JP5553895B2 - Electrostatic filter - Google Patents
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Description
本発明は、請求項1の上位概念部に記載の形式の静電フィルタ(Elektrofilter)、すなわち少なくともほぼ円形の横断面の区分を備えたハウジングが設けられており、該区分が、粒子を案内するガス流を前記横断面に対して直角な長手方向に導通させるために働き、ハウジング内に多数の集塵プレートが配置されており、該集塵プレートが、互いに平行に向けられて、長手方向に延びる複数の通路を形成しており、該通路のうちの少なくとも幾つかの通路内に、それぞれ少なくとも1つの電極フレームが配置されており、該電極フレームが、細長い多数の電極を備えており、該電極に高電圧を印加することにより、ガス流内で案内された粒子が集塵プレート上に分離されるようになっている形式の静電フィルタに関する。 The invention provides an electrostatic filter of the type described in the superordinate concept of claim 1, ie a housing with at least a substantially circular cross section, which guides the particles. A number of dust collecting plates are arranged in the housing, and the dust collecting plates are directed parallel to each other in the longitudinal direction. A plurality of extending passages, each having at least one electrode frame disposed in at least some of the passages, the electrode frame comprising a plurality of elongated electrodes, The present invention relates to an electrostatic filter of a type in which particles guided in a gas flow are separated on a dust collecting plate by applying a high voltage to an electrode.
欧州特許出願公開第0252371号明細書には、静電気式の集塵器の形の静電フィルタが記載されている。この静電気式の集塵器では、粒子もしくはダストを含んだガス流が、平行な集塵プレートの間で、ほぼ円筒状のハウジング区分に案内される。平行に位置調整された集塵プレートの間には、長手方向に延びる複数の通路が設けられており、これらの通路内には、フレームに張設された放電極(Spruehelektrode)が配置されている。フレームに張設されたこのような放電極は、線材として形成されていて、温度変化時には相応する機械的な応力を受ける。短絡を生ぜしめる恐れのある電極線材の裂断可能性の他に、機械的な応力により、さらに電極フレームに歪みが生じる恐れがある。この歪みにより、高電圧を印加されている電極フレームの、隣接した集塵プレートに対する間隔が変えられてしまうという不都合も生じる。このような構造の静電フィルタの実際の運転においては、電極線材が裂断した場合に、保守に手間がかかるという理由からしばしば、裂断された個々の電極線材だけが取り除かれるので、このような静電フィルタの性能は、完全な保守が行われるまで、段階的に減じられることになる。 EP 0 252 371 describes an electrostatic filter in the form of an electrostatic dust collector. In this electrostatic precipitator, a gas stream containing particles or dust is guided between parallel dust collecting plates into a substantially cylindrical housing section. A plurality of passages extending in the longitudinal direction are provided between the dust collection plates aligned in parallel, and discharge electrodes (Spruehelektrode) stretched on the frame are disposed in these passages. . Such a discharge electrode stretched on the frame is formed as a wire and receives a corresponding mechanical stress when the temperature changes. In addition to the possibility of breaking the electrode wire that may cause a short circuit, the electrode frame may be further distorted by mechanical stress. This distortion also causes a disadvantage that the distance between the electrode frame to which a high voltage is applied and the adjacent dust collecting plate is changed. In the actual operation of the electrostatic filter having such a structure, when the electrode wire is broken, it is often the case that only the individual electrode wire that has been broken is removed because maintenance is troublesome. The performance of a simple electrostatic filter will be reduced in stages until complete maintenance is performed.
本発明の課題は、簡単な製造可能性を有すると同時に高い運転安全性および効率を有するような静電フィルタを提供することである。 The object of the present invention is to provide an electrostatic filter which has a simple manufacturability and at the same time a high operational safety and efficiency.
