EP0550938A1 - Verfahren und Vorrichtungen zur Entstaubung von Gasen bei hohen Temperaturen - Google Patents

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EP0550938A1
EP0550938A1 EP92204110A EP92204110A EP0550938A1 EP 0550938 A1 EP0550938 A1 EP 0550938A1 EP 92204110 A EP92204110 A EP 92204110A EP 92204110 A EP92204110 A EP 92204110A EP 0550938 A1 EP0550938 A1 EP 0550938A1
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EP
European Patent Office
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electrodes
ceramic material
spray
tubular
conductive layer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP92204110A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ekkehard Prof. Dr. Weber
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GEA Group AG
Original Assignee
Metallgesellschaft AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Metallgesellschaft AG filed Critical Metallgesellschaft AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • B03C3/02—Plant or installations having external electricity supply
    • B03C3/04—Plant or installations having external electricity supply dry type
    • B03C3/08—Plant or installations having external electricity supply dry type characterised by presence of stationary flat electrodes arranged with their flat surfaces parallel to the gas stream
    • 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
    • B03C3/02—Plant or installations having external electricity supply
    • B03C3/04—Plant or installations having external electricity supply dry type
    • B03C3/06—Plant or installations having external electricity supply dry type characterised by presence of stationary tube electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B03C3/40—Electrode constructions
    • B03C3/60—Use of special materials other than liquids
    • B03C3/62—Use of special materials other than liquids ceramics
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S55/00—Gas separation
    • Y10S55/38—Tubular collector electrode

Definitions

  • the invention relates to a method for dedusting gases by electrofiltration at temperatures of more than 400 ° C, in which the hot, dust-containing gas is passed through at least one alley, which is delimited by a tubular precipitation electrode or by two plate-shaped precipitation electrodes and in which has at least one spray electrode in the middle.
  • the invention further relates to devices for performing the method.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method and devices for dedusting gases at high temperatures by means of electrofiltration, which also require little maintenance and are reliable in operation over a long period of time, have a high dedusting capacity and enable technically simple removal of the dust.
  • the object on which the invention is based is achieved by the creation of a method of the type mentioned at the outset, in which the precipitation electrodes are made of ceramic material and have an electrically conductive layer of metals or alloys on the surfaces facing the spray electrodes and in which the spray electrodes are tubular or plate-shaped. It has surprisingly been found that relatively high currents can be generated at higher temperatures with comparatively low filter voltages. This beneficial effect for electrofiltration is particularly favored by the tubular or plate-shaped design of the spray electrodes. Because the successful If electrofiltration has to be operated at temperatures up to 300 °, preferably with small-area spray electrodes (spray wires, spray tips), it is surprising for the person skilled in the art that large-area spray electrodes can be used advantageously at higher temperatures.
  • large-area spray electrodes according to the invention favors the thermal emission of electrons and suppresses the formation of a corona. It has also been shown that although there are significant amounts of dust accumulating on the large-area spray electrodes, this effect does not in any way hinder the formation of an electric field, so that the negative effects of so-called back-spraying occurring at temperatures up to 300 ° C. occur at elevated temperatures and at Use of the large-area spray electrodes according to the invention can not be observed.
  • the method according to the invention can therefore advantageously be used both at normal pressure and at elevated pressure.
  • the tubular or plate-shaped precipitation electrodes are made of ceramic material and have an electrically conductive layer of metals or alloys, the stability of the precipitation electrodes is achieved at elevated temperatures; At high temperatures, the plate-shaped ceramic material does not warp and the electrically conductive layers do not detach from the plates or pipes.
  • the method according to the invention can be carried out particularly advantageously if the tubular spray electrodes made of steel and a wall thickness of 0.5 to 2 mm and a diameter of 4 to 80 mm. preferably 25 to 80 mm, or if the tubular spray electrodes consist of ceramic material and have an electrically conductive layer of metals or alloys on the outside. In both cases, comparatively low filter voltages lead to the generation of relatively large currents and the formation of a stable electric field, the dust deposits occurring at the spray electrodes not changing the electric field.
