FI105259B - Sähkösuodatin - Google Patents

Description

105259 Sähkösuodatin

Keksinnön tausta

Keksinnön kohteena on sähkösuodatin, jossa on emissio- ja ero-tusjärjestelmät, jotka on tarkoitettu erottamaan hiukkasia sähkösuodattimen 5 läpi vihaavasta, hiukkasia sisältävästä, kaasumuodossa olevasta väliaineesta, ja suodatinkammio, joka ympäröi emissio- ja erotusjärjestelmiä ja niiden oheislaitteita, ja jolla suodatinkammiolla on kattorakenne, pohjarakenne ja seinärakenne, joka on lämpöeristetty ja suojapelliietty.

Sähkösuodattimen emissiojärjestelmä muodostuu negatiivisesti valo ratuista emissioelektrodeista sekä nollapositiossa olevista erotuselektrodeista tai maalevyistä (erotusjärjestelmä ts. toimii positiivisena poolina). Puhdistettava kaasu johdetaan sähkösuodattimen läpi, jolloin kaasu kulkeutuu positiivisesti ja negatiivisesti varattujen elektrodien välissä. Koska positiivisesti ja negatiivisesti varattujen elektrodien välissä on tavallisesti noin 100 kV:n jännitys, 15 aikaansaa tämä jännitys koronapurkauksia elektrodien välissä. Nämä korona-purkaukset johtavat siihen, että hiukkaset, kun ne kaasuun sekoitettuina vir-taavat tällaisen koronapurkauksen läpi, varautuvat valtaosin negatiivisesti ja tarttuvat positiivisesti varattuihin levyihin, positiiviset hiukkaset taas tarttuvat emissionelektrodeihin. Ravistuslaitteistot pitävät molemmat järjestelmät puh-20 taina, jolloin epäpuhtaudet putoavat sähkösuo- dattimen alaosaan.

Erilaisia sähkösuodatinsovelluksia käytetään esimerkiksi voimalaitoksissa, sellutehtaissa sekä erilaisissa metallurgiaprosesseissa, joissa sähkösuodattimen tarkoitus on erottaa hiukkasia sen läpi johdetuista kuumista . savukaasuista. Savukaasun lämpötila on tällaisissa käyttöympäristöissä taval- 25 lisesti noin 150 - 200 °C ja paine sähkösuodattimessa voi olla esimerkiksi noin ±5000 Pa.

Koska sähkösuodatin on tavallisesti varsin suurikokoinen laite, sen rakentamiseen kuluu paljon rakennusmateriaalia. Tästä syystä tällaisten säh-kösuodattimien suodatinkammiot on perinteisesti rakennettu tavallisesta ra-30 kenneteräksestä (esimerkiksi Fe 37B).

Ongelmana rakenneteräksestä valmistetuissa sähkösuodattimien suodatinkammioissa on korroosio. Savukaasut sisältävät nimittäin mm rikkiä (S) ja lipeää (NaOH), jotka tunnetusti ovat korroosiota aiheuttavia aineita.

Nämä mainitut korroosiota aiheuttavat aineet eivät kuitenkaan ai-35 heuta korroosiota niin kauan kun lämpötila on riittävän korkea, mutta kun ns. korroosion kastepiste alittuu, mikä usein tapahtuu sähkösuodattimen suoda- 105259 2 tinkammion alaosassa, jossa lämpötila on paljon alhaisempi kuin sähkösuo-dattimen suodatinkammion yläosassa, aiheuttavat nämä aineet korroosiota. Lämpötila sähkösuodattimen suodatinkammion yläpuolisissa osissa saattaa olla sama kuin sähkösuodattimen läpi johdetun kaasun lämpötila, esimerkiksi 5 +180 °C, kun taas lämpötila sähkösuodattimen suodatinkammion alaosassa saattaa olla lähellä happokastepistettä.

Sähkösuodattimen suodatinkammion alaosaan, jossa lämpötila on lähellä mainittua korroosion kastepistettä, putoaa savukaasusta erotettuja hiukkasia, eli siellä on myös suhteessa enemmän korroosiota aiheuttavia ai-10 neita.

Tätä ongelmaa voisi ratkaista rakentamalla sähkösuodattimen suo-datinkammio kokonaan esimerkiksi haponkestävästä teräksestä, mutta tämä olisi erittäin kallis ratkaisu.

