EP0415486A1 - Verfahren und Vorrichtung zur elektrostatischen Reinigung staub- und schadstoffhaltiger Abgase in mehrfeldrigen Abscheidern - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur elektrostatischen Reinigung staub- und schadstoffhaltiger Abgase in mehrfeldrigen Abscheidern Download PDF

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EP0415486A1
EP0415486A1 EP90202257A EP90202257A EP0415486A1 EP 0415486 A1 EP0415486 A1 EP 0415486A1 EP 90202257 A EP90202257 A EP 90202257A EP 90202257 A EP90202257 A EP 90202257A EP 0415486 A1 EP0415486 A1 EP 0415486A1
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precipitation
liquid
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precipitation electrodes
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Hermann Schmidt
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Definitions

  • the invention relates to a process for the electrostatic cleaning of dust and pollutant-containing exhaust gases in multi-field separators, the exhaust gases in the flow direction being first subjected to dry electrostatic cleaning in gas lanes formed from plate-shaped precipitation electrodes and then in a second stage by one or more Fields with liquid-wetted, gas lanes forming precipitation electrodes are passed and to a device for performing the method.
  • GB-PS 988,350 describes a method for electrical dust separation in which a drying tower, one or more dry-working electrical fields and one or more wet-working electrical fields are arranged one behind the other.
  • the water sprayed through nozzles into the wet field (s) flows off as cloudy, is thickened by thickener and injected into the drying tower by steam or compressed air, where the evaporated liquid humidifies the hot dryer gas and thus prevents spraying back in the dry working fields.
  • US Pat. No. 1,766,422 also describes a process for the electrostatic cleaning of exhaust gases containing dust and pollutants, in which the exhaust gas laden with dust and pollutants is first fed to dry electrostatic cleaning and then to wet electrostatic cleaning.
  • the precipitation electrodes are wetted with a treatment liquid in the wet electrostatic cleaning stage.
  • the gas velocity in the electrostatic separator is chosen so high that the fine grain fraction is separated in the dry electrostatic cleaning stage, the coarse grain fraction in the wet electrostatic cleaning stage.
  • a sludge accumulates in the sump of the wet electrostatic cleaning stage, which in addition to the dust also contains a relatively large amount of pollutants.
  • this method has the disadvantage that the exhaust gas is passed through the electrostatic precipitator at a relatively high gas velocity in order to cause the coarse grain fraction of the dust contained in the exhaust gas to be separated in the wet electrostatic cleaning stage.
  • This has the consequence that the residence time of the exhaust gas in the wet electrostatic cleaning stage is too short to the pollutants contained in the exhaust gas to such an extent remove that the limit values of TA-Luft from 27.02.1986 for the pollutants in the clean gas can be observed.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method for the electrostatic cleaning of dust and pollutant-containing exhaust gases in multi-field separators, which the above. Avoids disadvantages and enables a separate separation of dry dust on the one hand and pollutants on the other hand, the pollutants contained in the exhaust gas in the wet electrostatic cleaning stage to be separated as largely as possible dust-free.
  • the object on which the invention is based is achieved in that the liquid added in the second stage at the upper ends of the precipitation electrodes is collected directly under the lower ends of the precipitation electrodes and discharged laterally from the separator, and in that the residue which still arises in the second stage is essentially dry dust is fed to a dust collector.
  • Dust means the solid particles contained in the exhaust gas; For example, in sintering plants, the dust consists mainly of iron oxide-containing solid particles, and in combustion plants, it consists of the small fly ash particles.
  • the term "pollutants" includes the acidic components contained in the exhaust gas such as HF, SO2, SO3 and HCl and the non-ferrous metals such as Pb, Cd present in the exhaust gas in gaseous or sublimed form. Hg and As.
  • At least one electric field is arranged in the first stage and in the second stage of the multi-field separator used. With an exhaust gas volume of 100,000 m3 / h, the field strength is 1.5 to 2.5 kV / cm and the total precipitation area of the multi-field separator is in the range of 400 to 700 m2.
  • Metal plates, metal nets, plastic mesh or plates made of ceramic can be used as plate-shaped precipitation electrodes Materials are used.
  • the liquid applied to the upper ends of the precipitation electrodes in the second stage is an aqueous solution.
  • Various types of devices such as dust bunkers, dust collecting channels and discharge elements such as screw conveyors can be used as the dust collecting device.
  • the dust still entering the second stage can also be separated dry to a large extent and thus separated from the pollutants. This is achieved in that only the precipitation electrodes are wetted and that the liquid used for sprinkling is drained off immediately below the precipitation electrodes in collecting channels, while the actual gas lane space and the space below the electrodes remain dry. Therefore, only a very small part of the dust gets into the liquid.
  • the method has the advantage that the pollutants contained in the exhaust gas are not mixed in the second stage with the substantially dry dust still accumulating in the second stage and are discharged from the separator. In the second stage, there is no sludge loaded with pollutants, the disposal of which is problematic. Furthermore, this method enables the dust resistance to be reduced to such an extent that the phenomenon of back spraying is avoided and dust and pollutants are separated in such a way that the limit values for pollutant concentrations in the clean gas are relatively far below.
  • the residence time of the gases in the first stage is 60 to 80% of the total residence time in a multi-field separator.
  • This measure has the effect that the gas temperature in the second stage is only approximately the Reduces the temperature difference by which the gas temperature increases again due to the gas compression by the downstream fan.
  • the water dew point is raised by only approx. 4 ° C.
  • the distance between the gas temperature and the water dew point in the second stage of the multi-field separator is chosen so large that the water dew point is not fallen below and thus the acidic pollutants do not condense on the non-wetted dry parts of the second stage . Special measures to avoid corrosion in the second stage are therefore not necessary.
  • the inventive division of the residence time enables the coarse grain fraction of the dust to be separated in the first stage and the fine grain fraction of the dust to be separated in the second stage.
  • the process can thus be carried out successfully at low gas velocities, the residence time in the second stage being sufficient to remove the pollutants from the exhaust gas to a sufficient extent.
  • a further preferred embodiment of the invention consists in that an alkaline aqueous solution with a pH of 7 to 9 is used as the liquid.
  • an alkaline aqueous solution with a pH of 7 to 9 is used as the liquid.
  • NaOH and / or KOH and / or Ca (OH) 2 is added to the liquid.
  • These substances are readily soluble in water, so that a pH in the range from 7 to 9 can be set quickly and without problems in the aqueous solution.
  • the precipitation electrodes are pulsed with a Range of 20 to 400 ms applied.
  • the precipitation electrodes are pulsed with a Range of 20 to 400 ms applied.
  • only so many DC voltage pulses are switched through to the spray electrode by this measure that just enough charge carriers are generated for the separation of the dust present in the raw gas stream.
  • the thyristor is then blocked for a period of 20 to 400 ms, the filter voltage falling exponentially until the next DC voltage pulses are switched through.
  • the filter voltage is kept at an optimal lower limit in order to avoid an excessive drop in the filter voltage and thus the driving force for the migration of the charged dust particles to the precipitation electrode.
  • the dead space between the precipitation electrodes and the housing wall of the separator is flushed with hot gas in the second stage.
  • the hot gas reaches the dead space via nozzles. This prevents condensation of the water vapor contained in the exhaust gas on the walls caused by the temperature falling below the dew point and the associated corrosion of the components of the second stage.
  • part of the clean gas discharged from the second stage is used as the hot gas. This measure ensures that pollutants do not get into the second stage of the multi-field separator again by flushing the dead space.
  • the injected clean gas is largely free of pollutants, so that corrosion, especially on the walls of the housing of the multi-field separator, is almost completely avoided.
  • the spray system of the second stage and / or the housing wall of the second stage is tapped.
  • the spray system of the second stage is to be understood as all the spray electrodes of the wet electrostatic cleaning stage and their suspension devices. It has surprisingly been found that the majority of the dust cleaned by the knocking is not deposited on the precipitation electrodes wetted with liquid, but partly in agglomerated form in the dry gas alley space or directly on the housing wall of the second stage and thus falls down is fed directly to the dust collecting device.