  • the plate-shaped spray electrodes which can be used in the plate filter consist of ceramic material and have an electrically conductive layer of metals or alloys on both sides. Spray electrodes of this type have proven particularly useful at operating temperatures of more than 600 ° C., since they build up a very uniform electrical field which is not disturbed by dust deposits.
  • the electrically conductive layer consists of copper, nickel, bronze or an iron-chromium-nickel alloy and has a diameter of 0.1 to 2 mm.
  • Such layers have excellent electrical conductivity and can be applied to the ceramic material, for example, by flame spraying. Even at higher temperatures, they do not separate from the ceramic material; on the other hand, the dust deposited on the layers comes off relatively easily in the form of agglomerates.
  • the method according to the invention can be carried out particularly advantageously if the ceramic material has a pore volume of 25 to 90%, because of the use porous ceramic materials, the precipitation and spray electrodes have a very low weight, which has an advantageous effect on the dimensional stability of the electrodes at higher temperatures.
  • the ceramic material consists of fibers which are compressed with an inorganic binder to form a felt, and that it is 30 to 70 wt.% Al2O3, 15 to 50 wt.% SiO2 and 1 to 10 wt. % of an inorganic binder contains.
  • Such a material is dimensionally stable even in long-term operation at temperatures of 1000 ° C. and has a low specific weight.
  • the electrically conductive layers applied to this material have an extraordinarily good adhesive strength, so that the coated plate-like material can be processed without problems into coarse electrodes which have proven themselves extremely well during continuous operation.
  • the plate-shaped precipitation and spray electrodes have a thickness of 5 to 100 mm, since such plates have advantageous mechanical properties and can be processed without problems.
  • the tubular spray electrodes made of ceramic material have a wall thickness of 5 to 30 mm and a diameter of 20 to 100 mm, since spray electrodes designed in this way build up a very stable electric field at high temperatures.
  • the dedusting process is carried out at 500 to 1000 ° C, because within this temperature range Reliable operation with good dust separation achieved.
  • the method according to the invention can be operated, for example, at an operating temperature of 600 ° with a filter voltage of 25 to 35 KV and at an operating temperature of 800 ° C with a filter voltage of 8 to 15 KV, with a maximum filter current of approx. 2.5 mA / m2 is reached. It is particularly surprising that the method according to the invention generally does without measures for cleaning the electrodes, since the dust on the electrodes detaches itself after a certain time in the form of agglomerates, which are then collected in the dust bunker and in a manner known per se be carried out using a suitable device. Only in isolated cases did the electrodes have to be cleaned by vibration with infrasound (e.g. 40 Hertz).
  • infrasound e.g. 40 Hertz
  • the object on which the invention is based is also achieved by creating devices for carrying out the method according to the invention.
  • a device designed as a vertical tube filter is characterized in that it consists of a housing in which a plurality of tubular precipitation electrodes are arranged vertically, in each of which there is a tubular spray electrode in the middle in the axial direction, that the lower part of the housing is designed as a dust bunker that the tubular precipitation electrodes consist of ceramic material and have an electrically conductive layer made of metals or alloys on the inner surface facing the respective spray electrode and that the tubular spray electrodes consist either of steel or of ceramic material, the ceramic spray electrodes being attached to have an electrically conductive layer of metals or alloys on the outside.
  • the design principle of the vertical flow-through tube filter is known per se.
  • Another device designed as a horizontally flowed plate filter, is characterized in that it consists of a housing in which at least two plate-shaped, ceramic material, on both sides with an electrically conductive layer of metals or alloys, contains precipitation electrodes in parallel in the direction of flow of the gas are arranged perpendicular to each other, that there is at least one tubular, vertically arranged spray electrode in the middle between two precipitation electrodes, that the tubular spray electrodes consist either of steel or of ceramic material, the ceramic spray electrodes having an electrically conductive layer of metals or alloys on the outside, and that the lower part of the housing is designed as a dust bunker.