Paljon halvempi ratkaisu on tehdä sähkösuodattimen suodatin-15 kammion pohjarakenne betonista ja tehdä suodatinkammion seinärakenne tavallisesta rakenneteräksestä.

Tällainen ratkaisu johtaa kuitenkin toisenlaiseen ongelmaan. Sähkösuodattimen suodatinkammion betonipohjarakenteen seinäpaksuus on luokkaa 300 - 400 mm ja teräksestä valmistetun seinärakenteen paksuus on 20 vastaavasti noin 5 mm. Teräksellä ja betonilla on tunnetusti suunnilleen sama lämpölaajenemiskerroin (11 x 10"6 K"1), mutta koska teräksestä valmistettu seinärakenne on massaltaan paljon pienempi kuin betoninen pohjarakenne, niin teräksinen seinärakenne lämpenee paljon nopeammin kuin betonista valmistettu pohjarakenne, josta johtuen teräksestä valmistetun seinärakenteen läm-25 pölaajentuminen tapahtuu paljon nopeammin kuin betonipohjan lämpölaajen-tuminen. Esimerkiksi käynnistettäessä sähkösuodatinta saattaa sen lämpötila vastata ulkoilman lämpötilaa. Käynnistyksen jälkeen johdetaan sähkösuodattimen läpi savukaasua, jonka lämpötila on 140 - 200 °C, esimerkiksi +180 °C. Tämä aikaansaa nopeasti lämpötilaeron sähkösuodattimen suodatinkammion 30 seinärakenteen ja suodatinkammion pohjarakenteen välillä, joka voi olla jopa ' 100 °C tai enemmän. Vastaavasti teräksestä valmistettu seinärakenne kutistuu paljon nopeammin kuin betonista valmistettu pohjarakenne alasajotilanteessa.

Tämä lämpölaajeneminen ja vastaavasti -kutistuminen aikaansaa jännityksiä betonialaosan ja teräksisen seinärakenteen välisessä liitoksessa, 35 jotka saattavat johtaa siihen, että mainittu liitos murtuu. Esimerkiksi 15 metriä pitkä teräsrakenteinen seinärakenne saattaa pidentyä 15-30 mm kun lämpö- v 3 105259 tila sähkösuodattimessa nousee 140 - 200 °C:seen ilman, että betonista valmistettu pohjarakenne pitenee juuri ollenkaan.

Keksinnön lyhyt selostus

Keksinnön tavoitteena on siten kehittää sähkösuodatin, joka ratkai-5 see yllä mainitut ongelmat.

Keksinnön tavoitteet saavutetaan sähkösuodattimella, jolle on tunnusomaista se, että pohjarakenne on valmistettu betonista ja että siinä on ainakin yksi pohjakaukalo tai suppilo erotettuja hiukkasia varten, että seinärakenne on valmistettu teräksestä ja että se on liitetty pohjarakenteeseen oleelli-10 sesti jäykällä liitoksella, ja että seinärakenne on jäykkää liitosta lukuunottamatta tehty sellaiseksi, että se sallii lämpölaajenemisia ja lämpökutistumisia.

Keksinnön mukaisen sähkösuodattimen edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.

Keksintö perustuu siihen, että tehdään betonisen pohjarakenteen ja 15 teräksestä valmistetun seinärakenteen väliin jäykkä liitos. Jäykällä liitoksella tarkoitetaan tässä yhteydessä sitä, että tehdään liitos sellaiseksi, että teräksestä valmistettu seinärakenne ei voi liikkua betonista valmistetun pohjarakenteen suhteen liitoksen kohdalla. Teräksestä valmistetusta seinärakenteesta tehdään sitävastoin sellainen, että se jäykkää liitosta lukuunottamatta sallii 20 lämpölaajentumisia ja -kutistumisia.

Seinärakenteesta tehdään edullisesti sellainen, että ohjataan seinä-rakenteen lämpölaajeneminen tai -kutistuminen haluttuun suuntaan.

Keksinnön mukaisen sähkösuodattimen etuna on se, että se voi-,i: daan rakentaa halvasta rakennusaineesta eli betonista ja rakenneteräksestä.

