NO316499B1 - Utfellingsapparat ved rensing av elektrisk ladete aerosoler fra luft - Google Patents

Description

I SE-B-469 466 beskrives et to-trinns elektrofilter, som har en ioniserende del etterfulgt, sett i forhold til den ønskede lufttransport, av et såkalt elektrostatisk utfellingsapparat Elektrodeelementene av det elektrostatiske utfellmgsapparat, som i den viste utførelse er plane pla-ter, tilvirkes fortrinnsvis av et materiale som regnes for å være meget resisivt eller antistatisk (et såkalt dissiperende materiale) I andre utførelser kan imidlertid elektrodeelementene ha andre utforminger Ved å anvende et slikt materiale ifølge ovennevnte patentdokument kan en essensiell forbedring av separeringsevnen tilveiebringes Grunnen er at spenningen som dannes mellom elektrodeelementene kan ha høyere verdier enn tidligere kjente elek-trof lltere som har elektrodeelementer av metallisk materiale som derved er et lav-resisivt materiale

I SE-A-9303894-1 beskrives en ytterligere utvikling av ut-formingen av et elektrostatisk utfellmgsapparat ifølge det ovennevnte patentdokumentet Ifølge SE-A-9303894-1 gir elektrisk avskjerming av visse partier av elektrodene av det elektrostatiske utfellmgsapparat mulighet for ytterligere økning av spenningen mellom elektrodene Virkningen av dette er en øket separeringsevne

JP A 53069980 omhandler et elektrofilter der polplatene har vannavstøtende belegg, eksempelvis PTFE eller en blan-ding av PTFE og epoksyharpiks, PVC eller polyetylen Pla-tene er ikke tilvirket av et cellulosebasert, høy-ohmisk og antistatisk materiale.

WO Al 9519225 beskriver en elektrostatisk separator med elektrode-elementer som er laget av et antistatisk eller dissiperende materiale, fortrinnsvis et høy-ohmisk materiale Publikasjonen foreslår ikke å belegge elektrodene med et fuktbestandig materale

Den foreliggende oppfinnelse anvendes fortrinnsvis i forbindelse med to-trinns elektroflltere ifølge ovennevnte patentdokumenter Oppfinnelsen kan imidlertid også anvendes i forbindelse med tidligere kjente to-trinns elektro-flltere eller anordninger basert på lonevmd av typen beskrevet i EP-B-0 263 363 eller andre anordninger for separering av elektrisk ladete aerosoler {se SE-A-94001104)

Det elektrostatiske utfellmgsapparat av et elektrofilter består vanligvis av en gruppe elektrisk frastøtende elektrodeelementer R og en gruppe elektrisk tiltrekkende elektrodeelementer A, anordnet på en slik måte at elektrodeelementene av en gruppe er posisjonert med en avstand (a) og vekselsvis med elektrodeelementer av den andre gruppe, idet elementene av forskjellige grupper er ved forskjellige potensial vis-a-vis hverandre

Som beskrevet f eks i SE-B-469 466 er elektrodeelementet fortrinnsvis dannet av et cellulosebasert materiale.

Det har vist seg i praksis at anordningens ytelse i stor grad avhenger av bl a papirkvaliteten og også ytre fakto-rer som luftfuktigheten og hvor møkkete fllterkassetten er. Ved å øke luftfuktigheten minker resistiviteten av cellulosematerialet drastisk og et riktig fungerende og dimensjonert elektrostatisk utfellmgsapparat minsker eller reduserer sin evne til å separere partikler Videre, som et resultat av den minkede resistivitet i elektrode-materialet og en høy spenning mellom elektrodene, kan ut-fellm<g>sa<p>parat et sende ut betydelige mengder ozon (som et resultat av corona-utladningen fortrinnsvis mellom kantpartiene av elektrodeelementene A og R)

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en forbedret luftrensingsanordnmg som bygger på et forbedret elektrostatisk utfellmgsapparat hovedsakelig basert på et cellu-losemateriale. Ifølge oppfinnelsen er et karakteristisk trekk at minst ett av elektrodeelementene A eller R tilvirkes av et cellulosebasert materiale som er meget høy-ohmisk, fortrinnsvis med en resistivitet som tilsvarer det man mener med antistatisk eller dissiperende og også at begge elektrodeelementer er anordnet på en slik måte at de ikke er påvirket, i hvert fall ikke i noen betydelig grad, av fuktighet Dersom bare ett elektrodeelement tilvirkes av et cellulosebasert materiale, kan det andre elektrodeelement, fortrinnsvis elektrodeelement A, tilvirkes av et metallisk materiale, f eks. tynne aluminiumsplater

