FI97279C - Laitteisto märkään sähkösuodattimeen - Google Patents

Description

97279

Laitteisto märkään sähkösuodattimeen Tämän keksinnön kohteena on laitteisto kosteiden ja pölypitoisten kaasujen puhdistukseen märällä sähkösuodat-5 timella, jossa mainittu märkä sähkösuodatinlaitteisto käsittää sähkösuodattimen saostusyksikköön integroidun lauhdutuslaitteiston, ja jossa emissioelektrodit on sijoitettu lauhdutuslaitteiston läpi ulottuvien kokoojaelekt-rodien sisään ja jossa kaasu virtaa kokoojaelektrodien 10 läpi.

Sähkösuodattimia käytetään esimerkiksi rikkihapon valmistusprosessissa, metallien sulatusprosesseissa ja hiilen- ja jätteenpolttolaitoksissa syntyvien pölypitoisten kaasujen puhdistukseen.

15 Kun kosteissa ja pölypitoisissa kaasuissa on tietty kosteuspitoisuus, sähkösuodattimena suositellaan käytettävän niinsanottua märkää sähkösuodatinta. Valitettavasti kosteat kylläiset kaasut aiheuttavat korroosio-ongelmia.

Tapauksissa, missä märkää sähkösuodatinta käytetään 20 esimerkiksi kosteiden prosessikaasujen ja Cl' ,F' ,S02, S03, ja muita erittäin syövyttäviä komponentteja sisältävien polttokaasujen käsittelyyn, on tähän asti ollut välttämätöntä valmistaa erityisesti korroosiolle alttiit osat lyijy- tai muovimateriaaleista. Näiden materiaalien on todet-; 25 tu olevan monissa tapauksissa korroosion kannalta tyydyt täviä, vaikkakin ne valitettavasti asettavat selviä rajoituksia tai monissa tapauksissa ovat erittäin sopimattomia saostajan toimintaa määräävien piirteiden ja ominaisuuksien kannalta.

30 Halkeamien muodostuminen on eräs lyijy- ja muovima teriaalien käytöstä aiheutuva ongelma, vaikkakin myös muita ongelmia ilmenee. Toisena esimerkkinä on se, että muovista valmistettujen suodattimien osien pinta on vettä hylkivä (hydrofobinen), mikä estää tasaisesti jakautuneen 35 nestefilmin muodostumisen esimerkiksi kokoojaelektrodeil- le.

97279 2

Toiminnalliselta kannalta teräksellä on selviä etuja. Teräsrakenteet ovat kulutusta kestäviä, mitoiltaan muuttumattomia ja niitä voidaan helposti valvoa ja tutkia. Lisäksi materiaalilla on hyvät sähköiset ominaisuudet ja 5 hydrofiiliset pintaominaisuudet, siis ominaisuudet, jotka ovat ratkaisevia esimerkiksi märän sähkösuodattimen toiminnan kannalta.

Runsaasti seostettujen ruostumattomien teräslaatu-jen käyttöä esimerkiksi märissä sähkösuodattimissa rajoit-10 taa se, missä määrin teräs kestää kostean kaasun ja kohon neen lämpötilan aiheuttamia ongelmallisia toimintaolosuhteita syöpymättä liian nopeasti. Korroosionkestävyyttä voidaan parantaa valitsemalla tiettyjä ruostumattoman teräksen seoksia, jotka sisältävät runsaasti seosaineita. 15 Kuitenkin tällaiset runsaasti seostetut teräslaadut ovat myös alttiita korroosiolle, ja monissa tapauksissa liian alttiita, kun kylläisen höyryn lämpötila alkaa lähestyä esimerkiksi 40 - 60 °C.

Jotta teräkselle voidaan luoda parempi korroosio-20 ympäristö, on erityisen soveliasta yhdistää lauhdutin säh kösuodattimen varsinaiseen saostusyksikköön. Erillisen laitteen hankkiminen kaasun jäähdyttämiseen ennen sen saapumista mainittuun sähkösuodattimen erotusyksikköön muodostaa taloudelliselta kannalta katsottuna huomattavasti . 25 kalliimman ratkaisun.

«

Valitettavasti vakavia korroosio-ongelmia on havaittu myös lauhdutuslaitteistolla varustettujen märkien sähkösuodattimien yhteydessä, koska kuumien kaasujen jäähdytyksen epätasaisuuden seurauksena kokoojaelektrodien 30 sisäpinta, joka on emissioelektrodien ympärillä ja voi olla esimerkiksi onton putken muotoinen, ottaa vastaan sähkösuodattimelle puhdistettavaksi menevästä kosteasta kaasusta tiivistyvän nesteen.