25 Kuvioiden lyhyt selostus

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista kuvio 1 esittää sähkösuodatinta ’’riisuttuna” ilman lämpöeristeitä ja * , suojapellitystä, 30 kuvio 2 esittää seinärakennetta leikkauskuvana, . kuvio 3 esittää detaljikuvan seinärakenteen ja pohjarakenteen väli sestä liitoksesta, kuvio 4 esittää seinäelementin alaosaa, kuvio 5 esittää kuvion 4 mukaista seinäelementin alaosaa sivulta ·' 35 katsottuna, ja , 105259 4

Kuvio 6 esittää kuvion 4 mukaista seinäelementin alaosaa alhaalta katsottuna.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Kuviossa 1 on esitetty keksinnön mukaista sähkösuodatinta 5 ’’riisuttuna” ilman lämpöeristyksiä, jossa sähkösuodattimessa on emissio- ja erotusjärjestelmät (ei esitetty), jotka on tarkoitettu erottamaan hiukkasia säh-kösuodattimen läpi viilaavasta, hiukkasia sisältävästä, kaasumuodossa olevasta väliaineesta. Sähkösuodattimen toimintaperiaate on sinänsä tunnettu, eikä sitä esitetä tässä yhteydessä tarkemmin.

10 Sähkösuodattimella on suodatinkammio 1, joka ympäröi erotus- ja emissiojärjestelmiä ja niiden oheislaitteita (ei esitetty).

Suodatinkammiolla 1 on kattorakenne 2, pohjarakenne 3 ja seinä-rakenne 4. Seinärakenne 4 on lämpöeristetty ja suojapellitetty seinärakenteen 4 ulkopuolella olevalla eristyksellä (ei esitetty) ja sen peittävällä suojapellityk-15 sellä (ei esitetty). Eristys voi esimerkiksi olla 200 - 300 mm paksu kivivillaker-ros.

Keksinnön mukaisen sähkösuodattimen suodatinkammion 1 pohjarakenne 3 on valmistettu betonista ja siinä on ainakin yksi kaukalo tai suppilo 5 erotettuja hiukkasia varten. Koska hiukkaset putoavat betonista tehtyyn kau-20 kaloon tai suppiloon 5, ne eivät aiheuta korroosiota siellä.

Keksinnön mukaisen sähkösuodattimen suodatinkammion 1 seinä-rakenne 4 on valmistettu rakenneteräksestä ja se on liitetty pohjarakenteeseen 3 oleellisesti jäykällä liitoksella 6. Jäykällä liitoksella 6 tarkoitetaan tässä yhteydessä sitä, että seinärakenne 4 on liitetty pohjarakenteeseen 3 siten, että 25 seinärakenne 4 ja pohjarakenne 3 eivät jäykän liitoksen 6 kohdalla voi liikkua toistensa suhteen lämpötilanmuutosten seurauksena.

Keksinnön mukaisen sähkösuodattimen suodatinkammion 1 seinä-rakenne 4 on jäykkää liitosta 6 lukuunottamatta tehty sellaiseksi, että se sallii lämpötilalaajenemisia ja -kutistumisia.

30 Kuviossa 1, jossa on esitetty keksinnön mukaisen sähkösuodatti men suodatinkammiota 1 ilman lämpöeristystä, muodostuu seinärakenne 4 ainakin osittain pystytolpista 7, joiden väliin on kiinnitetty seinäelementtejä 8. *

Kuvioissa 1 esitetyllä sähkösuodattimen suodatinkammion 1 seinärakenteella 4 on kaksi sivuseinää 9. Kuviossa 1 näkyy yksi sivuseinistä 9, toi-35 nen on sähkösuodattimen toisella puolella. Kuvioissa 1 nämä sivuseinät 9 5 105259 muodostuvat neljästä pystytolpasta 7, joiden väliin on kiinnitetty kolme seinä-elementtiä 8.