  • the implementation of the method according to the invention is not limited to the use of a specific tapping device.
  • Another embodiment of the invention is that the spray system is tapped once in 2 to 20 minutes.
  • the term "minutes" means the minutes when the second stage is switched on. If the spray system is tapped once in 2 to 20 minutes, the spray system is thoroughly cleaned without the actual process of electrostatic cleaning being adversely affected in the second stage.
  • the individual spray electrodes or the individual suspension devices of the spray system of a gas lane are tapped one after the other. This has the advantage that strong whirling up of dust and briefly increased dust concentrations in the clean gas are reliably avoided.
  • the housing wall of the second stage is tapped once in 20 to 120 minutes.
  • the term "minutes" means the switch-on minutes in the operation of the second stage. This measure thoroughly removes the dust from the housing during operation without adversely affecting the process of electrostatic cleaning in the second stage.
  • the object on which the invention is based is further achieved by the provision of a device in which the precipitation area of the precipitation electrodes of the second stage is 20 to 45% of the total precipitation area of the separator.
  • overflow troughs are arranged at the upper ends of the precipitation electrodes of the second stage and collecting troughs are arranged at the lower ends of the precipitation electrodes of the second stage, the precipitation electrodes of the second stage being fastened to the lower end of the respective overflow troughs.
  • the collecting troughs are dimensioned so that they can accommodate the amount of liquid, the throughput of which is usually 40 to 80 m3 / h with an exhaust gas amount of 100,000 m3 / h.
  • the overflow channels are dimensioned so that the precipitation electrodes are evenly covered with a Liquid film can be wetted. If the precipitation electrodes of the second stage are attached to the lower end of the respective overflow channels, a uniform wetting of the precipitation electrodes is achieved starting from the upper end of the precipitation electrodes.
  • At least one edge of the individual overflow channels is comb-shaped. This measure ensures that the precipitation electrodes are uniformly wetted with a liquid film and that the thickness of the liquid film is approximately constant over the precipitation surface of the respective precipitation electrode. This enables a uniform separation of the pollutants in the second stage, whereby almost the entire precipitation electrode surface is available for the separation of the pollutants and oversizing of the individual precipitation electrode surfaces is not necessary.
  • a liquid distributor pipe connected to the liquid supply and provided with openings is arranged in each overflow channel. According to this arrangement, the liquid can be fed to the individual overflow channels directly from above. With this arrangement it is also possible to circulate the liquid.
  • each overflow channel is connected to the respective liquid distributor pipe. This measure ensures that each precipitation electrode is connected directly to the respective liquid distribution pipe via the respective overflow channel, which allows quick access to the precipitation electrode during repair work.
  • a tube is arranged at the upper end of each precipitation electrode of the second stage, which is connected directly to the precipitation electrode, which has holes on the side facing away from the precipitation electrode in the plane of the precipitation electrode and which is connected to the liquid supply, wherein collecting troughs are arranged at the lower ends of the precipitation electrodes of the second stage.
  • the tube can be connected to the precipitation electrode, for example, by welding, gluing or by a screw or rivet connection. It has surprisingly been found that there is no crystal formation when the liquid emerges from the bores, so that a uniform irrigation of the precipitation electrodes is ensured over a long operating time.
  • the thickness of the liquid film can also be optimized by changing the amount of liquid supplied. It can also be advantageous to change the throughput of the liquid in a fixed cycle during the continuous supply of the liquid.
  • the diameter of the bores is 8 to 12 mm. This measure results in a particularly uniform distribution of the liquid on the respective precipitation electrode.
  • the hole spacing of the bores is 20 to 40 mm. If the hole spacing of the bores is 20 to 40 mm, the thickness of the liquid film on the precipitation electrode can be set particularly advantageously, since a liquid film with a constant thickness is already formed on the outer surface of the tube.
  • the diameter of the tube is 60 to 140 mm. This has the advantage that when such a tube is used, the usual throughputs for the liquid, which are between 40 and 80 m3 / h with an exhaust gas quantity of 100,000 m3 / h, can be applied to the precipitation electrodes without problems. If the tube has a diameter of 60 to 140 mm, it can be used in many ways, so that the costs for the device according to the invention are reduced by series production of the tube.
  • the tube is additionally connected to the precipitation electrode via at least one plate arranged in the longitudinal direction of the tube.
  • this measure ensures that the liquid film between the bores of the tube and the precipitation electrode does not tear off, on the other hand the connection between the tube and the precipitation electrode is strengthened.
  • Each plate can be connected to the tube and the precipitation electrode, for example by welding, gluing or by a screw or rivet connection.
  • At least one plate is connected tangentially to the tube. This measure ensures a continuous transition of the liquid film between the tube and the plate.
  • a hot gas supply is arranged in the second stage.
  • the arrangement of a hot gas supply in the second stage enables the dead space between the precipitation electrodes and the housing wall of the separator to be flushed with hot gas in the second stage.
  • Another embodiment of the invention is that the edges of each precipitation electrode of the second stage are connected to a pipeline which is connected to the liquid supply. This has the advantage that the liquid can be fed directly to the individual precipitation electrodes, the individual gas lanes between the precipitation electrodes being kept free for gas passage, so that the separation process in the second stage of the multi-field separator is not hindered.
  • the pipeline is provided with openings on the lower edge of each precipitation electrode of the second stage.
  • the exhaust gas loaded with dust and pollutants enters the first stage (1), in which dry electrostatic cleaning takes place, in the direction of the arrow.
  • the first stage (1) there are dry working precipitation electrodes (3a) and spray electrodes (4) which are held in a suspension device (18) and are electrically insulated with support insulators (19).
  • the dry working precipitation electrodes (3a) of the first stage (1) are cleaned by periodic tapping during operation.
  • a dust collecting device (5a) and a discharge device (6a) are provided in the first stage (1) to discharge the dry dust.
  • the exhaust gas enters the second stage (2) immediately after the dry electrostatic cleaning.
  • the second stage (2) there are precipitation electrodes (3b) and spray electrodes (4) wetted with liquid.
  • the precipitation electrodes (3b) and spray electrodes (4) are electrically insulated with post insulators (19).
  • the liquid loaded with pollutants runs down the respective precipitation electrode surfaces and reaches the respective collecting troughs (8).
  • a dust collecting device (5b) and a discharge device (6b) are provided for separating the dust which is dry in the second stage.
  • a hot gas supply (11) is arranged in the second stage (2) of the multi-field separator. The hot gas (21) passes through the nozzles of the hot gas supply (11) into the dead spaces between the precipitation electrodes (3b) and the housing wall [9) of the separator. The clean gas leaves the second stage (2) of the multi-field separator in the direction of the arrow.
  • the dust collecting device (5b) is designed according to FIG. 2 as a discharge screw, which feeds the dry dust accumulating in the second stage (2) to a discharge member (6b).
  • the liquid, which is collected by the collecting troughs (8) and is loaded with pollutants, is discharged laterally via an outlet (20). Via the outlet (20), the loaded liquid, in which dissolved salts are present, can be fed to a downstream crystallization system, in which the dissolved salts are obtained as solids.
  • FIG 3 shows a wetted precipitation electrode (3b) with a liquid supply (13) and the collecting trough (8).
  • the liquid passes from the liquid supply (13) via the pipeline (12) to the overflow channel (7) and from there via the surface of the precipitation electrode (3b) into the collecting channel (8).
  • the loaded liquid is discharged via the outlet (20).
  • FIG. 4 shows a perspective section of some gas lanes between the precipitation electrodes (3b) with hot gas supply (11), overflow channels (7) and collecting channels (8).
  • the liquid is fed through the pipeline (12) to the respective overflow channel (7) and reaches the precipitation electrode (3b) via the edges (10) of the overflow channel (7).
  • the hot gas (21) is injected through the hot gas feed (11) into the dead space between the precipitation electrode (3b) and the housing wall (9) of the separator.
  • a precipitation electrode (3b) with overflow channel (7) and collecting channel (8) is shown, in which the liquid is supplied to the overflow channel (7) from above.
  • the liquid passes into a liquid distributor pipe (15) which is provided with openings (16) and which is connected to the liquid feed (13) Overflow channel (7).