  • the design principle of the horizontally flow-through plate filter is known per se.
  • a further device designed as a horizontally flowed plate filter, is characterized in that it consists of a housing in which, in the direction of flow of the gas, at least two plate-shaped precipitation electrodes made of ceramic material, provided on both sides with an electrically conductive layer of metals or alloys are arranged parallel to each other perpendicularly, that there is a plate-shaped, vertically arranged spray electrode in the middle between two precipitation electrodes, which consists of ceramic material and an electrically conductive layer of metals on both sides or alloys, and that the lower part of the housing is designed as a dust bunker.
  • the devices according to the invention enable the method according to the invention to be carried out in a reliable and low-maintenance manner, the suspension and insulation of the electrodes being able to be carried out without problems using means known per se. It has proven to be particularly advantageous that the electrode spacings allow a tolerance of ⁇ 10%.
  • the housing consists of a steel jacket and a fire-resistant inner lining, because this material is gas-tight and dimensionally stable even at temperatures from 500 to 1000 ° C.
  • the devices according to the invention have proven themselves for the separation of dusts, in particular fly ash dusts, which have an average particle diameter of 0.1 to 25 ⁇ m.
  • the dielectric constant of the separated dusts was between 1 and 10.
  • a turbulent flow prevails in the devices according to the invention, and the gas velocity is between 0.5 and 3 m / sec. If the devices are equipped with tubular spray electrodes, these are switched as negative poles.
  • the housing of the devices consists of a steel jacket and is provided with a fireproof lining on the inside when operating temperatures above 500 ° C.
  • the dust bunker of the devices is shielded against secondary gas flows.
  • the devices are provided with thermal insulation to prevent a temperature drop in the electrostatic filter.
  • the spray electrodes are hung up insulated from earth.
  • the precipitation electrodes have been cleaned by infrasound proven.
  • the devices according to the invention can be composed of several filtration fields. It is not necessary to heat the insulators arranged on the spray electrodes; however, gas flushing of the isolators has proven itself in some cases.
  • Tube filter Plate filter Raw gas dust content: (g / m3 iN) 2.16 2.12 Flue gas temperature: (° C) 821 849 Flue gas quantity: (m3 iN / h) 203 418 Number of electr. Fields 1 1 Specific filter current: (kV) 13.7 14.8 Clean gas dust content: (g / m3 iN) 0.184 0.177 Migration speed: (m / s) 0.069 0.084

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Entstaubung von Gasen durch Elektrofiltration bei Temperaturen von mehr als 400°C beschrieben, bei dem das heiße staubhaltige Gas durch mindestens eine Gasse geleitet wird, die von einer rohrförmigen Niederschlagselektrode oder von zwei plattenförmigen Niederschlagselektroden begrenzt ist und in der sich mittig mindestens eine Sprühelektrode befindet. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Niederschlagselektroden aus keramischem Material bestehen sowie auf den Flächen, die den Sprühelektroden zugewandt sind, eine elektrisch leitende Schicht aus Metallen oder Legierungen aufweisen und daß die Sprühelektroden rohr-oder plattenförmig ausgebildet sind. Ferner werden drei Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens beschrieben.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entstaubung von Gasen durch Elektrofiltration bei Temperaturen von mehr als 400°C, bei dem das heiße, staubhaltige Gas durch mindestens eine Gasse geleitet wird, die von einer rohrförmigen Niederschlagselektrode oder von zwei plattenförmigen Niederschlagselektroden begrenzt ist und in der sich mittig mindestens eine Sprühelektrode befindet. Die Erfindung bezieht sich ferner auf Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.