Esiteltävän keksinnön tarkoitus on tarjota yksin-35 kertainen ja käyttökelpoinen järjestely, jolla märkään il i ii-ittfi m H : 97279 3 sähkösuodattimeen yhdistetyllä lauhdutuslaitteistolla saadaan aikaan kaasun tasainen jäähtyminen. Lisäksi on tarkoitus tarjota järjestely, joka mahdollistaa runsaasti seostettujen teräslaatujen käytön erityisesti syövyttävil-5 le olosuhteille alttiissa rakenteissa vähentämällä syöpy- misastetta ja/tai järjestely, joka mahdollistaa halvempien eli vähemmän seostettujen teräslaatujen käytön. Edellä mainitut päämäärät saavutetaan keksinnön mukaisella laitteistolla, jolle on tunnusomaista, että jakoputkia on si-10 joitettu sekä saostusyksikön ylä- että alapäähän kokooja- elektrodien väliselle alueelle, joiden kokoojaelektrodien sisäpinnat ovat käytössä altistuneita voimakkaasti syövyttäville komponenteille, varmistamaan jäähdytysnesteen tasaisen jakautumisen kokoojaelektrodien ulkopintoja pitkin, 15 jolloin syöpymisnopeus kokoojaelektrodien sisäpinnoilla olennaisesti pienenee.

Keksitty järjestely tarjoaa täten taloudelliselta kannalta merkittävän edun, koska järjestely pidentää säh-kösuodattimen teknistä ikää, kun esimerkiksi emissioelekt-20 rodeja ympäröivät kokoojaelektrodit ovat putkimaisia ja valmistettu tietystä seostetusta teräslaadusta. Kyseinen järjestely tarjoaa myös toisen taloudellisen edun, sisältäen mahdollisuuden valita kokoojaelektrodien valmistukseen vähemmän seostettu teräslaatu ja silti saavuttaa hyvä 25 korroosionkesto ja pidentää kokoojaelektrodien teknistä käyttöikää. Kyseinen järjestely mahdollistaa tehokkaan puhdistuksen hyvin ongelmallisille kaasuille, joita ei muuten voitaisi käsitellä teräsrakenteilla tarvitsematta käyttää lyijy- tai muovimateriaaleja niihin liittyvine 30 haittapuolineen.

Keksintöä kuvaillaan nyt yksityiskohtaisemmin viitaten samalla esimerkkirakenteisiin liitteiden mukaisissa kuvissa, joissa kuvio 1 on osittain läpinäkyvä perspektiivikuva sähkösuodattimesta, joka on tarkoitettu kosteiden 35 kaasujen puhdistukseen, ollen siis niinsanottu märkä säh- 4 97279 kösuodatin, johon on liitetty kiinteästi lauhdutuslait-teisto; kuvio 2 on kaaviomainen pystyleikkaus märästä säh-kösuodattimesta, johon on liitetty kuvailtava laitteisto; kuvio 3 on läpileikkauskuva kuvion 2 laitteistosta linjal-5 ta III-III mainitussa kuvassa; kuvio 4 on läpileikkauskuva kuvion 2 laitteistosta linjalta IV-IV mainitussa kuviossa; ja kuvio 5 on suurennettu näkymä lohkosta V kuviossa 2.

Kuvio 1 esittää sähkösuodatinta muodossa, jossa märkä sähkösuodatin on varustettu lauhdutinyksiköllä. Ku-10 vailtu märkä sähkösuodatin 1 sisältää korkeajännitelähteen 2 ja eristeet 3, joista roikkuu useita emissioelektrodeja sisältävä kehikko. Jokaista emissioelektrodia 4 ympäröi putkenomainen kokoojaelektrodi 5. Jännitelähde 2 synnyttää potentiaalieron emissioelektrodien 4 ja kokoojaelektrodien 15 5 välille luoden näin sähkökentän mainittujen elektrodien välille alueelle 6. Kosteutta ja pölyä sisältävä kaasu virtaa alueen 6 läpi ja pöly- ja kosteushiukkaset saostuvat sähkökentän vaikutuksesta kokoojaelektrodien 5 sisäpinnalle, siis putkien sisäpinnalle niin, että kaasu on 20 oleellisesti puhdistunut kosteudesta ja pölyhiukkasista poistuessaan pölysaostajasta. Kosteutta ja pölyä sisältävän kaasun virtausta märässä sähkösuodattimessa 1 kuvataan nuolella 8, kun taas suodattimesta poistuvaa puhdasta kaasua kuvataan nuolella 9.