  • the precipitation electrode (3b) is weighted down by a weight (17). This enables them to be fixed centrally in the collecting trough (8).
  • a valve (23) is arranged outside the housing wall (9) of the separator in the liquid feed (13) with which the amount of liquid can be metered exactly.
  • the liquid feed (13) and the liquid distributor pipe (15) are connected to the overflow channel (7) by webs (22).
  • the precipitation electrode (3b) can thus be held on the liquid distributor pipe (15) and the liquid feed (13) via the overflow channel (7).
  • FIG. 9 shows a collecting trough (8) with a part of the pipeline (12) on the lower edge of a precipitation electrode (3b). Part of the liquid supplied passes through the openings (14) directly into the collecting channel (8) and rinses it out. The unloaded liquid is discharged from the collecting channel (8) together with the loaded liquid.
  • spray electrodes (4) of the second stage (2) are shown schematically together with a tapping device.
  • Metal wires, metal strips or plastic fibers coated with electrically conductive substances can be used as spray electrodes, for example.
  • Each spray electrode (4) is clamped vertically in a frame (4a) belonging to the suspension device (18), on which an anvil (4b) is arranged.
  • the monkey (23) is firmly connected to a rotatably mounted shaft (24).
  • a lifting lever (25) is attached to the shaft (24) and is pivoted (26) is connected to a pull rod (27).
  • the pull rod (27) is arranged to be vertically displaceable by the bearing (28). If the pull rod (27) is now moved in the direction of the arrow, the monkey (23) strikes the anvil (4b).
  • FIG. 11 the housing wall (9) of the second stage (2) is shown together with a knocking device.
  • the knocking device corresponds to that knocking device which is shown in FIG. If the pull rod (27) is moved in the direction of the arrow, the drop hammer (23) strikes the anvil (9a), which is arranged directly on the housing wall (9).
  • FIG. 12 shows the top view of the knocking device shown in FIG. 11.
  • the shaft (24) is shown enlarged in FIG.
  • the drop hammer (23) is welded to the shaft (24).
  • the lifting lever (25) is also welded to the shaft (24).
  • the head device shown in FIGS. 10 to 12 is only given as an example. Other knocking devices can also be used.
  • the tube (29) which is connected to the precipitation electrode (3b).
  • the tube (29) On its side facing away from the precipitation electrode (3b), the tube (29) has holes (30) in the plane (32) of the precipitation electrode (3b) through which the liquid exits from the inside of the tube to the outside.
  • the tube (29) is additionally connected to the precipitation electrode (3b) via the plates (31a) and (31b).
  • the plates (31a) and (31b) are connected tangentially over the entire length of the tube (29) to the tube (29) at the points (X) and (X ').
  • the liquid escaping through the bores (30) runs on the outer wall of the tube (29) to the plates (31a) and (31b), whereby a Forms liquid film with a constant thickness.
  • the liquid reaches the surface of the precipitation electrode (3b) directly via the plates (31a) and (31b) and flows downwards.
  • the amount of exhaust gas from a sintered belt is 400,000 Nm3 / h, the exhaust gas having a temperature of 120 ° C, a dew point of 40 ° C and a dust content of 1 g / Nm3.
  • the duration of the treatment time in the first stage (1) of the multi-field separator is 6.2 s
  • the treatment time in the second stage (2) of the multi-field separator is 1.8 s
  • the precipitation area of the precipitation electrodes (3b) of the second stage (2) is 23% of the total precipitation area of the separator.
  • the throughput for the liquid for wetting the precipitation electrodes (3b) is 300 m3 / h.
  • a residual dusty content after treatment in the range of the first stage (1) was 135 mg / Nm3 and in the second stage (2) of 21 mg / Nm3 measured.
  • the emission values for dusty inorganic substances were below the second stage (2) for class I (Cd, Hg, etc.) below 0.2 mg / Nm3, for class II (As, Ni, etc.) below 1.0 mg / Nm3 and for class III (Pb, F, Sn, etc.) below 5.0 mg / Nm3 (classification of the dust-like inorganic substances according to TA-Luft from 27.02.1986).
  • the limit values for vaporous or gaseous inorganic substances - especially for SO2 with 500 mg / Nm3 - were not exceeded in the test.
  • the temperature drop in the area of the wetted precipitation electrodes (3b) was approx. 25 ° C, causing the gas temperature to drop to 95 ° C and the dew point to be raised to 44 ° C.
  • the downstream fan increased the gas temperature by 24 ° C, which raised it to 119 ° C again.
  • the gas therefore had one Gas inlet temperature at the chimney base of 119 ° C.
  • the relatively slight cooling of the exhaust gas which was brought about in accordance with the invention in the second stage (2), achieved energy savings of approximately 120 kW for the 3 MW blower used at a gas inlet temperature of 95 ° C. and a dew point of 44 ° C. .

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Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elektrostatischen Reinigung staub- und schadstoffhaltiger Abgase in mehrfeldrigen Abscheidern beschrieben. Die Abgase werden in einer ersten Stufe (1) zunächst einer trockenen elektrostatischen Reinigung in aus plattenförmigen Niederschlagselektroden (3a) gebildeten Gasgassen unterworfen und danach in einer zweiten Stufe (2) durch ein oder mehrere Felder mit flüssigkeitsbenetzten, Gasgassen bildenden Niederschlagselektroden (3b) geleitet, wobei die in der zweiten Stufe (2) an den oberen Enden der Niederschlagselektroden (3b) aufgegebene Flüssigkeit unmittelbar unter den unteren Enden der Niederschlagselektroden (3b) aufgefangen und aus dem Abscheider seitlich ausgetragen wird und wobei der in der zweiten Stufe (2) noch anfallende, im wesentlichen trockene Staub einer Staubsammelvorrichtung (5b) zugeführt wird. Die Verweilzeit der Gase in der ersten Stufe (1) beträgt 60 bis 80 % der gesamten Verweilzeit in einem mehrfeldrigen Abscheider. Dieses Verfahren ermöglicht eine selektive Abscheidung der Schadstoffe im Abgas, wobei die Bildung eines mit Schadstoffen beladenen Schlammes vermieden wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur elektrostatischen Reinigung staub- und schadstoffhaltiger Abgase in mehrfeldrigen Abscheidern, wobei die Abgase in Strömungsrichtung in einer ersten Stufe zunächst einer trockenen elektrostatischen Reinigung in aus plattenförmigen Niederschlagselektroden gebildeten Gasgassen unterworfen und danach in einer zweiten Stufe durch ein oder mehrere Felder mit flüssigkeitsbenetzten, Gasgassen bildenden Niederschlagselektroden geleitet werden und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Verfahren zur elektrostatischen Reinigung staub- und schadstoffhaltiger Abgase, bei denen die Abgase in einem ersten Verfahrensschritt einer trockenen elektrostatischen Reinigung und anschließend in einem zweiten Verfahrensschritt einer nassen elektrostatischen Reinigung zugeführt werden, sind bekannt. In der GB-PS 988,350 ist ein Verfahren zur elektrischen Staubabscheidung beschrieben, bei dem ein Trockenturm, ein oder mehrere trocken arbeitende elektrische Felder sowie ein oder mehrere naß arbeitende elektrische Felder hintereinander angeordnet sind. Das durch Düsen in das bzw. die Naßfelder eingesprühte Wasser fließt als Trübe ab, wird durch Eindicker eingedickt und durch Dampf oder Druckluft in den Trockenturm eingedüst, wo die verdampfte Flüssigkeit das heiße Trocknergas anfeuchtet und damit ein Rücksprühen in den trocken arbeitenden Feldern unterbindet. Wie aus dem Artikel "Hybrid-type electrostatic precipitator" von Masuda, Air Pollut. Control Assoc. 1977, 27(3), 241-2 (Eng.), hervorgeht, werden bei einem solchen Verfahren saure Bestandteile wie SOx, HF und HCl von der in die Naßstufe eingesprühten Flüssigkeit absorbiert und gelangen zusammen mit dem in der Naßstufe noch anfallenden Staub in einen in der Naßstufe angeordneten Sumpf. Bei diesem Verfahren ist nachteilig, daß im Sumpf der Naßstufe ein Schlamm anfällt, welcher neben dem Staub eine relativ große Menge an Schadstoffen enthält, wodurch die Aufbereitung des Schlammes erschwert wird. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die in den Trockenturm eingedüste verdampfte Flüssigkeit das staub- und schadstoffhaltige Abgas anfeuchtet, was eine Erhöhung des Taupunktes zur Folge hat. Da bei diesem Vorgang gleichzeitig die Gastemperatur abgesenkt wird, kommt es im elektrostatischen Filter zu Taupunktsunterschreitungen, so daß eine Korrosion, hervorgerufen durch die sauren Bestandteile im Abgas, nicht zu vermeiden ist.