  • In der Veröffentlichung "Heißgasentstaubung" von R. Pitt, Sonderlösungen der Luftreinhaltung, März 1989, L 4 bis L 9, wird darauf hingewiesen, daß Elektrofilter bei üblichen Abgastemperaturen bewährte Komponenten in der Kraftwerkstechnik sind. Aus der Veröffentlichung geht ferner hervor, daß der Abscheidegrad des Staubs unter sonst konstanten Bedingungen mit steigender Temperatur des Gases abnimmt, weil sowohl die Zähigkeit als auch der Volumenstrom des Gases zunehmen. Nach der Veröffentlichung ist es nicht zweckmäßig, zum Ausgleich die Niederschlagsfläche zu vergrößern, denn dies würde zu einem insgesamt größeren und teureren Filter mit erhöhtem Temperaturabfall führen. Daher wird in der Veröffentlichung vorgeschlagen, bei erhöhten Betriebstemperaturen die elektrische Feldstärke zu vergrößern, soweit dies ohne Überschlag möglich ist. Positiv beeinflußt wird die zulässige Feldstärke durch einen erhöhten Gasdruck und der damit verbundenen görßeren Gasdichte. Es kommt ferner darauf an, daß der Staub auch bei erhöhten Betriebstemperaturen auf der Niederschlagselektrode festgehalten und zu einer für die Abreinigung ausreichend dicken Schicht verdichtet wird.
  • Es hat sich gezeigt, daß beim Betrieb von bekannten Elektrofiltern, wie sie beispielsweise in Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 2, Seiten 240 bis 247 beschrieben werden, dann erhebliche Schwierigkeiten auftreten, wenn die Betriebstemperatur bei normalen Gasdrücken oberhalb 400°C liegt. Ab etwa dieser Temperaturgrenze verändert sich die Strom-Spannungs-Charakteristik negativ, wenn der Gasdruck nicht auf 3 bis 5 bar erhöht wird. Der Abscheidegrad sinkt auch dadurch, daß - bedingt durch unterschiedliche thermische Ausdehnung verschiedener Materialien - Veränderungen der Elektrodenabstände und damit Störungen des elektrischen Feldes auftreten. Außerdem kommt es zu Festigkeitsproblemen bei den verwendeten Werkstoffen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und Vorrichtungen zur Entstaubung von Gasen bei hohen Temperaturen durch Elektrofiltration zu schaffen, die auch über einen langen Zeitraum wartungsarm und betriebssicher arbeiten, die eine hohe Entstaubungsleistung haben und eine technisch einfache Abführung des Staubs ermöglichen.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Schaffung eines Verfahrens der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die Niederschlagselektroden aus keramischem Material bestehen sowie auf den Flächen, die den Sprühelektroden zugewandt sind, eine elektrisch leitende Schicht aus Metallen oder Legierungen aufweisen und bei dem die Sprühelektroden rohr- oder plattenförmig ausgebildet sind. Es wurde überraschenderweise gefunden, daß bei höheren Temperaturen mit vergleichsweise geringen Filterspannungen relativ hohe Ströme erzeugt werden können. Dieser für die Elektrofiltration günstige Effekt wird insbesondere durch die rohr- oder plattenförmige Gestaltung der Sprühelektroden begünstigt. Da die erfolgreiche Elektrofiltration bei Temperaturen bis 300° vorzugsweise mit kleinflächigen Sprühelektroden (Sprühdrähte, sprühspitzen) betrieben werden muß, ist es für den Fachmann überraschend, daß bei höheren Temperaturen großflächige Sprühelektroden vorteilhaft eingesetzt werden können. Offenbar wird durch die erfindungsgemäße Verwendung großflächiger Sprühelektroden die Thermoemission von Elektronen begünstigt und die Ausbildung einer Korona zurückgedrängt. Es hat sich ferner gezeigt, daß sich an den großflächigen Sprühelektroden zwar nennenswerte Staubmengen anlagern, daß dieser Effekt die Ausbildung eines elektrischen Feldes aber keineswegs behindert, so daß die bei Temperaturen bis 300°C auftretenden negativen Wirkungen des sog. Rücksprühens bei erhöhten Temperaturen und beim Einsatz der erfindungsgemäßen großflächigen Sprühelektroden nicht beobachtet werden. Dadurch, daß die Ausbildung einer Korona beim erfindungsgemäßen Verfahren zurückgedrängt ist, wird die Gefahr von Überschlägen drastisch herabgesetzt, so daß sich die Betriebsverhältnisse bei der Elektrofiltration wesentlich einfacher gestalten und der Einfluß