この課題は、本発明によれば、冒頭で述べた形式の静電フィルタにおいて、請求項1の特徴部に記載の特徴、すなわち前記電極が、電極フレームに設けられた支持ビームにのみ位置固定されていることにより解決される。 According to the present invention, according to the invention, in the electrostatic filter of the type mentioned at the outset, the features according to the features of claim 1, i.e. the electrodes are fixed only on the support beam provided on the electrode frame. Is solved.
電極フレームの支持ビームの1個所にのみ電極を位置固定することにより、電極の緊締もしくは張設が不要となるので、より大きな温度変化の場合にも、ひいては電極フレームの相応する機械的な膨張の場合にも、電極の損傷やフレームの歪みが回避される。本発明の特に有利な具体的構成では(ただしこれに限定されるものではない)では、電極が、支持ビームを起点として下方へも上方へも突出している。これにより、ほぼ円形の横断面を有するハウジング構造への適合を簡単に行うことができる。 By fixing the electrode only at one position of the support beam of the electrode frame, it is not necessary to tighten or tension the electrode, so that even in the case of a larger temperature change, the corresponding mechanical expansion of the electrode frame will eventually occur. In some cases, electrode damage and frame distortion are avoided. In a particularly advantageous embodiment of the invention (but not limited to this), the electrodes protrude downwards and upwards from the support beam. This makes it easy to adapt to a housing structure having a substantially circular cross section.
主要使用領域は、転炉ガスの除塵である。転炉の不連続的な運転形式に基づき、ガス浄化設備は、ダストを含んだ可燃性の転炉ガスと、軽度にしかダストを含有していない周辺空気とによって交互に貫流される。転炉の吹込み段階の間、発生した可燃性の転炉ガスはダスト分離の後にガス容器内に捕集される。静電フィルタの下流側に据え付けられた切換ステーションにより、不燃性の排空気を、煙道を介して環境へ変向させることが可能になる。吹込み休止中に転炉ガスと、酸素含有の排空気とが混合し合うと、爆発性のガス混合物が発生する恐れがある。このような爆発性のガス混合物は静電フィルタ内で着火して、爆発を招く恐れがある。このような爆発は、静電フィルタの分離能力を損なうダスト衝撃(Staubstoessen)を招く恐れがある。さらに、ダスト衝撃は転炉の運転を妨げる。なぜならば、ダスト衝撃は吹込みプロセスの中断を招く恐れがあるからである。したがって、本発明による静電フィルタは、その特徴の総和によってこのような使用領域のために特に適しており、このことは、円形のハウジング形状が特に好都合な通流を可能にすると同時に、静電フィルタ全体の良好な機械的強度を可能にするのでなおさらである。 The main use area is dust removal of converter gas. Based on the discontinuous mode of operation of the converter, the gas purification plant is alternately flowed by combustible converter gas containing dust and ambient air containing only light dust. During the converter blowing stage, the generated combustible converter gas is collected in a gas container after dust separation. A switching station installed downstream of the electrostatic filter allows non-combustible exhaust air to be diverted to the environment through the flue. If the converter gas and the oxygen-containing exhaust air are mixed with each other during the suspension of blowing, an explosive gas mixture may be generated. Such explosive gas mixtures may ignite in the electrostatic filter and cause an explosion. Such an explosion can lead to dust impacts that impair the separation capability of the electrostatic filter. In addition, the dust impact hinders converter operation. This is because dust impact can cause interruption of the blowing process. The electrostatic filter according to the invention is therefore particularly suitable for such a use area due to the sum of its features, which means that the circular housing shape allows a particularly convenient flow while at the same time Even more so as it allows for good mechanical strength of the entire filter.