  • In der US-PS 1,766,422 ist ebenfalls ein Verfahren zur elektrostatischen Reinigung staub- und schadstoffhaltiger Abgase beschrieben, bei dem das mit Staub und Schadstoffen beladene Abgas zuerst einer trockenen elektrostatischen Reinigung und anschließend einer nassen elektrostatischen Reinigung zugeführt wird. Bei diesem Verfahren werden die Niederschlagselektroden in der nassen elektrostatischen Reinigungsstufe mit einer Behandlungsflüssigkeit benetzt. Die Gasgeschwindigkeit wird im elektrostatischen Abscheider so hoch gewählt, daß die feine Kornfraktion in der trockenen elektrostatischen Reinigungsstufe, die grobe Kornfraktion in der nassen elektrostatischen Reinigungsstufe abgeschieden wird. Auch bei diesem Verfahren fällt im Sumpf der nassen elektrostatischen Reinigungsstufe ein Schlamm an, der neben dem Staub auch eine relativ große Menge an Schadstoffen enthält. Darüber hinaus hat dieses Verfahren den Nachteil, daß das Abgas mit einer relativ hohen Gasgeschwindigkeit durch den elektrostatischen Abscheider geleitet wird, um zu bewirken, daß die grobe Kornfraktion des im Abgas enthaltenden Staubes in der nassen elektrostatischen Reinigungsstufe abgeschieden werden kann. Dies hat zur Folge, daß die Verweilzeit des Abgases in der nassen elektrostatischen Reinigungsstufe zu gering ist, um die im Abgas enthaltenen Schadstoffe in solch ausreichendem Maße zu entfernen, daß die Grenzwerte der TA-Luft vom 27.02.1986 für die Schadstoffe im Reingas eingehalten werden können.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur elektrostatischen Reinigung staub- und schadstoffhaltiger Abgase in mehrfeldrigen Abscheidern zu schaffen, welches die o.g. Nachteile vermeidet und eine gesonderte Abtrennung von trockenem Staub einerseits und Schadstoffen andererseits ermöglicht, wobei die im Abgas enthaltenen Schadstoffe in der nassen elektrostatischen Reinigungsstufe möglichst weitgehend staubfrei abgeschieden werden sollen.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die in der zweiten Stufe an den oberen Enden der Niederschlagselektroden aufgegebene Flüssigkeit unmittelbar unter den unteren Enden der Niederschlagselektroden aufgefangen und aus dem Abscheider seitlich ausgetragen wird und daß der in der zweiten Stufe noch anfallende, im wesentlichen trockene Staub einer Staubsammelvorrichtung zugeführt wird. Unter "Staub" sind die im Abgas enthaltenen Feststoffpartikel zu verstehen; beispielsweise besteht der Staub bei Sinteranlagen hauptsächlich aus eisenoxidhaltigen Feststoffteilchen, und bei Feuerungsanlagen besteht er aus den kleinen Flugascheteilchen. Unter den Begriff "Schadstoffe" fallen die im Abgas enthaltenen sauren Komponenten wie HF, SO₂, SO₃ sowie HCl und die im Abgas dampfförmig, gasförmig bzw. in sublimierter Form vorliegenden Nichteisenmetalle wie Pb, Cd. Hg und As. In der ersten Stufe und in der zweiten Stufe des verwendeten mehrfeldrigen Abscheiders ist jeweils mindestens ein elektrisches Feld angeordnet. Bei einer Abgasmenge von 100 000 m³/h beträgt die Feldstärke 1,5 bis 2,5 kV/cm und die gesamte Niederschlagsfläche des mehrfeldrigen Abscheiders liegt im Bereich von 400 bis 700 m². Als plattenförmige Niederschlagselektroden können Metallplatten, Metallnetze, Kunststoffgewebe oder Platten aus keramischen Materialien verwendet werden. Bei der an den oberen Enden der Niederschlagselektroden in der zweiten Stufe aufgegebenen Flüssigkeit handelt es sich um eine wäßrige Lösung. Als Staubsammelvorrichtung können verschiedenartige Vorrichtungen wie Staubbunker, Staubsammelrinnen und Austragsorgane wie Förderschnecken eingesetzt werden.
  • Während in der ersten Stufe der weitaus größte Teil des Staubes trocken abgeschieden wird, kann auch der noch in die zweite Stufe gelangende Staub weitgehend trocken abgeschieden und damit von den Schadstoffen getrennt werden. Dies wird dadurch erreicht, daß nur die Niederschlagselektroden benetzt werden und daß die zur Berieselung verwendete Flüssigkeit unmittelbar unterhalb der Niederschlagselektroden in Sammelrinnen abgeführt wird, während der eigentliche Gasgassenraum sowie der Raum unterhalb der Elektroden trocken bleiben. Daher gelangt nur noch ein sehr geringer Teil des Staubes in die Flüssigkeit.
  • Das Verfahren hat den Vorteil, daß die im Abgas enthaltenen Schadstoffe in der zweiten Stufe nicht mit dem in der zweiten Stufe noch anfallenden, im wesentlichen trockenen Staub vermischt und aus dem Abscheider ausgetragen werden. In der zweiten Stufe fällt somit kein mit Schadstoffen beladener Schlamm an, dessen Entsorgung problematisch ist. Ferner ermöglicht dieses Verfahren den Staubwiderstand so weit abzusenken, daß die Erscheinung des Rücksprühens vermieden wird und eine Abscheidung von Staub und Schadstoffen derart erfolgt, daß die Grenzwerte für Schadstoffkonzentrationen im Reingas relativ weit unterschritten werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Verweilzeit der Gase in der ersten Stufe 60 bis 80 % der gesamten Verweilzeit in einem mehrfeldrigen Abscheider. Durch diese Maßnahme wird bewirkt, daß sich die Gastemperatur in der zweiten Stufe nur um annähernd die Temperaturdifferenz absenkt, um welche sich die Gastemperatur durch das nachgeschaltete Gebläse infolge der Gaskompression wieder erhöht. Gleichzeitig erfolgt eine Anhebung des Wassertaupunktes um nur ca. 4°C. Dies hat zur Folge, daß der Abstand zwischen Gastemperatur und Wassertaupunkt in der zweiten Stufe des mehrfeldrigen Abscheiders so groß gewählt ist, daß es nicht zu einer Unterschreitung des Wassertaupunktes und damit zu einer Kondensation der sauren Schadstoffe an den nicht benetzten trockenen Teilen der zweiten Stufe kommt. Besondere Maßnahmen zur Vermeidung von Korrosion in der zweiten Stufe sind somit nicht erforderlich. Gleichzeitig ermöglicht die erfindungsgemäße Aufteilung der Verweilzeit eine Abscheidung der groben Kornfraktion des Staubes in der ersten Stufe und eine Abscheidung des Feinkornanteils des Staubes in der zweiten Stufe. Das Verfahren kann somit mit geringen Gasgeschwindigkeiten erfolgreich durchgeführt werden, wobei die Verweilzeit in der zweiten Stufe ausreicht, um die Schadstoffe aus dem Abgas in ausreichendem Maße zu entfernen.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß als Flüssigkeit eine alkalische wäßrige Lösung mit einem pH-Wert von 7 bis 9 verwendet wird. Bei Verwendung einer solchen alkalischen wäßrigen Lösung werden die sauren Schadstoffe in relativ großer Menge gebunden, so daß das aus der zweiten Stufe abgeführte Reingas nahezu frei von sauren Schadstoffen ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Flüssigkeit NaOH und/oder KOH und/oder Ca(OH)₂ zugesetzt. Diese Stoffe sind in Wasser leicht löslich, so daß eine Einstellung eines pH-Wertes im Bereich von 7 bis 9 in der wäßrigen Lösung schnell und unproblematisch erfolgen kann.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die Niederschlagselektroden mit einer Pulsspannung im Bereich von 20 bis 400 ms beaufschlagt. Im Gegensatz zur normalen Betriebsweise eines Elektrofilters werden durch diese Maßnahme nur so viele Gleichspannungsimpulse zur Sprühelektrode durchgeschaltet, daß gerade genügend Ladungsträger für die Abscheidung des im Rohgasstrom vorhandenen Staubes erzeugt werden. Anschließend wird für eine Zeitspanne von 20 bis 400 ms der Thyristor gesperrt, wobei die Filterspannung exponentiell absinkt, bis die nächsten Gleichspannungsimpulse durchgeschaltet werden. Zwischen den einzelnen Gleichspannungsimpulsen wird dabei die Filterspannung auf einem optimalen unteren Grenzwert gehalten, um ein zu starkes Absinken der Filterspannung und damit der treibenden Kraft für die Wanderung der geladenen Staubpartikel zur Niederschlagselektrode zu vermeiden. Werden die Niederschlagselektroden mit einer Pulsspannung im Bereich von 20 bis 400 ms beaufschlagt, so wird eine hohe Staubabscheidung bereits schon in der ersten Stufe des mehrfeldrigen Abscheiders erreicht. Auch durch diese Maßnahme ist gewährleistet, daß die gröbere Fraktion des Staubes bereits in der ersten Stufe des mehrfeldrigen Abscheiders abgeschieden werden kann.