des Gasdrucks während der Elektrofiltration zurückgedrängt ist; das erfindungsgemäße Verfahren kann also sowohl bei Normaldruck als auch bei erhöhtem Druck vorteilhaft eingesetzt werden. Dadurch, daß die rohrförmigen oder plattenförmigen Niederschlagselektroden aus keramischem Material bestehen und eine elektrisch leitende Schicht aus Metallen oder Legierungen aufweisen, wird bei erhöhten Temperaturen eine Formstabilität der Niederschlagselektroden erreicht; es kommt also bei hohen Temperaturen vor allem nicht zum Verziehen des plattenförmigen keramischen Materials, und auch die elektrisch leitenden Schichten lösen sich nicht von den Platten bzw. Rohren ab.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann besonders vorteilhaft durchgeführt werden, wenn die rohrförmigen Sprühelektroden aus Stahl bestehen und eine Wandstärke von 0,5 bis 2 mm sowie einen Durchmesser von 4 bis 80 mm. vorzugsweise 25 bis 80 mm, haben, oder wenn die rohrförmigen Sprühelektroden aus keramischem Material bestehen und an der Außenseite eine elektrisch leitende Schicht aus Metallen oder Legierungen aufweisen. In beiden Fällen kommt es bei vergleichsweise geringen Filterspannungen zur Erzeugung relativ großer Ströme und zur Ausbildung eines stabilen elektrischen Feldes, wobei die an den Sprühelektroden auftretenden Staubablagerungen das elektrische Feld nicht verändern.
  • Nach der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die beim Plattenfilter einsetzbaren plattenförmigen Sprühelektroden aus keramischem Material bestehen und beidseitig eine elektrisch leitende Schicht aus Metallen oder Legierungen aufweisen. Derartige Sprühelektroden haben sich insbesondere bei Betriebstemperaturen von mehr als 600°C bewährt, da sie ein sehr gleichmäßiges elektrisches Feld aufbauen, das auch durch Staubablagerungen nicht gestört wird.
  • Nach der Erfindung ist vorgesehen, daß die elektrisch leitende Schicht aus Kupfer, Nickel, Bronze oder einer Eisen-Chrom-Nickel-Legierung besteht und einen Durchmesser von 0,1 bis 2 mm hat. Derartige Schichten haben eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit und lassen sich beispielsweise durch Flammspritzen auf das keramische Material aufbringen. Auch bei höheren Temperaturen lösen sie sich nicht vom keramischen Material ab; andererseits löst sich der auf den Schichten abgelagerte Staub relativ leicht in Form von Agglomeraten ab.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann besonders vorteilhaft durchgeführt werden, wenn das keramische Material ein Porenvolumen von 25 bis 90 % hat, denn durch die Verwendung poröser keramischer Materialien haben die Niederschlags- und Sprühelektroden ein sehr geringes Eigengewicht, was sich bei höheren Temperaturen vorteilhaft auf die Formstabilität der Elektroden auswirkt.
  • Nach der Erfindung ist weiter vorgesehen, daß das keramische Material aus Fasern besteht, die mit einem anorganischen Bindemittel zu einem Filz verdichtet sind, und daß es 30 bis 70 Gew.% Al₂O₃, 15 bis 50 Gew.% SiO₂ sowie 1 bis 10 Gew.% eines anorganischen Bindemittels enthält. Ein derartiges Material ist auch im Langzeitbetrieb bei Temperaturen von 1000°C formstabil und besitzt ein geringes spezifisches Gewicht. Insbesondere haben die auf dieses Material aufgebrachten elektrisch leitenden Schichten eine außerordentlich gute Haftfestigkeit, so daß das beschichtete plattenförmige Material problemlos zu groben Elektroden verarbeitet werden kann, die sich während des Dauerbetriebs außerordentlich gut bewährt haben.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die plattenförmigen Niederschlags- und Sprühelektroden eine Dicke von 5 bis 100 mm aufweisen, da derartige Platten vorteilhafte mechanische Eigenschaften besitzen und problemlos verarbeitet werden können. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist auch vorgesehen, daß die aus keramischem Material bestehenden, rohrförmigen Sprühelektroden eine Wandstärke von 5 bis 30 mm und einen Durchmesser von 20 bis 100 mm aufweisen, da derartig gestaltete Sprühelektroden ein sehr stabiles elektrisches Feld bei hohen Temperaturen aufbauen.