25 Kuten aikaisemmin mainittiin, kosteutta ja pölyä sisältävät kaasut virtaavat putkenomaisten kokooj aelektrodien läpi, ja kokoojaelektrodien ja emissioelektrodien välille syntyvä potentiaaliero, mieluummin tasavirtajännite, saa aikaan hehkuvan ja räiskähtelevän purkauksen näin-30 ollen pannen liikkeelle kaasun kuljettamien yksittäisten kosteus- ja pölypartikkeleiden mahdollisimman tehokkaan erottumisen ja täten mahdollisimman tehokkaan kaasun puhdistuksen keräten kosteus- ja pölypartikkelit putkien 5 sisäpinnalle ja pudottaen partikkelit suodattimesta alas-35 päin nuolen 10 suuntaan.

97279 5

Viitattaessa kuvion 2 komponentteihin käytetään samoja viittauksia kuin kuviossa 1.

Kyseisen keksinnön yhteydessä märän sähkösuodatti-men saostusyksikkö tai erotusyksikkö 20 käsittää lauhdu-5 tinlaitteiston 21, jossa on lämmönsiirtoaineen 23 syöttö- putki 22, mainitun lämmönsiirtoaineen ollessa mieluimmin nestemäistä ainetta, esimerkiksi vettä. Lauhdutinlaitteis-to 21 käsittää myös lämmönsiirtoaineen poistoputken 24. Lauhdutuslaitteisto 21 on ulkoapäin rajattu metallisilla 10 kuorilevyillä 25, pohjalevyllä 26 ja kansilevyllä 27. Poh- jalevy 26 ja kansilevy 27 ovat rei'itettyja putkenomaisten kokoojaelektrodien 5 asennusta varten ja ovat varustettu kytkennällä, joka varmistaa lämmönsiirtoaineen vuotamatto-muuden, siis putkien 5 ja levyjen 26 ja 27 välillä on hit-15 siliitos. Siis kuten kuvioissa 2 - 4 on osoitettu, kiertä vä lämmönsiirtoaine 23 täyttää putkien 5 ja jäähdyttäjän ulkokuoren välisen tilan, kyseisen ulkokuoren muodostuessa kuorilevyistä 25, pohjalevystä 26 ja kansilevystä 27.

Vetotangot 30 on mieluimmin sijoitettava kuorilevy-20 jen 25 väliin mekaanisen lujuuden vuoksi.

Keksitty saostusyksikkö 20 käsittää täten kokooja-elektrodit 5, emissioelektrodit 4, jotka on sijoitettu keskelle samalle akselille mainittujen kokoojaelektrodien sisälle ja lauhdutuslaitteiston 21.

; 25 Koska muunmuassa polttokaasuissa olevat happo- ja ionipitoiset aerosolit saostuvat putkenomaisten kokooja-elektrodien 5 sisäpinnalle, on usein välttämätöntä rakentaa putkenomaiset kokoojaelektrodit kalliista, runsaasti seostetusta teräksestä tai vielä paremmin korroosiota kes-30 tävästä materiaalista ja näin ollen päädytään suhteellisen korkeisiin kustannuksiin verrattaessa märkään sähkösuodat-timeen 1. Yllämainittujen putkien 5 ulkoinen jäähdytys alentaa putkien lämpötilaa ja lisää kondensoitumista putkien sisäpinnalle. Tämä aiheuttaa putkien 5 syöpymisnopeu-35 den pienenemisen putkien sisäpinnalle kondensoituvan kor- 6 97279 roosiota estävän kerroksen muodostumisen seurauksena. Kyseisen keksinnön mukaan voidaan erikoisjärjestelyllä saada kaikille putkenomaisille kokoojaelektrodeille yhtenäinen jäähdytys. Kyseinen järjestely mahdollistaa saostajan 20 5 kaikille putkille 5, jotka ympäröivät elektrodeja, yhte näisen jäähdytyksen. Tämä saavutetaan muotoilukeinoin, esimerkiksi varustamalla saostusyksikön 20 ylä- ja alaosa runsaalla määrällä jakoputkia 50 ja 60.