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Totraum zwischen den Niederschlagselektroden und der Gehäusewand des Abscheiders in der zweiten Stufe mit Heißgas gespült. Das Heißgas gelangt dabei über Düsen in den Totraum. Eine durch Taupunktunterschreitungen verursachte Kondensation des im Abgas enthaltenen Wasserdampfs an den Wandungen und eine damit verbundene Korrosion der Bauteile der zweiten Stufe lassen sich dadurch vermeiden.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird als Heißgas ein Teil des aus der zweiten Stufe abgeführten Reingases verwendet. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß durch das Spülen des Totraumes nicht erneut Schadstoffe in die zweite Stufe des mehrfeldrigen Abscheiders gelangen. Das eingedüste Reingas ist weitgehend von Schadstoffen befreit, so daß eine Korrosion speziell an den Wandungen des Gehäuses des mehrfeldrigen Abscheiders fast vollständig vermieden wird.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Sprühsystem der zweiten Stufe und/oder die Gehäusewand der zweiten Stufe geklopft. Unter dem Sprühsystem der zweiten Stufe sind alle Sprühelektroden der nassen elektrostatischen Reinigungsstufe und deren Aufhängevorrichtungen zu verstehen. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, daß der größte Teil des durch die Klopfung abgereinigten Staubs nicht an den mit Flüssigkeit benetzten Niederschlagselektroden angelagert wird, sondern teilweise in agglomerierter Form im trockenen Gasgassenraum bzw. unmittelbar an der Gehäusewand der zweiten Stufe nach unten fällt und somit direkt der Staubsammelvorrichtung zugeführt wird. Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei nicht auf die Verwendung einer bestimmten Klopfvorrichtung beschränkt.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Sprühsystem in 2 bis 20 Minuten einmal geklopft wird. Unter dem Begriff "Minuten" sind die Minuten im Einschalt-Betrieb der zweiten Stufe zu verstehen. Wird das Sprühsystem in 2 bis 20 Minuten einmal geklopft, so erfolgt eine gründliche Reinigung des Sprühsystems, ohne daß der eigentliche Prozeß der elektrostatischen Reinigung in der zweiten Stufe nachteilig beeinflußt wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die einzelnen Sprühelektroden oder die einzelnen Aufhängevorrichtungen des Sprühsystems einer Gasgasse nacheinander geklopft. Dies hat den Vorteil, daß starke Aufwirbelungen von Staub und kurzzeitig erhöhte Staubkonzentrationen im Reingas sicher vermieden werden.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Gehäusewand der zweiten Stufe in 20 bis 120 Minuten einmal geklopft. Unter dem Begriff "Minuten" sind die Einschalt-Minuten im Betrieb der zweiten Stufe zu verstehen. Durch diese Maßnahme wird die Gehäusewand während des Betriebes gründlich vom Staub befreit, ohne daß der Prozeß der elektrostatischen Reinigung in der zweiten Stufe nachteilig beeinflußt wird.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch die Schaffung einer Vorrichtung gelöst, bei der die Niederschlagsfläche der Niederschlagselektroden der zweiten Stufe 20 bis 45 % der Gesamtniederschlagsfläche des Abscheiders beträgt. Dadurch lassen sich Staub und Schadstoffe auch bei geringen Gasgeschwindigkeiten weitgehend aus dem Abgas entfernen, so daß die vorgeschriebenen Reingasgrenzwerte für die Staub- und Schadstoffkonzentrationen relativ weit unterschritten werden.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind an den oberen Enden der Niederschlagselektroden der zweiten Stufe jeweils Überlaufrinnen und an den unteren Enden der Niederschlagselektroden der zweiten Stufe jeweils Sammelrinnen angeordnet, wobei die Niederschlagselektroden der zweiten Stufe am unteren Ende der jeweiligen Überlaufrinnen befestigt sind. Diese Maßnahme bewirkt zum einen ein gleichmäßiges Berieseln der Niederschlagselektroden, zum anderen ist sichergestellt, daß die mit den Schadstoffen beladene Flüssigkeit unmittelbar unter den unteren Enden der Niederschlagselektroden relativ staubfrei aufgefangen und anschließend ausgetragen werden kann. Die Sammelrinnen sind dabei so dimensioniert, daß sie die Flüssigkeitsmenge, deren Durchsatz bei einer Abgasmenge von 100 000 m³/h in der Regel 40 bis 80 m³/h beträgt, aufnehmen können. Die Überlaufrinnen sind so dimensioniert, daß die Niederschlagselektroden gleichmäßig mit einem Flüssigkeitsfilm benetzt werden. Sind die Niederschlagselektroden der zweiten Stufe am unteren Ende der jeweiligen Überlaufrinnen befestigt, wird eine gleichmäßige Benetzung der Niederschlagselektroden ausgehend vom oberen Ende der Niederschlagselektroden erreicht.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens eine Kante der einzelnen Überlaufrinnen kammförmig ausgebildet. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, daß die Niederschlagselektroden gleichmäßig mit einem Flüssigkeitsfilm benetzt werden und daß die Dicke des Flüssigkeitsfilms über der Niederschlagsfläche der jeweiligen Niederschlagselektrode annähernd konstant ist. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Abscheidung der Schadstoffe in der zweiten Stufe, wobei jeweils fast die gesamte Niederschlagselektrodenfläche für die Abscheidung der Schadstoffe zur Verfügung steht und Überdimensionierungen der einzelnen Niederschlagselektrodenflächen nicht erforderlich sind.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in jeder Überlaufrinne ein an die Flüssigkeitszuführung angeschlossenes, mit Öffnungen versehenes Flüssigkeitsverteilerrohr angeordnet. Gemäß dieser Anordnung kann die Flüssigkeit den einzelnen Überlaufrinnen direkt von oben zugeführt werden. Auch bei dieser Anordnung ist es möglich, die Flüssigkeit im Kreislauf zu führen.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist jede Überlaufrinne mit dem jeweiligen Flüssigkeitsverteilerrohr verbunden. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß jede Niederschlagselektrode über die jeweilige Überlaufrinne direkt mit dem jeweiligen Flüssigkeitsverteilerrohr verbunden ist, was bei Reparaturarbeiten einen schnellen Zugang zur Niederschlagselektrode zuläßt.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist am oberen Ende jeder Niederschlagselektrode der zweiten Stufe ein Rohr angeordnet, das direkt mit der Niederschlagselektrode verbunden ist, das auf der der Niederschlagselektrode abgewandten Seite in der Ebene der Niederschlagselektrode Bohrungen aufweist und das mit der Flüssigkeitszuführung verbunden ist, wobei an den unteren Enden der Niederschlagselektroden der zweiten Stufe jeweils Sammelrinnen angeordnet sind. Dabei kann das Rohr beispielsweise durch Verschweißen, Kleben oder durch eine Schraub- oder Nietverbindung mit der Niederschlagselektrode verbunden sein. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, daß es bei dem Flüssigkeitsaustritt an den Bohrungen nicht zu einer Kristallbildung kommt, so daß ein gleichmäßiges Berieseln der Niederschlagselektroden über eine lange Betriebszeit gewährleistet ist. