NO129664B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til utskilling av støvpartikler fra varme gasser ved hjelp av elektrofilter.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til utskilling av støvpartikler fra en varm gasSj hvori det innføres elektrisk ladede dråper av en fordampbar væske ved å føre gassen gjennom et elektrofilter, hvorved de av gassen medførte partikler som skal utskilles i elektrofilteret bibringes elektrisk ladning før gassen tilføres elektrofilteret og utskilles i dette.

Ved rensing av varme gasser ved hjelp av elektrofilter er det ofte nødvendig å avkjøle gassen før den føres inn i den egentli-ge regenereringsanordning. Kjølingen kan blant annet skje ved inn-blanding av luft eller ved innsprøytning av kjølevæske, vanligvis vann.

Ved kjøling av varme gasser ved hjelp av innsprøytning av vann eller annen flyktig kjølevæske utnyttes væskeinnsprøytningen til elektrisk ladning av de støvpartikler som medfølger gassen, slik at disse siden lettere kan fjernes i et etterfølgende elektrofilter. Fremgangsmåten kan også benyttes når .man ikke har noe behov for at gassen skal kjøles, men når en viss avkjøling likevel kan tillates. Også i en relativt kold gasstrøm kan metoden eventuelt benyttes i

noe modifisert form. I dette tilfelle sprøyter man inn væske opp-varmet til en temperatur høyere enn dens kokepunkt (ved i gasstrømmen herskende trykk), slik at den umiddelbart fordampes, ihvert fall delvis, når den forlater munnstykket.

Oppfinnelsen vedrører således en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte type som er kjennetegnet ved det som fremgår av kravet.

Fra U.S. patent nr. 2.525-3^7 er det kjent å innføre væskepartikler i en støvholdig gass som skal renses, idet væskepartiklene bibringes en elektrisk oppladning med en polaritet motsatt den for støvpartiklene og en elektrisk utfellingsanordning. Det er således i det kjente tilfelle tale om innsprøytning av oppladede vanndråper i en kanal, i hvilken støvpartiklene allerede er blitt oppladet med en ioniseringstråd, dvs. en tråd med koronautladning, for deretter å behandles i etterfølgende oppladningssystemer hvor de gjennom korona-oppladningen oppladede partikler fraskilles ved hjelp av oppladede vanndråper, idet de elektrisk oppladede væskepartikler og støvpartik-ler nøytraliserer hverandre.

Den fremgangsmåte som benyttes ifølge oppfinnelsen gir spesielle fordeler relativt det som er kjent fra ovennevnte U.S. patent ved at støvpartiklene innledningsvis, dvs. når de kommer med en gass-strøm, ikke på kjent måte utsettes for et koronafelt fra koronaelektroder, men at istedet oppladede vanndråper sprøytes inn i gassen, sorn når de fordamper får et med den reduserte flate økende potensial, som, da de i praksis sprøytes inn med en oppladning som gir'maksiamlt eller tilnærmet maksimalt potensial til vanndråpene i avhengighet av omgivelsenes gjennomslagsholdfasthet, under fordampning vil avgi ladning (ionisere luften), idet i luften forekommende støvpartikler opp-lades med samme polaritet som den dråpene tidligere har blitt bibragt.

Herved oppnås betydelige fordeler ved støvbelegninger og ekstremt fordelaktig utnyttelse av dråpenes opprinnelig bibragte ladning.

Oppfinnelsens prinsipp er det at de væskedråper som sprøy-tes inn i gassen gis en kraftig elektrisk oppladning, fortrinnsvis så kraftig at overflateladningstettheten på dråpene motsvarer en elektrisk feltstyrke i gassen ved dråpens flate lik eller tilnærmet lik gjennomslagsfeltstyrken, som i luft med normalt trykk er omtrent 30 kV/cm. En slik oppladning kan f. eks. skje ved å omgi innsprøyt-ningsmunnstykkene med influenselektroder oppladet til høyt potensial.