本発明の特に有利な実施態様では、前記電極が、少なくとも鉛直方向の向きで自己支持性を持って形状剛性的(剛性を高める形状)に形成されているので、電極の緊締もしくは張設を簡単に不要にすることができる。有利な具体的構成では(必ずしもこれに限定されるものではない)、前記電極が、たとえば自体公知の管形放電極として、四角形横断面を有する電極として、または十字形の横断面を有する電極として形成されていてよい。 In a particularly advantageous embodiment of the invention, the electrode is formed in a shape-rigidity (a shape that increases rigidity) with self-supporting properties at least in the vertical direction, so that it is easy to tighten or tension the electrode. Can be made unnecessary. In an advantageous embodiment (not necessarily limited to this), the electrode is, for example, a tube-shaped discharge electrode known per se, as an electrode having a square cross section or as an electrode having a cross-shaped cross section. It may be formed.
一般に有利には、電極フレームが、支持ビームの他に、少なくとも1つの別の補剛ビームを有しており、これにより電極フレームは一層良好な支持を得る。特に有利な具体的構成では、補剛ビームに前記電極が案内されており、ただしこの場合、電極は補剛ビームに位置固定には取り付けられていない。これにより、電極がその長さにわたり、大きな熱応力の際に機械的な応力を生ぜしめる複数点の位置固定部を有することなしに、電極の過剰揺動または機械的な歪みを回避することができる。 In general, it is advantageous if the electrode frame has at least one further stiffening beam in addition to the support beam, so that the electrode frame obtains better support. In a particularly advantageous embodiment, the electrode is guided in a stiffening beam, but in this case the electrode is not fixedly attached to the stiffening beam. This avoids over-swinging or mechanical distortion of the electrode without having multiple points of fixed position that cause mechanical stresses over the length of the electrode during large thermal stresses. it can.
一般に有利な実施態様では、円形の横断面のハウジング内に与えられた構成スペースを利用するために、電極フレームのうちの少なくとも幾つかの電極フレームが、ハウジングのほぼ円形の横断面におけるその位置に関連した、互いに異なる高さを有している。 In a generally advantageous embodiment, at least some of the electrode frames are located at their positions in the substantially circular cross section of the housing in order to take advantage of the configuration space provided in the housing of the circular cross section. There are different heights associated with each other.
簡単な手段でハウジングの幅を、電極と集塵プレートとで埋めるために利用するために、支持ビームが、高さ方向でそれぞれハウジングの上端部および下端部からの間隔として、ハウジング横断面の直径の少なくとも1/4、特に有利には少なくとも1/3に相当する間隔を有していると有利である。 In order to take advantage of the width of the housing by means of a simple means to fill with the electrode and the dust collecting plate, the support beam is spaced in the height direction from the upper and lower ends of the housing, respectively, as the diameter of the housing cross section. It is advantageous to have a distance corresponding to at least 1/4, particularly preferably at least 1/3.
一般に有利には、支持ビームが、電極フレームの槌打ちロッドとして形成されている。これにより、脱塵のための電極の打撃が簡単に可能となる。しかし、電極の本発明における支承に基づき、たいていは、槌打ちロッドの打撃を片側からのみ行うだけで十分となる。 In general, the support beam is preferably formed as a beating rod for the electrode frame. This makes it possible to easily hit the electrode for dust removal. However, on the basis of the support of the electrode according to the invention, it is usually sufficient to hit the hammered rod only from one side.
本発明による静電フィルタの単純でかつ有効な構成では、多数の電極フレームの支持ビームが、長手方向で相前後して配置された少なくとも2つの、特に正確に2つのクロスメンバ(横方向支持体)の間に延びていて、該クロスメンバによって保持されている。有利な改良形では、クロスメンバが、電気的な絶縁体を介してハウジング内に取り付けられている。この場合、クロスメンバは、それぞれハウジングの補強リングに懸吊されていると特に有利である。このような補強リングは特に円形の横断面を有する静電フィルタの構造において知られており、この場合、ハウジングの2つの補強リングの間には、複数の集塵プレートおよび複数の電極フレームのそれぞれ1つのフィールドが配置されている。 In a simple and effective arrangement of the electrostatic filter according to the invention, the support beams of a number of electrode frames have at least two, in particular exactly two cross members (transverse supports) arranged one after the other in the longitudinal direction. ) And is held by the cross member. In an advantageous refinement, the cross member is mounted in the housing via an electrical insulator. In this case, it is particularly advantageous if the cross members are each suspended on the reinforcing ring of the housing. Such a reinforcing ring is known in particular in the construction of electrostatic filters having a circular cross section, in which case a plurality of dust collecting plates and a plurality of electrode frames are respectively provided between the two reinforcing rings of the housing. One field is arranged.