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ferner di.e Dicke des Flüssigkeitsfilms durch Veränderung der zugeführten Flüssigkeitsmenge optimiert werden. Dabei kann es auch vorteilhaft sein, während der kontinuierlichen Zufuhr der Flüssigkeit den Durchsatz der Flüssigkeit in einem festgelegten Zyklus zu verändern.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Durchmesser der Bohrungen 8 bis 12 mm beträgt. Durch diese Maßnahme wird eine besonders gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit auf der jeweiligen Niederschlagselektrode erzielt.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Lochabstand der Bohrungen 20 bis 40 mm. Beträgt der Lochabstand der Bohrungen 20 bis 40 mm, so läßt sich die Dicke des Flüssigkeitsfilms auf der Niederschlagselektrode besonders vorteilhaft einstellen, da bereits auf der Außenfläche des Rohres ein Flüssigkeitsfilm mit konstanter Dicke gebildet wird.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Durchmesser des Rohres 60 bis 140 mm beträgt. Dies hat den Vorteil, daß bei dem Einsatz eines solchen Rohres die üblichen Durchsätze für die Flüssigkeit, die bei einer Abgasmenge von 100000 m³/h zwischen 40 und 80 m³/h betragen, problemlos auf die Niederschlagselektroden aufgebracht werden können. Hat das Rohr einen Durchmesser von 60 bis 140 mm, so ist es vielseitig einsetzbar, so daß die Kosten für die erfindungsgemäße Vorrichtung durch eine Serienfertigung des Rohres verringert werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Rohr zusätzlich über mindestens eine in Längsrichtung des Rohres angeordnete Platte mit der Niederschlagselektrode verbunden. Durch diese Maßnahme wird zum Einen bewirkt, daß der Flüssigkeitsfilm zwischen den Bohrungen des Rohres und der Niederschlagselektrode nicht abreißt, zum Anderen wird die Verbindung zwischen Rohr und Niederschlagselektrode verstärkt. Jede Platte kann dabei beispielsweise durch Schweißen, Kleben oder durch eine Schraub- oder Nietverbindung mit dem Rohr und der Niederschlagselektrode verbunden werden.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens eine Platte tangential mit dem Rohr verbunden. Durch diese Maßnahme wird ein kontinuierlicher Übergang des Flüssigkeitsfilms zwischen Rohr und Platte erreicht.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in der zweiten Stufe eine Heißgaszuführung angeordnet. Die Anordnung einer Heißgaszuführung in der zweiten Stufe ermöglicht das Spülen des Totraumes zwischen den Niederschlagselektroden und der Gehäusewand des Abscheiders in der zweiten Stufe mit Heißgas.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Kanten jeder Niederschlagselektrode der zweiten Stufe mit einer Rohrleitung verbunden sind, die an die Flüssigkeitszuführung angeschlossen ist. Dies hat den Vorteil, daß die Flüssigkeit direkt den einzelnen Niederschlagselektroden zugeführt werden kann, wobei die einzelnen Gasgassen zwischen den Niederschlagselektroden für den Gasdurchtritt freigehalten werden, so daß der Abscheidevorgang in der zweiten Stufe des mehrfeldrigen Abscheiders nicht behindert wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Rohrleitung an der unteren Kante jeder Niederschlagselektrode der zweiten Stufe mit Öffnungen versehen ist. Dies hat den Vorteil, daß Flüssigkeit auch in die Sammelrinnen direkt eingedüst wird, so daß diese während der Durchführung des Verfahrens gleichzeitig gereinigt werden und somit ein Austrag der mit Schadstoffen beladenen Flüssigkeit aus den Sammelrinnen sichergestellt ist. Die Öffnungen sind dabei so ausgestaltet, daß die Flüssigkeit auch im Kreislauf geführt werden kann und trotzdem ein Zusetzen der Öffnungen durch bereits beladene Flüssigkeit vermieden wird.
  • Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen (Figuren 1 bis 14) näher erläutert.
    • Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den mehrfeldrigen Abscheider mit drei voneinander getrennten elektrischen Feldern, wobei in Pfeilrichtung gesehen das dritte Feld mit benetzten Niederschlagselektroden ausgerüstet ist und als zweite Stufe arbeitet.
    • Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die zweite Stufe des mehrfeldrigen Abscheiders.
    • Fig. 3 zeigt eine Niederschlagselektrode, deren Kanten mit einer Rohrleitung verbunden sind, mit Flüssigkeitszuführung und Sammelrinne.
    • Fig. 4 zeigt einen perspektivischen Ausschnitt einiger Gasgassen der zweiten Stufe des mehrfeldrigen Abscheiders.
    • Fig. 5 zeigt die perspektivische Darstellung einer benetzten Niederschlagselektrode mit einer Überlaufrinne und einem mit Öffnungen versehenen Flüssigkeitsverteilerrohr, das an die Flüssigkeitszuführung angeschlossen ist.
    • Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht der Niederschlagselektrode gemäß Fig. 5.
    • Fig. 7 zeigt einen Querschnitt durch den oberen Teil einer benetzten Niederschlagselektrode mit Überlaufrinne, Flüssigkeitsverteilerrohr und Flüssigkeitszuführung.
    • Fig. 8a, 8b, 8c zeigen verschiedene Ausführungsformen von Überlaufkanten der Überlaufrinnen.
    • Fig. 9 zeigt einen perspektivischen Ausschnitt einer Sammelrinne mit einer an der unteren Kante jeder Niederschlagselektrode verlaufenden Rohrleitung.
    • Fig. 10 zeigt Sprühelektroden der zweiten Stufe zusammen mit einem Klopfwerk.
    • Fig. 11 zeigt einen Schnitt durch die Gehäusewand der zweiten Stufe zusammen mit einem Klopfwerk.
    • Fig. 12 zeigt die Draufsicht auf ein Klopfwerk nach Schnitt A-A in Figur 11.
    • Fig. 13 zeigt den Schnitt durch ein Rohr, das mit der Niederschlagselektrode verbunden ist.
    • Fig. 14 zeigt den Schnitt B-B durch das Rohr gemäß Figur 13.
  • In Fig. 1 ist ein Längsschnitt des mehrfeldrigen Abscheiders dargestellt. Das mit Staub und Schadstoffen beladene Abgas tritt in die erste Stufe (1), in welcher die trockene elektrostatische Reinigung erfolgt, in Pfeilrichtung ein. In der ersten Stufe (1) befinden sich trocken arbeitende Niederschlagselektroden (3a) und Sprühelektroden (4), die in einer Aufhängevorrichtung (18) gehaltert und mit Stützisolatoren (19) elektrisch isoliert sind. Die Abreinigung der trocken arbeitenden Niederschlagselektroden (3a) der ersten Stufe (1) erfolgt durch periodisches Abklopfen während des Betriebs. Zum Austrag des trocken anfallenden Staubes ist in der ersten Stufe (1) eine Staubsammelvorrichtung (5a) und eine Austragsvorrichtung (6a) vorgesehen. Das Abgas tritt unmittelbar nach der trockenen elektrostatischen Reinigung in die zweite Stufe (2) ein. In der zweiten Stufe (2) befinden sich mit Flüssigkeit benetzte Niederschlagselektroden (3b) und Sprühelektroden (4). Wie in der ersten Stufe (1) sind die Niederschlagselektroden (3b) und Sprühelektroden (4) mit Stützisolatoren (19) elektrisch isoliert. Die mit Schadstoffen beladene Flüssigkeit läuft an den jeweiligen Niederschlagselektrodenflächen herunter und gelangt in die jeweiligen Sammelrinnen (8). Für die Abtrennung des in der zweiten Stufe trocken anfallenden Staubs ist eine Staubsammelvorrichtung (5b) und eine Austragsvorrichtung (6b) vorgesehen. In der zweiten Stufe (2) des mehrfeldrigen Abscheiders ist eine Heißgaszuführung (11) angeordnet. Durch die Düsen der Heißgaszuführung (11) gelangt das Heißgas (21) in die Toträume zwischen den Niederschlagselektroden (3b) und der Gehäusewand [9) des Abscheiders. Das Reingas verläßt in Pfeilrichtung die zweite Stufe (2) des mehrfeldrigen Abscheiders.