Oppfinnelsens formål oppnås ved et elektrostatisk utfellingsapparat ifølge de vedføyde patentkrav Foretrukne ut-førelsesformer av oppfinnelsen er definert i de uselvsten-dige krav

En foretrukket utførelse av det elektrostatiske utfellmgsapparat ifølge oppfinnelsen omfatter to grupper elementer R og A anordnet slik at elektrodeelementene R veks-ler med elektrodeelementene A med en avstand (a) mellom hverandre, idet elementene står i forbindelse med forskjellige poler av høyspenningskilden (HVU) Begge disse grupper av elektrodeelementer tilvirkes av et cellulosebasert, høy-ohmisk og fortrinnsvis dissiperende materiale

I denne forbindelse er standard bølgepapp ikke egnet Elektrodeelementene A utstyres eller behandles ifølge de vedføyde patentkrav, idet elementene har et tynt fukt-sperrebelegg eller en impregnering mot fukt

En forutsetning for at en elektrisk ladet partikkel skal festes seg til elektrodeelementet A er at elementet er i stand til å sende sin elektriske ladning til avset-ningselektroden i forbindelse med avsetningen av partik-kelen på elektroden Det er blitt vist eksperimentelt at et meget tynt plastbelegg som danner en fuktsperre, f.eks av polyetylen e.l , på separeringselektroden A ikke hindrer en ladet aerosol fra å sende sin ladning til den "strømførende" ramme av elektrodeelementet A

Det bør understrekes at uttrykket "strømførende" i denne forbindelse betyr at materialet det gjelder har en viss konduktivitet, dvs at et dissiperende materiale også om-fattes av uttrykket

Dermed er det en forskjell mellom utrykket elektrisk isolerte belegg som på en side f eks kan anvendes på frastø-tende elektrodeelementer R i et elektrostatisk utfellmgsapparat for å hindre overslag mellom hosliggende elektrode-elementer R og A, med en spenningsforskjell på flere KV,

eller for å unngå corona-utladninger fra kantpartiene av elektrodeelementene, og på den annen side den fukt-lsolerende behandling som karakteriserer den foreliggende oppfinnelse, f eks. påføringen av en plastfilm Materialet kan være det samme i begge tilfeller, dvs det kan klassifiseres som elektrisk isolerende.

For å hindre utladningen av corona-typen eller overslag mellom elektrodeelementene, kreves en elektrisk isolator som tåler en spenning på flere KV En fuktsperre av et elektrisk isolerende materiale, f eks en plastfilm med en signifikant tykkelse på omtrent 20-40 mikrometer hindrer fuktabsorbering, men er flere størrelsesordener lavere enn det som er nødvendig for å hindre overslag mellom de respektive elektrodeelementer

De frastøtende elektrodeelementer R kan utformes på samme måte som de tiltrekkende elektrodeelementer, men de kan også belegges med et bedre isolerende belegg, f eks. en som er tykkere enn det som er nødvendig for beskytte elektrodeelementene mot fukt Derved reduseres faren for delvise utladninger mellom elektrodeelementene pga skitt-avsetning mellom elementene, spesielt ved høy luftfuktig-het Fortrinnsvis, og ved visse krevende anvendelser, er det nødvendig å tilveiebringe en elektrisk isolert struktur rundt kantpartiene av elektrodene En slik struktur bør gis dimensjoner som nesten helt hindrer corona-utladninger ved kantpartiene av elektrodeelementene Ellers er det en fare for at en slik utladning kan elektrisk nøytra-lisere noen av aerosolpartiklene som ville feste seg til utfellingsoverflåtene av elektrodeelementene og heller gå tvers igjennom det elektriske utfellmgsapparat Da formålet med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe elektrostatisk separering av partiklene som resulterer i en nesten fullstendig filtrering, er det nødvendig at slike uønskede corona-utladninger unngås

Eksperimentelt har det vist seg at et materiale som har varenavnet "INVERCOTE PB<*> har utmerkede egenskaper for dette formål. Materialet tilvirkes av bedriften "IGGESUND

PAPERBOARD"