  • Schließlich ist nach der Erfindung vorgesehen, daß das Entstaubungsverfahren bei 500 bis 1000°C durchgeführt wird, denn innerhalb dieses Temperaturbereichs wird eine betriebssichere Arbeitsweise bei guter Staubabscheidung erreicht.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise bei einer Betriebstemperatur von 600° mit einer Filterspannung von 25 bis 35 KV und bei einer Betriebstemperatur von 800°C mit einer Filterspannung von 8 bis 15 KV betrieben werden, wobei ein maximaler Filterstrom von ca. 2,5 mA/m² erreicht wird. Besonders überraschend ist es, daß das erfindungsgemäße Verfahren im Regelfall ohne Maßnahmen zur Abreinigung der Elektroden auskommt, da sich der an den Elektroden befindliche Staub nach einer bestimmten Zeit selbständig in Form von Agglomeraten ablöst, die dann im Staubbunker gesammelt und in an sich bekannter Weise mit einer geeigneten Vorrichtung ausgetragen werden. Lediglich in vereinzelten fällen mußten die Elektroden durch Vibration mit Infraschall (z.B. 40 Hertz) abgereinigt werden.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch die Schaffung von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gelöst.
  • Eine als vertikal durchströmtes Röhrenfilter gestaltete Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Gehäuse besteht, in dem mehrere rohrförmige Niederschlagselektroden senkrecht angeordnet sind, in denen sich jeweils mittig in axialer Richtung eine rohrförmige Sprühelektrode befindet, daß der untere Teil des Gehäuses als Staubbunker ausgebildet ist, daß die rohrförmigen Niederschlagselektroden aus keramischem Material bestehen sowie an der der jeweiligen Sprühelektrode zugewandten Innenfläche eine elektrisch leitende Schicht aus Metallen oder Legierungen aufweisen und daß die rohrförmigen Sprühelektroden entweder aus Stahl oder aus keramischem Material bestehen, wobei die keramischen Sprühelektroden an der Außenseite eine elektrisch leitende Schicht aus Metallen oder Legierungen aufweisen. Das Konstruktionsprinzip des vertikal durchströmten Röhrenfilters ist an sich bekannt.
  • Eine weitere, als horizontal durchströmtes Plattenfilter gestaltete Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Gehäuse besteht, in dem in Strömungsrichtung des Gases mindestens zwei plattenförmige, aus keramischem Material bestehende, auf beiden Seiten mit einer elektrisch leitenden Schicht aus Metallen oder Legierungen versehenen Niederschlagselektroden parallel zueinander senkrecht angeordnet sind, daß sich mittig zwischen zwei Niederschlagselektroden mindestens eine rohrförmige, senkrecht angeordnete Sprühelektrode befindet, daß die rohrförmigen Sprühelektroden entweder aus Stahl oder aus keramischem Material bestehen, wobei die keramischen Sprühelektroden an der Außenseite eine elektrisch leitende Schicht aus Metallen oder Legierungen aufweisen, und daß der untere Teil des Gehäuses als Staubbunker ausgebildet ist. Das Konstruktionsprinzip des horizontal durchströmten Plattenfilters ist an sich bekannt.