  • In Fig. 2 ist ein Querschnitt durch die zweite Stufe (2) des mehrfeldrigen Abscheiders mit den Niederschlagselektroden (3b), den Sprühelektroden (4) zusammen mit Überlaufrinnen (7), Sammelrinnen (8) und der Heißgaszuführung (11) dargestellt. Die Staubsammelvorrichtung (5b) ist nach Fig. 2 als Austragsschnecke ausgeführt, welche den in der zweiten Stufe (2) anfallenden trockenen Staub einem Austragsorgan (6b) zuführt. Die von den Sammelrinnen (8) aufgefangene, mit Schadstoffen beladene Flüssigkeit wird über einen Ablauf (20) seitlich ausgetragen. Über den Ablauf (20) kann dabei die beladene Flüssigkeit, in welcher gelöste Salze vorhanden sind, einer nachgeschalteten Kristallisationsanlage zugeführt werden, in der die gelösten Salze als Feststoffe gewonnen werden.
  • In Fig. 3 ist eine benetzte Niederschlagselektrode (3b) mit einer Flüssigkeitszuführung (13) und der Sammelrinne (8) dargestellt. Die Flüssigkeit gelangt von der Flüssigkeitszuführung (13) über die Rohrleitung (12) zur Überlaufrinne (7) und von dort über die Fläche der Niederschlagselektrode (3b) in die Sammelrinne (8). Der Austrag der beladenen Flüssigkeit erfolgt über den Ablauf (20).
  • In Fig. 4 ist ein perspektivischer Ausschnitt einiger Gasgassen zwischen den Niederschlagselektroden (3b) mit Heißgaszuführung (11), Überlaufrinnen (7) und Sammelrinnen (8) dargestellt. Die Flüssigkeit wird durch die Rohrleitung (12) der jeweiligen Überlaufrinne (7) zugeführt und gelangt über die Kanten (10) der Überlaufrinne (7) zu der Niederschlagselektrode (3b). Das Heißgas (21) wird durch die Heißgaszuführung (11) in den Totraum zwischen Niederschlagselektrode (3b) und Gehäusewand (9) des Abscheiders eingedüst.
  • In den Fig. 5, 6 und 7 ist eine Niederschlagselektrode (3b) mit Überlaufrinne (7) und Sammelrinne (8) dargestellt, bei der die Flüssigkeit von oben der Überlaufrinne (7) zugeführt wird. Die Flüssigkeit gelangt über ein mit Öffnungen (16) versehenes Flüssigkeitsverteilerrohr (15), das an die Flüssigkeitszuführung (13) angeschlossen ist, in die Überlaufrinne (7). Die Niederschlagselektrode (3b) ist durch ein Gewicht (17) beschwert. Dies ermöglicht ihre zentrische Fixierung in der Sammelrinne (8). In Fig. 6 ist außerhalb der Gehäusewand (9) des Abscheiders in der Flüssigkeitszuführung (13) ein Ventil (23) angeordnet, mit welchem die Menge der Flüssigkeit genau dosiert werden kann. Wie in Fig. 7 dargestellt, ist die Flüssigkeitszuführung (13) und das Flüssigkeitsverteilerrohr (15) durch Stege (22) mit der Überlaufrinne (7) verbunden. Somit kann die Niederschlagselektrode (3b) über die Überlaufrinne (7) an dem Flüssigkeitsverteilerrohr (15) und der Flüssigkeitszuführung (13) gehaltert werden.
  • Die Fig. 8a, 8b und 8c zeigen verschiedene Ausbildungsformen der Kanten (10) der Überlaufrinnen (7). Die kammförmige Ausbildung ermöglicht im Gegensatz zu einer glatten Kante eine gleichmäßige Zuführung der Flüssigkeit zur Niederschlagselektrode (3b).
  • In Fig. 9 ist eine Sammelrinne (8) mit einem Teil der Rohrleitung (12) an der unteren Kante einer Niederschlagselektrode (3b) dargestellt. Ein Teil der zugeführten Flüssigkeit gelangt über die Öffnungen (14) direkt in die Sammelrinne (8) und spült diese aus. Die unbeladene Flüssigkeit wird zusammen mit der beladenen Flüssigkeit aus der Sammelrinne (8) ausgetragen.
  • In Fig. 10 sind Sprühelektroden (4) der zweiten Stufe (2) zusammen mit einer Klopfvorrichtung schematisch dargestellt. Als Sprühelektroden können beispielsweise Metalldrähte, Metallbänder oder mit elektrisch leitfähigen Stoffen beschichtete Kunststoffasern verwendet werden. Jede Sprühelektrode (4) ist in einen zur Aufhängevorrichtung (18) gehörenden Rahmen (4a) vertikal eingespannt, an welchem ein Amboß (4b) angeordnet ist. Der Fallhammer (23) ist mit einer drehbar gelagerten Welle (24) fest verbunden. An der Welle (24) ist ein Hubhebel (25) befestigt, der über ein Gelenk (26) mit einer Zugstange (27) verbunden ist. Die Zugstange (27) ist durch das Lager (28) vertikal verschiebbar angeordnet. Wird nun die Zugstange (27) in Pfeilrichtung verschoben, so schlägt der Fallhammer (23) gegen den Amboß (4b).
  • In Fig. 11 ist die Gehäusewand (9) der zweiten Stufe (2) zusammen mit einer Klopfvorrichtung dargestellt. Die Klopfvorrichtung entspricht derjenigen Klopfvorrichtung, die in Figur 10 dargestellt ist. Wird die Zugstange (27) in Pfeilrichtung verschoben, so schlägt der Fallhammer (23) gegen den Amboß (9a), welcher direkt an der Gehäusewand (9) angeordnet ist.
  • Fig. 12 zeigt die Draufsicht auf die Klopfvorrichtung, die in Fig. 11 dargestellt ist. Zur besseren Übersicht ist die Welle (24) in Figur 12 vergrößert dargestellt. Der Fallhammer (23) ist mit der Welle (24) verschweißt. Auch der Hubhebel (25) ist mit der Welle (24) verschweißt.
  • Die in den Figuren 10 bis 12 dargestellte Kopfvorrichtung ist nur beispielhaft angeführt. Es können auch andere Klopfvorrichtungen eingesetzt werden.
  • In Fig. 13 ist ein Rohr (29), das mit der Niederschlagselektrode (3b) verbunden ist, dargestellt. Auf seiner der Niederschlagselektrode (3b) abgewandten Seite weist das Rohr (29) in der Ebene (32) der Niederschlagselektrode (3b) Bohrungen (30) auf, durch welche die Flüssigkeit aus dem Inneren des Rohres nach außen tritt. Das Rohr (29) ist zusätzlich über die Platten (31a) und (31b) mit der Niederschlagselektrode (3b) verbunden. Die Platten (31a) und (31b) sind dabei an den Stellen (X) bzw. (X′) tangential über die gesamte Länge des Rohres (29) mit dem Rohr (29) verbunden. Die durch die Bohrungen (30) ausgetretene Flüssigkeit läuft an der Außenwand des Rohres (29) den Platten (31a) und (31b) zu, wobei sich ein Flüssigkeitsfilm mit einer konstanten Dicke ausbildet. Die Flüssigkeit gelangt über die Platten (31a) und (31b) direkt auf die Fläche der Niederschlagselektrode (3b) und fließt nach unten ab.