Fig 1 viser utfellmgsapparatet tilvirket av et fukttett materiale ifølge den ovennevnte beskrivelse Elektrodeelementene av utfellingsapparatet er anordnet som paral-lelle plane flater som befinner seg ved en avstand (a) fra hverandre ved hjelp av mellomstykkene D, som i den viste utførelse har formen av tynne lister som hovedsaklig strekker seg i luftstrømningsretningen gjennom utfellingsapparatet og som er anordnet direkte på flatene av elektrodeelementene Tykkelsen av listene i en ferdigstilt filterkassett er lik den ønskede avstanden (a) mellom de respektive hosliggende elektrodeelementer R og A

Ved hjelp av denne anordning dannes flere rektangulære luftstømningskanaler L mellom hvert elektrodeelementpar R og A og mellomstykkeelementene D Nevnte mellomstykke-elementer D er tilvirket av et isolert materiale, f eks polyetylen, men også andre og selv bedre isolerende mate-rialer kan anvendes

Det er heller ingen grunn til ikke å tilveiebringe mellomstykkestrukturen (d) på en annen måte, dvs både avstanden mellom de respektive elektrodeelementer og de innkapslete luftstrømningskanalene L. Dette kan oppnås f eks ved hjelp av spesielle støpelegeringer, lim e 1

Det er ikke påkrevd, men foretrukket, at luftstrømningska-nalene L dannet mellom hosliggende elektrodeelementer A, R og den isolerte mellomstykkestrukturen strekker seg langs hele lengden av utfellingsapparatet

Elektrodeelementene av utfellingsapparatet anordnes fortrinnsvis slik, i hvert fall fra en utgangsside eller en inngangsside, at elektrodeelementene av begge sett har sine fremre kanter plassert i samme plan

Et apparat tilvirket ifølge utførelsen vist i fig 1 ren-ses i de fleste tilfeller av en støvsuger

Når støvsugermunnstykket beveges over inngangssiden eller utgangssiden av apparatet kan munnstykket dekke én eller et begrenset antall luftstrømnmgskanaler L Når luftstrøm-nings hastighet en er omtrent 15 til 30 m/s, er det nok til å fjerne det meste av det oppsamlete støv på en effektiv måte

For å redusere tendensen til corona-utladninger ved kantpartiene av elektrodeelementene, er det foretrukket at de elektriske forbindelser av de respektive elektrodeelement-grupper plasseres så langt fra hverandre som mulig Derfor er forbindelsen fortrinnsvis, som vist i fig 1, ved den korte side av fllterkassetten, dvs elektrodeelementene av det ene settet er elektrisk forbundet med kontaktelementene av en kortside av fllterkassetten og elektrodeelementene av det andre sett med den andre Forbindelsen kan utføres på måten vist i fig. 1 ved å ha elektrodeelementene som er av samme polaritet forskjøvet sideveis vis-a-vis elektrodeelementene av den andre polaritet, og derved gjøre de respektive kantpartier tilgjenglige for kontakt

I fig 2 er en ytterligere utvikling av den foreliggende oppfinnelse vist skjematisk. Utfellingsapparatet (K) er plassert meget nær og fortrinnsvis i tett forbindelse med inngangstrukturen (I) av en luftrenser som ioniserer aerosoler i den nærheten av anordningen, dvs. i rommet der anordningen er plassert. Inngangsstrukturen (I) kan utformes som et gitter, nett, perforert flate el og den åpne flate av strukturen danner fortrinnsvis gjennomgående luftstrøm-ningskanaler En inngangsstruktur (I) utformet på en slik måte gjør effektiv rensing av utfellingsapparatet mulig ved hjelp av en anordning der apparatet ifølge oppfinnelsen an-vender en støvsuger som beskrevet ovenfor

For å ytterligere øke bruksområdet av anordningen, kan den utstyres med et egnet grovt eller fint filter som fortrinnsvis er sammenfoldbart inn i inngangsgitteret for ikke å hindre støvsugerfunksjonen av fllterkassetten Det bør også være mulig å rense, ved hjelp av en støvsuger, et for-filter på en slik måte