Kuviossa 2 on esitetty osa seinärakenteesta 4, joka muodostuu pystytolpista 7, joiden väliin on kiinnitetty seinäelementtejä 8. Nämä pystytol-5 pat 7 on edullisesti kiinnitetty pohjarakenteeseen 3 oleellisesti jäykällä liitoksella 6. Jäykällä liitoksella tarkoitetaan tässä yhteydessä, että pystytolpat 7 on kiinnitetty pohjarakenteeseen 3 siten, että ne eivät jäykän liitoksen 6 kohdalla voi liikkua pohjarakenteen 3 suhteen. Pystytolppien 7 alapäät voivat esimerkiksi olla hitsatut pohjarakenteeseen 3 upotettuihin muurauslevyihin (ei esi-10 tetty).

Kuviossa 2 muodostuvat pystytolpat 7 l-palkeista, mutta vaihtoehtoisesti voi pystytolpat 7 olla muodotettu jonkin toisen poikkileikkausmuodon omaavasta profiilista.

Seinäelementteihin 8 on edullisesti kiinnitetty jäykistyselimet 10. 15 Kuvioissa nämä jäykistyselimet 10 muodostuvat U-profiileista, mutta vaihtoehtoisesti voi jäykistyselimet 10 olla muodotettu jonkin toisen poikkileikkaus-muodon omaavasta profiilista. Näiden jäykistyselimien 10 tarkoitus on toimia seinäelementtejä 8 jäykistävinä eliminä sähkösuodattimen suodatinkammiossa 1 olevaa painetta vastaan.

20 Kuten esimerkiksi kuviosta 2 näkyy, on seinäelementit 8 kiinnitetty pystytolppiin 7 kahden liitoslevyn 11 avulla. Kuten kuvioista 2 näkyy, on yksi liitoslevy 11 kiinnitetty ensimmäiseen pystytolppaan 7, toinen liitoslevy 11 on kiinnitetty mainitun ensimmäisen pystytolpan 7 vieressä olevaan toiseen pystytolppaan 7 ja seinäelementti 8 on kiinnitetty ensimmäisen liitoslevyn 11 ja 25 toisen liitoslevyn 11 väliin.

Liitoslevyt 11 on edullisesti kiinnitetty saumattomasti seinäelement-tiin 8, eli liitoslevyt 11 ja seinäelementti 8 on muodostettu samasta levyaihi-osta tai vastaavasta.

Kuten kuvioissa 2 on esitetty, liitoslevy 11 on edullisesti kiinnitetty .. 30 kulmaan seinäelementtiin 8 nähden. Kiinnittämällä liitoslevy 11 seinäelement- tiin 8 tällä tavalla kulmaan, voidaan lämpölaajentuminen ja vastaavasti -kutistuminen ohjata siten, että pystytolpat 7, jotka edullisesti on kiinnitetty jäykästi pohjarakenteeseen 3, eivät liiku toistensa suhteen kun seinäelementit 8 ja liitoslevyt 11 levenevät, ja vastaavasti kapenevat, lämpötilamuutoksista 35 johtuen. Toisin sanoen seinäelementit 8 ja liitoslevyt 11 voivat laajentua tai kutistua ilman, että pystytolppien 7 välinen etäisyys muuttuu.

• · 6 105259

Kun lämmöstä johtuen seinäelementti 8 levenee ja liitoslevy 11 levenee, johtaa se kuvion 2 mukaisessa rakenteessa siihen, että seinäelementti 8, joka pitenee, siirtyy hieman sisäänpäin sähkösuodattimen suodatinkammi-oon 1 (kuviossa 2 "ylöspäin”), koska liitoslevykin 11 levenee. Kun vastaavasti 5 seinäelementti 8 ja liitoslevy 11 kapenevat viilentyessään, siirtyy seinäelementti 8 hieman ulospäin (kuviossa 2 "alaspäin"), koska liitoslevy 11 kapenee. Molemmissa tapauksissa säilyy pystytolppien 7 välinen etäisyys tästä johtuen oleellisesti muuttumattomana.

Vaihtoehtoisesti voidaan seinäelementti 8 kiinnittää siten, että se 10 siirtyy ulospäin sähkösuodattimesta, kun sähkösuodatin lämpenee ja sisäänpäin, kun sähkösuodatin viilenee.

Kuvioissa 4 - 6 on esitetty sellainen ratkaisu, jossa liitoslevyn 11 alapää 12 on taivutettu. Tämän tarkoituksena on jäykistää sähkösuodattimen suodatinkammiota 1 mahdollista ylipainetta vastaan.