  • In Fig. 14 ist der Schnitt B-B durch das Rohr (29) in der Ebene (32) der Niederschlagselektrode (3b) gemäß Figur 1 dargestellt. Durch die Bohrungen (30) wird die Flüssigkeit in Pfeilrichtungen nach außen abgeführt und bildet auf der Außenfläche des Rohres (29) einen Flüssigkeitsfilm mit nahezu konstanter Dicke aus.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels näher beschrieben:
  • Die Abgasmenge eines Sinterbandes beträgt 400 000 Nm³/h, wobei das Abgas eine Temperatur von 120°C, einen Taupunkt von 40°C und einen Staubgehalt von 1 g/Nm³ hat.
  • Die Dauer der Behandlungszeit in der ersten Stufe (1) des mehrfeldrigen Abscheiders beträgt 6,2 s, die Behandlungszeit in der zweiten Stufe (2) des mehrfeldrigen Abscheiders beträgt 1,8 s. Die Niederschlagsfläche der Niederschlagselektroden (3b) der zweiten Stufe (2) beträgt 23 % der Gesamtniederschlagsfläche des Abscheiders.
  • Der Durchsatz für die Flüssigkeit zur Benetzung der Niederschlagselektroden (3b) beträgt 300 m³/h. Bei einer Feldstärke im Bereich von 1,5 bis 2,5 kV/cm wurde ein Restgehalt an staubförmigen Stoffen nach Behandlung im Bereich der ersten Stufe (1) von 135 mg/Nm³ und in der zweiten Stufe (2) von 21 mg/Nm³ gemessen. Die Emissionswerte für staubförmige anorganische Stoffe lagen hinter der zweiten Stufe (2) für die Klasse I (Cd, Hg, usw.) unter 0,2 mg/Nm³, für die Klasse II (As, Ni, usw.) unter 1,0 mg/Nm³ und für die Klasse III (Pb, F, Sn, usw.) unter 5,0 mg/Nm³ (Klasseneinteilung der staubförmigen anorganischen Stoffe nach TA-Luft vom 27.02.1986). Die Grenzwerte für dampf- oder gasförmige anorganische Stoffe - insbesondere für SO₂ mit 500 mg/Nm³ - wurden in dem Versuch nicht überschritten.
  • Der Temperaturabfall im Bereich der benetzten Niederschlagselektroden (3b) lag bei ca. 25°C, wodurch die Gastemperatur auf 95°C abfiel und der Taupunkt auf 44°C angehoben wurde. Durch das nachgeschaltete Gebläse erhöhte sich die Gastemperatur um 24°C, wodurch diese wieder auf 119°C angehoben wurde. Das Gas hatte somit eine Gaseintrittstemperatur am Kaminfuß von 119°C. Des weiteren wurde durch die in der zweiten Stufe (2) erfindungsgemäß herbeigeführte, relativ geringfügige Abkühlung des Abgases eine Energieeinsparung für das verwendete 3-MW-Gebläse von ca. 120 kW bei einer Gaseintrittstemperatur von 95°C und einem Taupunkt von 44°C erreicht.

Claims (25)

1. Verfahren zur elektrostatischen Reinigung staub- und schadstoffhaltiger Abgase in mehrfeldrigen Abscheidern, wobei die Abgase in Strömungsrichtung in einer ersten Stufe (1) zunächst einer trockenen elektrostatischen Reinigung in aus plattenförmigen Niederschlagselektroden (3a) gebildeten Gasgassen unterworfen und danach in einer zweiten Stufe (2) durch ein oder mehrere Felder mit flüssigkeitsbenetzten, Gasgassen bildenden Niederschlagselektroden (3b) geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die in der zweiten Stufe (2) an den oberen Enden der Niederschlagselektroden (3b) aufgegebene Flüssigkeit unmittelbar unter den unteren Enden der Niederschlagselektroden (3b) aufgefangen und aus dem Abscheider seitlich ausgetragen wird und daß der in der zweiten Stufe (2) noch anfallende, im wesentlichen trockene Staub einer Staubsammelvorrichtung (5b) zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit der Gase in der ersten Stufe 60 bis 80 % der gesamten Verweilzeit in einem mehrfeldrigen Abscheider beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeit eine alkalische wäßrige Lösung mit einem pH-Wert von 7 bis 9 verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeit NaOH und/oder KOH und/oder Ca(OH)₂ zugesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederschlagselektroden (3a) oder (3b) mit einer Pulsspannung im Bereich von 20 bis 400 ms beaufschlagt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Totraum zwischen den Niederschlagselektroden (3b) und der Gehäusewand (9) des Abscheiders in der zweiten Stufe (2) mit Heißgas (21) gespült wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Heißgas (21) ein Teil des aus der zweiten Stufe (2) abgeführten Reingases verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sprühsystem der zweiten Stufe (2) und/oder die Gehäusewand (9) der zweiten Stufe (2) geklopft wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Sprühsystem in 2 bis 20 Minuten einmal geklopft wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Sprühelektroden (4) oder die einzelnen Aufhängevorrichtungen (18) des Sprühsystems einer Gasgasse nacheinander geklopft werden.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusewand (9) der zweiten Stufe in 20 bis 120 Minuten einmal geklopft wird.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, die aus einer ersten Stufe (1) für eine trockene elektrostatische Reinigung und aus einer zweiten Stufe (2) mit flüssigkeitsbenetzten, Gasgassen bildenden Niederschlagselektroden (3b) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederschlagsfläche der Niederschlagselektroden (3b) der zweiten Stufe (2) 20 bis 45 % der Gesamtniederschlagsfläche des Abscheiders beträgt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß an den oberen Enden der Niederschlagselektroden (3b) der zweiten Stufe (2) jeweils Überlaufrinnen (7) und an den unteren Enden der Niederschlagselektroden (3b) der zweiten Stufe (2) jeweils Sammelrinnen (8) angeordnet sind, wobei die Niederschlagselektroden (3b) der zweiten Stufe (2) am unteren Ende der jeweiligen Überlaufrinnen (7) befestigt sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kante (10) der einzelnen Überlaufrinnen (7) kammförmig ausgebildet ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Überlaufrinne (7) ein an die Flüssigkeitszuführung (13) angeschlossenes, mit Öffnungen (16) versehenes Flüssigkeitsverteilerrohr (15) angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß jede Überlaufrinne (7) mit dem jeweiligen Flüssigkeitsverteilerrohr (15) verbunden ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende jeder Niederschlagselektrode (3b) der zweiten Stufe ein Rohr (29) angeordnet ist, das direkt mit der Niederschlagselektrode (3b) verbunden ist, das auf der der Niederschlagselektrode (3b) abgewandten Seite in der Ebene (32) der Niederschlagselektrode (3b) Bohrungen (30) aufweist und das mit der Flüssigkeitszuführung (13) verbunden ist und daß an den unteren Enden der Niederschlagselektroden (3b) der zweiten Stufe (2) jeweils Sammelrinnen (8) angeordnet sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Bohrungen (30) 8 bis 12 mm beträgt.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Lochabstand der Bohrungen (30) 20 bis 40 mm beträgt.
20. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Rohres (29) 60 bis 140 mm beträgt.
21. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (29) zusätzlich über mindestens eine in Längsrichtung des Rohres (29) angeordnete Platte (31 a) oder (31 b) mit der Niederschlagselektrode (3 b) verbunden ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Platte (31 a) oder (31 b) tangential mit dem Rohr (29) verbunden ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Stufe (2) eine Heißgaszuführung (11) angeordnet ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten jeder Niederschlagselektrode (3b) der zweiten Stufe (2) mit einer Rohrleitung (12) verbunden sind, die an die Flüssigkeitszuführung (13) angeschlossen ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (12) an der unteren Kante jeder Niederschlagselektrode (3b) der zweiten Stufe (2) mit Öffnungen (14) versehen ist.
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