the knocking, which reduces the separation efficiency and forces costly downtimes, particularly in power plants. Special tools for uniform voltage of the electrodes have therefore already been proposed (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, Seite 123 bis 131).The spray electrodes with wires stretched in frames can only be manufactured up to certain sizes in the workshop. Limits are set by the permissible 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. For example, 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 around 70,000 m² and a total length of the spray electrodes of around 220 km (Z., "Technische Mitteilungen" (1978), volume 3, pages 123 to 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.It is readily understandable that one can no longer provide one-piece clamping frames with precipitation electrodes up to 15 m high. But even frames 7.5 m high and about 6 m wide in the direction of gas flow can no longer be transported. If they are manufactured on the construction site, considerable effort is required to comply with the inevitably very tight manufacturing tolerances. From that apart from that, such large frames are also difficult to handle.

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.Finally, some operators of electrostatic dust collectors dislike spray electrodes with wires stretched in frames, which can be assembled and aligned relatively quickly, but which do not allow individual wires to be repaired. The entire frame must be removed in each case and after pulling in a new wire, all wires must be re-tensioned, at least checked for even tension.

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.On the other hand, 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). In these cases, 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.

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.It is therefore the task of proposing a concept for the spray electrodes in which there are no wires or strips clamped in frames, but without having to change a predetermined system of precipitation electrodes.

Eine Lösung dieser Aufgabe wird in der US-A-4,666,475 beschrieben. In dieser Schrift wird vorgeschlagen, Sprühelektroden zu verwenden, die aus Metallplatten geformt werden und mehrere an den jeweiligen Seiten angeordnete Sprühspitzen aufweisen.A solution to this problem is described in US-A-4,666,475. In this document it is proposed to use spray electrodes which are formed from metal plates and have a plurality of spray tips arranged on the respective sides.

Eine weitere Lösung wird nach der Erfindung durch eine selbsttragende, mastartige Sprühelektrode für elektrostatische Staubabscheider mit plattenförmigen, Gasgassen bildenden Niederschlagselektroden bereitgestellt, die

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.

Another solution is provided according to the invention by a self-supporting, mast-like spray electrode for electrostatic dust separators with plate-shaped, gas lanes forming precipitation electrodes

a) consists of a sheet metal strip of the same width throughout, in which
b) edge strips of the same width are angled in opposite directions from a narrow central strip and the longitudinal edges of the edge strips are flanged in the same direction with the respective bend in such a way that a stretched-Z-shaped cross section is formed in which the center points of the edge flanges lie in a symmetry axis running perpendicular to the central strip and
c) approximately triangular tabs are bent from the edge strips in such a way that they
d) from the vertices of the rim flanges form outwardly extending flags in the plane of symmetry, the
e) represent outermost parts of the spray tips arranged alternately in height.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Sprühelektrode finden sich in den Ansprüchen 2 bis 6.Further details and configurations of the spray electrode according to the invention can be found in claims 2 to 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.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.

Das gilt im Prinzip auch für die Sprühelektroden 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 Sprühelektroden 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.In principle, this also applies to the spray electrodes according to US Pat. No. 3,435,594. They consist of a sheet metal strip which is bent several times and from which triangular sheet metal sections are formed as spray tips by stamping and bending. Such spray electrodes have not proven themselves because the spray tips are electrostatically shielded on the back by the remaining parts of the flat spray electrode, which means that their spray performance during operation is much poorer than that of such spray electrodes, the spray tips of which are as free as possible in the room. Attempts have been made to overcome this disadvantage of the known spray electrodes by removing larger sheet metal parts from the "background" of the spray tips. The improvement achieved by this was out of proportion to the additional work involved in manufacturing and the inevitable reduction in the rigidity of the spray electrodes associated with the removal of material.

Weitere Einzelheiten werden anhand des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.Further details are explained in more detail with reference to the embodiment shown in FIG. 1.

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).Part of a mast-like spray electrode is shown in side view and cross section. 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). 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).

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.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.

Claims

A self-supporting, mast-like corona discharge electrode for dust-collecting electrostatic precipitators having plate-like collecting electrodes which form gas passages, which
a) consists of a metal strip (10) of continuous width throughout, in which

b) edge strips (11/12) of equal width are bent off in opposite directions from a narrow central strip (13) and the long edges of the edge strips (11/12) are beaded in the same direction as the respective bent section in such a manner that an elongated Z-shaped cross-section is produced in which the centre points of the edge beads (14) lie on an axis of symmetry (9) perpendicular to the central strip (13) and

c) approximately triangular lugs (15) are bent off from the edge strips (11/12) in such a manner that

d) they form flags (16) which extend outwards from the apexes of the edge beads (14) in the plane of symmetry (9),

e) the outermost portions of which flags represent corona discharge tips (17, 18) which are disposed such that they alternate in height.
A corona discharge electrode according to Claim 1, characterised in that the outward-pointing flags (16) have central incisions and their outermost portions are bent by about 70° in opposite directions, each forming two corona discharge tips (17a/17b, 18a/18b).
A corona discharge electrode according to Claim 1 or 2, characterised in that the edge strips (11/12) in the extended state are approximately three times as wide as the central strip (13).
A corona discharge electrode according to one of Claims 1 to 3, characterised in that the extended length of the flags (16) is about half as large as the extended width of the edge strips (11/12).
A corona discharge electrode according to one of Claims 1 to 4, characterised in that the maximum distance (A) between the corona discharge tips (18a/18b) bent in opposite directions is approximately as large as the width (B) of the central strip (13).
A corona discharge electrode according to one of Claims 1 to 5, characterised in that the centre spacing (T) of the outward-pointing flags (16) is approximately 70% of the extended width of the edge strips (11/12).