  • Schließlich ist eine weitere, als horizontal durchströmtes Plattenfilter gestaltete Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Gehäuse besteht, in dem in Strömungsrichtung des Gases mindestens zwei plattenförmige, aus keramischem Material bestehende, auf beiden Seiten mit einer elektrisch leitenden Schicht aus Metallen oder Legierungen versehene Niederschlagselektroden parallel zueinander senkrecht angeordnet sind, daß sich mittig zwischen zwei Niederschlagselektroden eine plattenförmige, senkrecht angeordnete Sprühelektrode befindet, die aus keramischem Material besteht und beidseitig eine elektrisch leitende Schicht aus Metallen oder Legierungen aufweist, und daß der untere Teil des Gehäuses als Staubbunker ausgebildet ist.
  • Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen ermöglichen eine betriebssichere und wartungsarme Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Aufhängung und die Isolierung der Elektroden mit an sich bekannten Mitteln problemlos erfolgen kann. Als vorteilhaft hat sich insbesondere erwiesen, daß die Elektrodenabstände eine Toleranz von ± 10 % zulassen.
  • Nach der Erfindung ist schließlich vorgesehen, daß das Gehäuse aus einem Stahlmantel und einer feuerfesten Innenauskleidung besteht, denn dieses Material ist auch bei Temperaturen von 500 bis 1000°C gasdicht und formstabil.
  • Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen haben sich zur Abscheidung von Stäuben, insbesondere von Flugaschestäuben, bewährt, die einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,1 bis 25 µm aufweisen. Die Dielektrizitätskonstante der abgeschiedenen Stäube lag zwischen 1 und 10. In den erfindungsgemäßen Vorrichtungen herrscht eine turbulente Strömung, und die Gasgeschwindigkeit liegt zwischen 0,5 und 3 m/sec. Werden die Vorrichtungen mit rohrförmigen Sprühelektroden bestückt, werden diese als negative Pole geschaltet. Das Gehäuse der Vorrichtungen besteht aus einem Stahlmantel und ist innen dann mit einer feuerfesten Auskleidung versehen, wenn Betriebstemperaturen über 500°C gefahren werden. Der Staubbunker der Vorrichtungen ist gegen Gasnebenströmungen abgeschirmt. Selbstverständlich sind die Vorrichtungen mit einer Wärmeisolation versehen, um einen Temperaturabfall im Elektrofilter zu verhindern. Die Sprühelektroden werden gegen Erde isoliert aufgehängt. Weder die Sprühelektroden noch die Niederschlagselektroden werden geklopft; in einigen Fällen hat sich aber eine Abreinigung der Niederschlagselektroden durch Infraschall bewährt. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können aus mehreren Filtrationsfeldern zusammengesetzt sein. Eine Beheizung der an den Sprühelektroden angeordneten Isolatoren ist nicht erforderlich; allerdings hat sich in einigen Fällen eine Gasspülung der Isolatoren bewährt.
  • Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Ein verunreinigtes Verbrennungsabgas wurde in einem Röhren- und in einem Plattenfilter entstaubt. Die Entstaubung wurde unter den in der nachfolgenden Tabelle genannten Bedingungen durchgeführt.
    Röhren-Filter Platten-Filter
    Rohgasstaubgehalt: (g/m³ i.N.) 2,16 2,12
    Rauchgastemperatur: (°C) 821 849
    Rauchgasmenge: (m³ i.N./h) 203 418
    Anzahl der elektr.
       Felder 1 1
    Spez. Filterstrom: (kV) 13,7 14,8
    Reingasstaubgehalt: (g/m³ i.N.) 0,184 0,177
    Wanderungsgeschw.: (m/s) 0,069 0,084

Claims (14)

  1. Verfahren zur Entstaubung von Gasen durch Elektrofiltration bei Temperaturen von mehr als 400°C, bei dem das heiße staubhaltige Gas durch mindestens eine Gasse geleitet wird, die von einer rohrförmigen Niederschlagselektrode oder von zwei plattenförmigen Niederschlagselektroden begrenzt ist und in der sich mittig mindestens eine Sprühelektrode befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederschlagselektroden aus keramischem Material bestehen sowie auf den Flächen, die den Sprühelektroden zugewandt sind, eine elektrisch leitende Schicht aus Metallen oder Legierungen aufweisen und daß die Sprühelektroden rohr- oder plattenförmig ausgebildet sind.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen Sprühelektroden aus Stahl bestehen und eine Wandstärke von 0,5 bis 2 mm sowie einen Durchmesser von 4 bis 80 mm, vorzugsweise 25 bis 80 mm, haben.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen Sprühelektroden aus keramischem Material bestehen und an der Außenseite eine elektrisch leitende Schicht aus Metallen oder Legierungen aufweisen.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Sprühelektroden aus keramischem Material bestehen und beidseitig eine elektrisch leitende Schicht aus Metallen oder Legierungen aufweisen.