一般に有利な実施態様では、電極フレームのうちの少なくとも2つの電極フレームが、自由に浮動する位置固定用横桁を介して横方向で互いに結合されており、有利な具体的構成では長手方向で見て集塵プレートのフィールドの手前および/または背後で結合されている。このような位置固定用横桁は、重量または構成上の手間が著しく増大されることなしに、個々の電極フレームの互いに相対的な揺動を簡単な手段によって減少させる。 In a generally advantageous embodiment, at least two of the electrode frames are joined to one another laterally via free-floating positioning girders, and in an advantageous embodiment, they are viewed in the longitudinal direction. Are connected in front of and / or behind the field of the dust collecting plate. Such a positioning girder reduces the relative swing of the individual electrode frames by simple means without significantly increasing the weight or construction effort.
本発明のさらに別の利点および特徴は、以下に説明する実施形態および請求項2以下から明らかである。 Further advantages and features of the invention are apparent from the embodiments described below and from claim 2 onwards.
以下に、本発明の有利な実施形態を図面につき詳しく説明する。 In the following, advantageous embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明による静電フィルタもしくは電気集塵装置は、円筒状の区分にほぼ一定でかつほぼ円形の横断面を有するハウジング(図示しない)を有している。この場合、静電フィルタの長手方向Lは円筒体軸線の方向に延びており、この方向に向かって、粒子またはダストを含んだガスによる静電フィルタの通流も行われる。 An electrostatic filter or electrostatic precipitator according to the present invention has a housing (not shown) having a substantially constant and substantially circular cross section in a cylindrical section. In this case, the longitudinal direction L of the electrostatic filter extends in the direction of the cylinder axis, and the electrostatic filter is also circulated by a gas containing particles or dust in this direction.
円筒状のハウジング区分には、長手方向Lにおいて互いに間隔を置いて配置された2つまたは2つ以上の補強リング(図示しない)が設けられている。これらの補強リングは第1にハウジングを支持し、第2に複数の集塵プレートのフィールド(集塵プレート域)を保持するために働く。さらに、補強リングには、複数の電極フレーム1が取り付けられている。これらの電極フレーム1は、横方向でハウジングを貫いて延びるクロスメンバ2に互いに平行に位置固定されている。クロスメンバ2における位置固定は、各電極フレーム1の支持ビーム3のそれぞれ1つの端範囲によって行われる。支持ビーム3の各端範囲はこの場合、2つのクロスメンバ2のそれぞれ1つに載置されていて、このクロスメンバ2に別の手段により位置固定されている。 The cylindrical housing section is provided with two or more reinforcing rings (not shown) spaced apart from each other in the longitudinal direction L. These reinforcing rings serve primarily to support the housing and secondly to hold a plurality of dust collecting plate fields (dust collecting plate areas). Furthermore, a plurality of electrode frames 1 are attached to the reinforcing ring. These electrode frames 1 are fixed in parallel to each other on a cross member 2 extending through the housing in the lateral direction. The position of the cross member 2 is fixed by one end range of the support beam 3 of each electrode frame 1. In this case, each end range of the support beam 3 is mounted on one of the two cross members 2 and is fixed to the cross member 2 by another means.