Når de ladede væskedråper treffer den varme gassen, begyn-ner væksen å fordampe fra dråpenes flate, hvorved deres volum suk-sessivt reduseres, til slutt eventuelt til null. Ettersom den elektriske overflateladningstetthet ikke nevneverdig kan overskride den opprinnelig gitte verdi uten at en utladning skjer i den omgivende gass, vil dråpene på grunn av at de avgir damp til de omgivende gasser, også avgi elektrisk ladning i form av elektroner og/eller ioner, som opplader de i gassen forekommende støvpartikler.

Den sammenlagte elektrisitetsmengde som således avgis til gassen kan bli meget stor og følgelig blir gassens ionisering effek-tiv. Dette betyr i praksis at gassen direkte kan føres inn i et elektrofilters oppsamlingsparti.

Oppfinnelsen innebærer således at elektrofilter kan bygges uten de spesielle koronaelektroder som vanligvis er nødvendige for ved hjelp av ionisering av gassen å lade de medfølgende støvpartik-ler. Dette innebærer konstruktive fordeler ved såvel tørre som våte elektrofilter.

Ved tørre elektrofiltre må man vanligvis fjerne oppsamlet støv ikke bare fra oppsamlingselektrodene, men også fra ioniseringselektrodene. De sistnevnte belegges nemlig også med støv, ettersom det i de sterkt inhomogene felt som hersker i deres umiddelbare nær-het fremkommer en støvtiltrekning på grunn av induserte dipolladnin-ger - såkalt dielektroforese - som overveier over støvfrastøtningen på grunn av coulombkrefter. Støv fra ioniseringselektrodenes nær-meste omgivelser vil derfor tiltrekkes til disse elektroder og delvis feste seg.

Ved våte elektrofiltre har behovet for periodisk fjerning av støv fra oppsamlingselektrodene blitt eliminert, ettersom de kon-tinuerlig spyles med f. eks. vann. Men behovet for rensing av ioniseringselektrodene står tilbake.

Nødvendigheten for ved konvensjonelle elektrofiltre å be-nytte koronaelektroder for å tilveiebringe ioniseringen for støv-partiklenes oppladning innebærer av og til også en annen begrensning, nemlig spørsmålet om den maksimale gasshastighet som kan tillates gjennom apparatet. Oppladning av støvpartiklene i koronaen krever en viss endelig tid, og gassens hastighet må ikke være høyere enn at partiklene kan tilbringe denne tid i koronasonen. En motsvarende begrensning har man ikke ved elektrofilter ifølge oppfinnelsen.

Ifølge oppfinnelsen erstattes ioniseringselektrodene fortrinnsvis helt med en ioniseringsanordning bestående av en fordamp-ende .dusj av elektrisk oppladede væskedråper. Dermed reduseres også behovet for høyspent elektrisk effekt. De influenselektroder som kreves for å opplade den dusj som skal fordampes, krever i prinsip-pet ingen strømtilførsel, bare spenning. Den elektriske energi som utvikles i dusjen skriver seg istedet fra væskestrålens kinetiske energi, som omdannes delvis i elektrostatisk energi. Virkningsgra-den i denne energiomvandlingsprosess kan ved egnet dimensjonering bli meget høy.

Elektrofilterets oppfangingsdel kan være konvensjonelt opp-bygget med oppladede plater for oppsamling av støvet. Platene kan være tørre eller våte, f. eks., spylt med vann. Alternativt kan opp-samlingen av de oppladede støvpartikler skje på flaten av likeledes, men med motsatt polaritet oppladede væskedråper.

Oppfinnelsen skal i det følgende nærmere illustreres ved hjelp av noen eksempler på forskjellige utførelsesformer.

Tegningen viser skjematisk en elektrostatisk støvutskiller for bruk ved gjennomføring av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen med oppladede skiver som oppfangingsanordning for støvet.