  5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 sowie 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht aus Kupfer, Nickel, Bronze oder einer Eisen-Chrom-Nickel-Legierung besteht und einen Durchmesser von 0,1 bis 2 mm hat.
  6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 sowie 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material ein Porenvolumen von 25 bis 90 % hat.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material aus Fasern besteht, die mit einem anorganischen Bindemittel zu einem Filz verdichtet sind, und daß es 30 bis 70 Gew.% Al₂O₃, 15 bis 50 Gew.% SiO₂ sowie 1 bis 10 Gew.% eines anorganischen Bindemittels enthält.
  8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 sowie 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Niederschlags- und Sprühelektroden eine Dicke von 5 bis 100 mm aufweisen.
  9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus keramischem Material bestehenden rohrförmigen Sprühelektroden eine Wandstärke von 5 bis 30 mm und einen Durchmesser von 30 bis 100 mm aufweisen.
  10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es bei 500 bis 1000°C durchgeführt wird.
  11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, 5 bis 7 sowie 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Gehäuse besteht, in dem mehrere rohrförmige Niederschlagselektroden senkrecht angeordnet sind, in denen sich jeweils mittig in axialer Richtung eine rohrförmige Sprühelektrode befindet, daß der untere Teil des Gehäuses als Staubbunker ausgebildet ist, daß die rohrförmigen Niederschlagselektroden aus keramischem Material bestehen sowie an der der jeweiligen Sprühelektrode zugewandten Innenfläche eine elektrisch leitende Schicht aus Metallen oder Legierungen aufweisen und daß die rohrförmigen Sprühelektroden entweder aus Stahl oder aus keramischem Material bestehen, wobei die keramischen Sprühelektroden an der Außenseite eine elektrisch leitende Schicht aus Metallen oder Legierungen aufweisen.
  12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3 sowie 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Gehäuse besteht, in dem in Strömungsrichtung des Gases mindestens zwei plattenförmige, aus keramischem Material bestehende, auf beiden Seiten mit einer elektrisch leitenden Schicht aus Metallen oder Legierungen versehene Niederschlagselektroden parallel zueinander senkrecht angeordnet sind, daß sich mittig zwischen zwei Niederschlagselektroden mindestens eine rohrförmige, senkrecht angeordnete Sprühelektrode befindet, daß die rohrförmigen Sprühelektroden entweder aus Stahl oder aus keramischem Material bestehen, wobei die keramischen Sprühelektroden an der Außenseite eine elektrisch leitende Schicht aus Metallen oder Legierungen aufweisen, und daß der untere Teil des Gehäuses als Staubbunker ausgebildet ist.
  13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1, 4 bis 8 sowie 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Gehäuse besteht, in dem in Strömungsrichtung des Gases mindestens zwei plattenförmige, aus keramischem Material bestehende, auf beiden Seiten mit einer elektrisch leitenden Schicht aus Metallen oder Legierungen versehenen Niederschlagselektroden parallel zueinander senkrecht angeordnet sind, daß sich mittig zwischen zwei Niederschlagselektroden eine plattenförmige, senkrecht angeordnete Sprühelektrode befindet, die aus keramischem Material besteht und beidseitig eine elektrisch leitende Schicht aus Metallen oder Legierungen aufweist, und daß der untere Teil des Gehäuses als Staubbunker ausgebildet ist.
  14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus einem Stahlmantel und einer feuerfesten Innenauskleidung besteht.
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