15 Kuviossa 3 on esitetty poikkileikkaus sisäseinärakenteen 4 ja poh jarakenteen 3 välisestä liitoksesta. Kuviossa 3 esitetyssä rakenteessa pohjarakenteeseen 3 on kiinnitetty profiili 13 ja seinäelementin 8 alareuna on hitsattu kiinni tähän profiiliin 13, eli kiinnitetty jäykästi profiiliin. Vaihtoehtoisesti voi seinäelementti 8 olla kiinnitetty pohjarakenteeseen 3 jollakin toisella liitos-20 menetelmällä.

Profiiliin 13 on kiinnitetty, esimerkiksi hitsattu kiinni, betoniankkurit 14, joiden avulla profiili on ankkuroitu pohjarakenteeseen 3.

Kgviossa 3 profiili 13 muodostuu L-profiilista, mutta vaihtoehtoisesti voi profiili olla muodotettu jonkin toisen poikkileikkausmuodon omaavasta pro-25 fiilistä. Kuviossa 3 on profiili 13 lisäksi edullisesti upotettu pohjarakenteeseen 3 sekä asetettu siten, että se muodostaa suodatinkammioon 1 sisäänpäin osoittavan yläreunan.

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritus-30 muodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (10)

1. Sähkösuodatin, jossa on emissio- ja erotusjärjestelmät, jotka on tarkoitettu erottamaan hiukkasia sähkösuodattimen läpi viilaavasta, hiukkasia sisältävästä, kaasumuo-5 dossa olevasta väliaineesta, ja suodatinkammio (1), joka ympäröi emissio- ja erotusjärjestelmiä ja niiden oheislaitteita, ja jolla suodatinkammiolla (1) on kattorakenne (2), pohjarakenne (3), ja 10 seinärakenne (4), joka on lämpöeristetty ja suojapellitetty, tunnettu siitä, että pohjarakenne (3) on valmistettu betonista tai vastaavasta ja että siinä on ainakin yksi kaukalo tai suppilo (5) erotettuja hiukkasia varten, että seinärakenne (4) on valmistettu teräksestä ja että se on liitetty 15 pohjarakenteeseen (3) oleellisesti jäykällä liitoksella (6), ja että seinärakenne (4) on jäykkää liitosta (6) lukuunottamatta tehty sellaiseksi, että se sallii lämpölaajenemisia ja -kutistumisia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sähkösuodatin, tunnettu siitä, että seinärakenne (4) ainakin osittain muodostuu pystytolpista (7), joiden 20 väliin on kiinnitetty seinäelementtejä (8).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sähkösuodatin, jossa seinärakenteella (4) on kaksi sivuseinää (9), tunnettu siitä, että sivuseinien (9) seinärakenne (4) muodostuu pystytolpista (7), joiden väliin on kiinnitetty sei-näelementtejä (8).

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen sähkösuodatin, tun nettu siitä, että pystytolpat (7) on kiinnitetty pohjarakenteeseen (3) oleellisesti jäykällä liitoksella (6).

5. Jonkin patenttivaatimuksen 2-4 mukainen sähkösuodatin, tunnettu siitä, että seinäelementit (8) on kiinnitetty pystytolppiin (7) aina- 30 kin yhden liitoslevyn (11) avulla, ja että liitoslevy (11) on kiinnitetty seinäele-mentin (8) ja pystytolpan (7) väliin.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen sähkösuodatin, tunnettu siitä, että liitoslevy (11) on kiinnitetty kulmaan seinäelementtiin (8) nähden.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen sähkösuodatin, t u n - 35. e 11 u siitä, että liitoslevy (11) on kiinnitetty saumattomasti seinäelementtiin (8). 8 105259

7 105259

8. Jonkin patenttivaatimuksen 2-7 mukainen sähkösuodatin, tunnettu siitä, että seinäelementti (8) on kiinnitetty pohjarakenteeseen (3).

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen sähkösuodatin, tunnettu siitä, että pohjarakenteeseen (3) on kiinnitetty profiili (13) tai vastaava ja että 5 seinäelementti (8) on kiinnitetty profiiliin (13).

10. Patenttivaatimuksen 5 mukainen sähkösuodatin, tunnettu siitä, että liitoslevyjen (11) alareuna on taivutettu. * • 9 105259