電極フレーム1は、ハウジングの長手方向Lに延びる支持ビーム3の他に、鉛直方向もしくは高さ方向Hに延びる鉛直な2つのビーム4ならびに長手方向Lで支持ビーム3に対して平行に、鉛直な前記両ビーム4の間に延びる複数の別の補剛ビーム5を有している。補剛ビーム5と、鉛直なビーム4と、支持ビーム3とは、互いに位置不動に固定されているので、1つの梯子状のフレームが形成される(図1参照)。 In addition to the support beam 3 extending in the longitudinal direction L of the housing, the electrode frame 1 includes two vertical beams 4 extending in the vertical direction or the height direction H and a vertical parallel to the support beam 3 in the longitudinal direction L. A plurality of other stiffening beams 5 extending between the beams 4 are provided. Since the stiffening beam 5, the vertical beam 4, and the support beam 3 are fixed to each other in a fixed position, a single ladder-like frame is formed (see FIG. 1).
この梯子状フレームの形の電極フレーム1は、支持ビーム3の端範囲を介してクロスメンバ2に取り付けられている。クロスメンバ2自体は鉛直なアンカ6において、絶縁体7を介してハウジングの補強リング(図示しない)に懸吊されている。電極フレーム1全体は運転時に電圧を印加され、この場合、隣接した集塵プレート(図示しない)はアースされている。 The electrode frame 1 in the form of a ladder frame is attached to the cross member 2 via the end range of the support beam 3. The cross member 2 itself is suspended by a vertical anchor 6 via a insulator 7 on a reinforcing ring (not shown) of the housing. A voltage is applied to the entire electrode frame 1 during operation. In this case, an adjacent dust collecting plate (not shown) is grounded.
図1に示した電極フレーム1は、図面を分かり易くするために、取り付けられた電極なしで図示されている。電極を取り付けるためには、支持ビーム3に、相応する付設部3aが示されている。特に図2の横断面図から判るように、電極フレーム1の支持ビーム3の付設部3aにのみ位置固定されている電極8は、上方へも下方へも支持ビーム3から垂直に突出している。これらの電極8は、たとえば補剛ビーム5に配置された複数の孔または長手方向スリットによって、補剛ビーム5に案内されている。補剛ビーム5における位置固定は行われない。電極8は図示の実施形態では、高さ方向で電極フレーム1の端部を越えて突出しており、これにより、ガス通流される円筒状の空間の特に良好な利用が得られる。 The electrode frame 1 shown in FIG. 1 is shown without attached electrodes for the sake of clarity of the drawing. In order to attach the electrodes, the support beam 3 is shown with a corresponding attachment 3a. In particular, as can be seen from the cross-sectional view of FIG. 2, the electrode 8 fixed only at the attachment portion 3a of the support beam 3 of the electrode frame 1 protrudes vertically from the support beam 3 both upward and downward. These electrodes 8 are guided to the stiffening beam 5 by, for example, a plurality of holes or longitudinal slits arranged in the stiffening beam 5. The position of the stiffening beam 5 is not fixed. In the illustrated embodiment, the electrode 8 protrudes beyond the end of the electrode frame 1 in the height direction, so that particularly good utilization of the cylindrical space through which the gas flows is obtained.
図2には、静電フィルタのハウジング(図示しない)内に懸吊されている、クロスメンバ2と電極フレーム1とから成る装置全体を端面側から見た図が示されている。図面には、自由浮動式の位置固定用横桁9が示されている。位置固定用横桁9は、それぞれ幾つかの電極フレーム1を互いに結合しており、これにより静電フィルタの運転時に電極フレーム1が互いに離れる方向へ揺動してしまうことが阻止される。この静電フィルタの、電極フレーム1の間に延びる集塵プレートは図示されていない。互いに対して平行に位置調整されている集塵プレートの間には、自由な通路が残されており、これらの通路内に電極フレーム1が配置されている。 FIG. 2 shows a view of the entire device comprising the cross member 2 and the electrode frame 1 suspended from a housing (not shown) of the electrostatic filter as viewed from the end face side. In the figure, a free-floating position fixing cross 9 is shown. Each of the position-fixing cross beams 9 couples several electrode frames 1 to each other, thereby preventing the electrode frames 1 from swinging in directions away from each other during operation of the electrostatic filter. The dust collecting plate extending between the electrode frames 1 of this electrostatic filter is not shown. Free passages remain between the dust collecting plates that are aligned parallel to each other, and the electrode frame 1 is disposed in these passages.