En anordning utformet rundt de karakteriserende patentkrav av den foreliggende oppfinnelse er fortrinnsvis dimensjonert for å tilveiebringe en meget høy grad av utfelling som til og med tilsvarer kravene av et såkalt REPA-filter Ved en slik utforming av anordningen er det nødvendig at all luft transportert gjennom anordningen tvinges til å gå gjennom utfellingsapparatet Det er derfor nødvendig å ut-styre fllterkassetten og luftstrømningskanalen med en egnet tetning for å unngå at lekkasje av luft går rundt apparatet (K) Det er videre foretrukket at kantpartiene av R eller A, eller kantpartiene av begge elektroder, er elektrisk isolerte for å unngå corona-utladninger fra disse partier Ellers er det en fare for at noen av aerosolene ladet i 10-nisenngskammeret gjenlades eller mister ladningen før de kommer inn i gapet mellom elektrodene av apparatet (K) Det elektrostatiske utfellmgsapparat (K) av den foreliggende oppfinnelse er anvendes fortrinnsvis i ventilasjonskanaler. I den tidligere kjente teknikk utføres aerosoloppladningen før apparatet (K), sett i luftstrømningsretningen

Ved en slik anvendelse passer det at apparatet (K) plasseres før eller etter og nære inngangsstrukturen (I), i form av et gitter, nett eller lignende, som tillater luftgjen-nomstrømning Partiet av gitteret, nettet eller lignende som er nærmest apparatet (K) er i hvert fall tilvirket av elektrisk isolerende materiale Fortrinnsvis er partiet anordnet ifølge ovennevnte beskrivelse for å muliggjøre rensing av fllterkassetten ved hjelp av støvsugeren En slik inngangsstruktur kan også omfatte festeanordninger for fil-terkassetten og også sørge for den elektriske forbindelse av fllterkassetten med en høyspent kilde

I en ventilasjonskanal eller annen type luftrenser kan flere utfellmgsapparater anordnes i et kaskademønster, spesielt dersom de er utformet som plane paneler, dvs dersom deres utstrekning vinkelrett på den ønskede luftstrømning er mye større enn lengden, sett i luftstrømningsretningen, av elektrodene av apparatet

Et annet viktig fortrinn med apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse er at det i mange bruksområder kan anvendes meget enkle og dermed rimelige høyspennmgskilder da høyspenningstilføringen til apparatet vil skje uten, eller nesten uten, strømbruk på høyspenningssiden Ifølge en praktisk anordning kan, spesielt dersom også aerosoloppladningen skjer uten noen betydelig strømbruk, noe som er til-felle når ioniseringen skjer i rommet der anordningen er plassert (se SE-A 9401110-4), en meget enkel og rimelig teknikk anvendes for tilvirkningen av høyspennmgskildene Teknikken for tilvirkningen av slike høyspennmgskilder er velkjent, men har til nå ikke vært anvendt i forbindelse med elektrostatiske filtre.

En slik spenningskilde er karakterisert ved at drifts-strømmen er en mikroampere eller mindre og kortsluttnings-strømmen er lavere enn noen få mikroampere

Claims (7)

1. Elektrostatisk utfellingsapparat for ladete aerosol-partikler omfattende minst to elektrodeelementer (R og A) elektrisk isolert fra hverandre, der elementene er ved forskjellig potensiale og er anordnet med en avstand (a) fra hverandre, karakterisert ved at minst én elektrode er tilvirket av et cellulosebasert, høy-ohmisk materiale, og at begge elektrodeelementer er fuktbestandige, der det cel-lulosebaserte elektrodeelement er belagt med et fukttett lag, idet laget er så tynt at elektriske ladninger kan gå igjennom laget, og nevnte lag omfatter et lag av polyetylen som har en tykkelse på 20 til 40 f-iiti

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at begge elektrode-elementer er tilvirket av et cellulosebasert materiale

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den cellolosebaser-te ramme av elektrodeelementet er belagt av en tynn plastfilm, f eks av polyetylen

4 Anordning ifølge ethvert av kravene 1 til 3, karakterisert ved at avstanden (a) mellom elektrodeelementene dannes av mellomstykker (D) eller mel-lomstykkeorganer (d) som strekker seg hovedsaklig i luft-strømningsretningen gjennom anordningen og danner luft-strømningskanaler (L) sammen med elektrodeelementene (R og A)

5 Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at mellomstykkeorganene (d) dannes av en egnet støpelegering eller lim.

6. Anordning ifølge ethvert av kravene 1 til 5, karakterisert ved at inngangsstrukturen (I) er utformet slik at dens ribber eller åpninger danner luftstrømningskanaler i inngangsstrukturen (I) som er plassert direkte tilstøtende til inngangssiden av det elektrostatiske apparat

7. Anordning ifølge ethvert av kravene 1 til 6, karakterisert ved at det elektrostatiske apparat er anordnet slik i en luftstrømningskanal av en luftrensende anordning at all luft som går igjennom kanale-ne tvinges til å gå gjennom det elektrostatiske apparat