Ymmärrettävästi jakoputkien 50 ja 60 lukumäärä 10 riippuu kokoojaelektrodien 5 lukumäärästä ja esimerkkira- kenteissa, kuviot 2 - 5, kolme tällaista jakoputkea on sekä saostusyksikön ylä- että alaosassa.

Kuten kuviosta 4 nähdään, syöttöjakoputket 50 on sijoitettu saostusyksikön 20 alaosaan ja ne on mieluimmin 15 kytketty rinnakkain, niin että jäähdytysväliaine, joka syötetään yhteestä 22 jakautuu rinnakkain kaikkiin syöttö-jakoputkiin 50 jakokanavan 51 kautta. Syöttöjakoputket ovat vapaista päistään 52 suljetut tai sinetöidyt ja yläpuoliltaan varustetut useilla väliaineen poistoaukoilla 20 53.

Poistojakoputket 60 on esitetty kuviossa 3. Putkien 60 vapaat päät 62 on suljettu tai sinetöity ja vastaavien putkien alapinnalla on tasaisesti jakautuneina useita syöttöaukkoja 63. Poistojakoputket 60 ovat yhteydessä ka-25 navan 61 kautta, joka taas on yhteydessä jäähdytysväli- « aineen poistoyhteen 24 kanssa.

Ymmärrettävästi syöttöyhde 22 ja poistoyhde 24 ovat yhteydessä ulkoiseen jäähdytyskiertoon siten, että kokoo-jaelektrodien 5 vastaanottama lämpöenergia saadaan talteen 30 ja käytetään johonkin hyödylliseen tarkoitukseen.

Suurennetusta kuviosta 5 nähdään, että jakoputket 60 ovat suljettuja tai sinetöityjä toisesta päästään 62. Tätä voidaan tietysti soveltaa sekä syöttöjakoputkiin 50 että poistojakoputkiin 60.

35 97279 7

Ymmärrettävästi jakoputkien 50 ja 60 lukumäärä voi vaihdella samoin kuin aukkojen 53 ja 63 mitat voivat vaihdella vastaavien putkien pituuden mukaan siten, että putkissa tapahtuvat painehäviöt voidaan kompensoida ja että 5 neste saapuu ja poistuu tasaisesti putkien koko pituudel la. Stabiilisuussyistä putkien 50 ja 60 suljetut tai sinetöidyt päät voidaan kiinnittää ympäristöönsä sopivalla tavalla.

Erityinen etu saavutetaan, kun nesteen syöttöyhde 10 22 sijoitetaan gaostusyksikön alaosaan ja nesteen poisto- yhde 24 kyseisen yksikön yläosaan, koska näin päästään yhteistoimintaan lämmönsiirtoväliaineen liikkeiden avulla.

On kuitenkin ymmärrettävissä, että tämän keksinnön piiriin kuuluu myös syöttöyhteen 22 ja poistoyhteen 24 paikkojen 15 vaihtaminen keskenään.

On myös ymmärrettävissä, että reiät tai aukot 53 ja 63, jotka on sijoitettu jakoputkiin 50 ja 60 voidaan suunnata vastavuoroisesti eri suuntiin väliaineen optimaalisen jakauman saavuttamiseksi lauhdutuslaitteistossa 21.

20 Väliaineen jakautumisen paremmalla tasaisuudella saavutetaan kyseisen keksinnön yhteydessä toissijaisena vaikutuksena parantunut energian saanto.

Kyseinen järjestely siis tarjoaa erittäin tehokkaan ja tasaisen jäähdytyksen kaikille kokoojaelektrodeille 5, . 25 mikä edelläesitetyn mukaan saa kokoojaelektrodeilla aikaan huomattavasti alemman korroosioasteen tuloksena kyseisten elektrodien sisäpinnalle muodostuvasta kondensaatista. Yhteydessä tämän kanssa märän sähkösuodattimen käyttöikää voidaan pidentää ja/tai kokoojaelektrodit voidaan valmis-30 taa halvemmasta teräksestä sisältäen vähemmän seosaineita ' ; kuin aiemmin oli mahdollista.

Esimerkiksi lauhdutuslaitteiston 21 uloimmat kuori-levyt 25 voidaan valmistaa seostamattomasta teräslevystä.