電極8はこの場合、管形放電極として形成されている。電極8は特に、少なくとも図示の鉛直方向の向きにおいて自己支持性を持って形状剛性的(剛性を高める形状)に保持されるようにするために十分な大きさの横断面を有している。電極長さにわたる電極の緊締もしくは張設は行われない。また、支持ビーム3から下方へ延びる電極8にウェイトを装備させることも必要にならない。なぜならば、このような電極8は一方では形状剛性的(剛性を高める形状)に形成され、他方では補剛ビーム5に案内されているからである。 In this case, the electrode 8 is formed as a tubular discharge electrode. In particular, the electrode 8 has a cross section that is sufficiently large to be held in a shape-rigid shape (a shape that increases rigidity) with self-supporting properties at least in the illustrated vertical direction. There is no clamping or tensioning of the electrode over the length of the electrode. Moreover, it is not necessary to equip the electrode 8 extending downward from the support beam 3 with a weight. This is because such an electrode 8 is formed on the one hand in a shape-rigidity (a shape that increases the rigidity) and guided on the stiffening beam 5 on the other hand.
電極フレーム1と電極8とに沈積された粒子を叩き落とすためには、各支持ビーム3が、自体公知のメカニズムによって槌打ち軸とハンマとを用いて打撃される。この場合、本実施形態の構造に基づき、支持ビーム3を片側からのみ打撃するだけで十分となる。しかし、もちろん両側からの打撃を設定することもできる。 In order to knock down the particles deposited on the electrode frame 1 and the electrode 8, each support beam 3 is hit using a hammer shaft and a hammer by a mechanism known per se. In this case, based on the structure of the present embodiment, it is sufficient to strike the support beam 3 only from one side. But of course you can also set the hit from both sides.
図2に示した、縮尺通りの図面から判るように、クロスメンバ2は高さ方向Hにおいて、ハウジング(図示しない)の上端部から、ほぼ円形のハウジングの直径全体の少なくとも約1/3に相当するような大きさの間隔を置いて配置されている。これにより、クロスメンバ2は横方向Qにおいて、互いに平行な多数の電極フレーム1を収容し、かつハウジング幅を最適に利用するために十分な長さに形成されている。これにより、クロスメンバ2は横方向Qにおいて、互いに平行な多数の電極フレーム1を収容し、かつハウジング幅を最適に利用するために十分な長さを有している。図2から直接判るように、電極フレーム1は横方向Qにおける配置に応じて、種々異なる高さを有しており、この場合、電極フレーム1の合計3種類の構成高さが設定されている。横方向Qにおける位置に応じた、挿入された電極8の長さの段階付けは、静電フィルタの構成スペースを粒子分離のために最適に利用するために、フレーム高さの段階付けよりも一層細密に形成されている。 As can be seen from the scale drawing shown in FIG. 2, the cross member 2 corresponds to at least about 1/3 of the overall diameter of the substantially circular housing from the upper end of the housing (not shown) in the height direction H. It is arranged at intervals of such a size. As a result, the cross member 2 is formed in the lateral direction Q to have a length sufficient to accommodate a large number of electrode frames 1 parallel to each other and to optimally use the housing width. As a result, the cross member 2 has a sufficient length in the lateral direction Q to accommodate a large number of electrode frames 1 parallel to each other and to optimally use the housing width. As can be seen directly from FIG. 2, the electrode frame 1 has various heights depending on the arrangement in the lateral direction Q. In this case, a total of three types of configuration heights of the electrode frame 1 are set. . The stepping of the length of the inserted electrode 8 as a function of the position in the transverse direction Q is much more than the stepping of the frame height in order to make optimal use of the construction space of the electrostatic filter for particle separation. It is finely formed.
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