Figuren viser i skjematisk form en utførelsesform for en støvutskiller, hvor 1 betegner veggen til den kanal som omgir gass-strømmen og støvutskillerens aktive deler. Ved 2 trenger den varme gass inn i apparatet, hvor den møter dusjer av væske 3, som skriver seg fra munnstykkene 4. Munnstykkene er tilsluttet til en trykkled-ning 5 for kjølevæske. Hvert munnstykke omgis av en influenselektro-. de 6, som er slik plasert i forhold til den fra munnstykket strømmen-de væske at denne i oppspaltningsøyeblikket utsettes for et konsen-trert elektrostatisk felt, med en styrke og polaritet som er avhen-gig av potensialet til elektrodene 6. Disse er tilsluttet en høy-spenningskilde, fortrinnsvis av positiv polaritet i forhold til apparatmantelen og jord og er på figuren betegnet med 7. De ved hjelp av influens oppladede væskedråper som forlater munnstykkene 4

får da negativ polaritet.

Potensialet til elektrodene 6 velges fortrinnsvis slik at ingen eller bare ubetydelig koronautladning skjer fra elektrodene, men at derimot feltstyrken i kjolevæskens oppspaltningspunkt oppnår eller ubetydelig underskrider eller overskrider den grense hvor ko-ronautladningen i dette punkt setter inn. Under disse forhold får de dråper som forlater munnstykket maksimal f lateoppladning,. nærmere bestemt en så høy overflateladningstetthet at gassen i dråpenes umiddelbare omgivelse utsettes for et av dråpenes oppladning tilveie-bragt felt av størrelsesorden 30 kV/cm, eller nettopp den verdi som leder til elektrisk gjennombrudd i gassen.

Når den varme gass treffer de oppladede væskedusjer, for-dunster disse helt eller delvis, idet den elektriske oppladning på deres flater frigjøres og blandes med gassen i form av ioner og oppladede støvpartikler. Disse føres med gassen videre gjennom apparatet og treffer de med 9 betegnede oppsamlingselektroder, hvor de fester seg. Med 8 er betegnet mellomliggende, jordede skiver eller lignende, som sammen med elektrodene 9 danner det støvutskillende elektriske felt. Elektrodene 9 er på figuren tilsluttet til samme positive spenningskilde 7 som influenselektrodene 6, men kan også vasre tilsluttet til en separat spenningskilde. Når gassen har av-gitt sitt innhold av støvpartikler eller en større del av dette, forlater den apparatet ved 10.

Oppsamlingselektrodene 9 kan være tørre eller våte, over-spylt med væske.

Den elektriske effekt som de avdunstede dråpers overflate-oppladninger representerer genereres fra kjølevæskestrømmen ved mekanisk ladningsseparasjon, dvs. ved omvandling av væskens kinetiske energi til elektrisk. Under de angitte betingelser blir motsvarende ladningstransport, uttrykt som strømstyrke, og under den antagelse at væskedråpenes diameter er av størrelsesorden 0,1 mm når de forlater oppspaltningssonen, følgende: En væskestrøm på 1 liter pr. sekund motsvares av en eléktrisk strøm av størrelsesorden 1,6 mA eller lO<1>^ elementladninger pr. sekund, hvorav den største delen står til disposisjon for oppladning av støvpartikler.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte til utskilling av støvpartikler fra en varm gass, hvori det innføres elektrisk ladede dråper av en fordampbar

   væske ved å føre gassen gjennom et elektrofilter, hvorved de av gassen medførte partikler som skal utskilles i elektrofilteret bibringes elektrisk ladning før gassen tilføres elektrofilteret og utskilles i dette, karakterisert ved at støvpartiklene bibringes den elektriske ladning ved overføring av ladning fra de oppladede dråper som fortrinnsvis bibringes en oppladning slik at den elektriske feltstyrke ved dråpeoverflaten motsvarer gassens gjennom-slagsfeltstyrke, ved at gassen inneholdende nevnte støvpartikler og væskedråper ledes gjennom en fordampningssone, som strekker seg mel-lom det sted hvor væskedråpene bibringes sin elektriske ladning og elektrofilteret, hvorved lengden av fordampningssonen holdes slik at dråpene fordampes i denne og derved avgir elektrisk ladning til støv-partiklene, hvoretter gassen bringes til å strømme gjennom elektrofilteret.