Seuraavat ei-rajoittavat esimerkit voidaan mainita 35 kuvaamaan paremmin kyseisen keksinnön etuja: 97279 8

Esimerkiksi vastavirtapesutornissa muodostuvat ae-rosolipisarat saapuessaan myötävirtaan märkään sähkösuo-dattimeen omaavat usein erittäin suuria pitoisuuksia esimerkiksi h2S04. Toisaalta nesteen määrä/H2S04 aerosolissa on 5 pieni. Oletetaan sen yltävän 1 g/Nm3 asti.

Oletetaan, että märkä sähkösaostaja käsittelee noin 20 000 Nm3 kaasua tunnissa. Tämä merkitsee 20 000 x 0,001 * 20 kg nestettä sisältäen sanokaamme 35 % H2S04, joka kerääntyy putkenomaisten kokoojaelektrodien sisäpinnalle 10 tunnissa.

Kaasun jäähtyessä vesihöyry kondensoituu suodatin-yksikön jäähdytyspinnoille/seinille. Normaalisti saostuksessa vesihöyryn määrä on välillä 500 - 1 500 1/h.

Oletetaan, että kaasun kyllästyslämpötila on 60 °C 15 ja että 1 000 litraa kaasua lauhtuu joka tunti.

Rikkihappo (20 kg x 0,35 = 70 kg) laimennetaan näinollen ylimääräiseen 1 000 litraan vettä.

Todellinen rikkihappopitoisuus putoaa täten 35 %:sta 7 kg/1 013 kg = noin 0,7 %.

20 Tämä lauhdutus/kondensointiprosessi tarkoittaa, että kokoojaelektrodien sisältämän teräksen toimintapiste muuttuu, osaltaan teräksen matalan lämpötilan ja osaltaan ratkaisevasti muuttuneen happopitoisuuden vuoksi näinollen alentaen teräksen korroosionopeutta.

. 25 Ylläolevan kuvauksen perusteella on ymmärrettävää, että ne keinot, jotka tämä kokoojaelektrodien jäähdytyksen tasaisuuteen ja tehokkuuteen vaikuttava keksintö tarjoaa, tuovat erittäin tärkeitä etuja ja että näiden keinojen rakenne on helposti sovellettavissa saostusyksikön raken-30 teeseen ja että kyseiset keinot eivät ole riippuvaisia läsnäolevien kokoojaelektrodien lukumäärästä tai niiden muodosta tai rakenteesta.

Niissä tapauksissa, kun on suositeltavampaa valmistaa ulkomuodoltaan tai poikkileikkaukseltaan pyöreä saos-35 tusyksikkö 20, jossa lauhdutuslaitteiston 21 kuorilevyt 25

i· ia J Bill! 1:1 I

97279 9 on periaatteessa korvattu suhteellisen suurella putkella, suositellaan ainakin joidenkin jakoputkista 50, 60 olevan kaarella kytketty yllämainittuun pyöreään ulkopintaan.

Tämä keksintö ei ole kuitenkaan rajoittunut kuvail-5 tuihin ja kuvattuihin rakenteisiin, vaan muutoksia ja muunnelmia voidaan tehdä seuraavien patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (3)

10 97279

1. Laitteisto kosteiden ja pölypitoisten kaasujen puhdistukseen märällä sähkösuodattimella (1), jossa mai- 5 nittu märkä sähkösuodatinlaitteisto (1) käsittää säh- kösuodattimen saostusyksikköön (20) integroidun lauhdutus-laitteiston (21), ja jossa emissioelektrodit (4) on sijoitettu lauhdutuslaitteiston (21) läpi ulottuvien kokooja-elektrodien (5) sisään ja jossa kaasu virtaa kokoojaelekt-10 rodien (5) läpi, tunnettu siitä, että jakoputkia (50, 60) on sijoitettu sekä saostusyksikön (20) ylä- että alapäähän kokoojaelektrodien (5) väliselle alueelle, joiden kokoojaelektrodien sisäpinnat ovat käytössä altistuneita voimakkaasti syövyttäville komponenteille, varmis-15 tamaan jäähdytysnesteen tasaisen jakautumisen kokooja- elektrodien ulkopintoja pitkin, jolloin syöpymisnopeus kokoojaelektrodien sisäpinnoilla olennaisesti pienenee.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että jakoputkissa (50, 60) on usei- 20 ta aukkoja (53, 63) pitkin putken pituutta.

3. Patenttivaatimusten 1 tai 2 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että jakoputket (50, 60) ovat suljettuja tai sinetöityjä toisesta päästään (52, 62). • 97279 11