SE447797B

SE447797B - SET AND DEVICE FOR SEPARATING FLUID PARTICLES FROM A GAS

Info

Publication number: SE447797B
Application number: SE8103330A
Authority: SE
Inventors: J Taillet; S Larigaldie
Original assignee: Onera (Off Nat Aerospatiale)
Priority date: 1980-05-29
Filing date: 1981-05-26
Publication date: 1986-12-15
Also published as: DE3121054C2; CH642870A5; GB2079187A; SE8103330L; GB2079187B; JPS5763149A; DE3121054A1; JPS6028545B2

Description

'Jï 10 15 ZÜ 25 30 35 447 797 2 diffusion eller bombardemang en laddning av samma tecken som rymdladdningen. Den slutliga laddningen hos varje förorenings- partikel är beroende av partikelns storlek, dess uppehållstid i rymdladdningszonen och rymdladdningens storlek, såsom bestämd av produkten av antalet joniserade partiklar per volymenhet i utrymmet ifråga och laddningen hos nämnda partiklar. 'Jï 10 15 ZÜ 25 30 35 447 797 2 diffusion or bombardment a charge of the same sign as the space charge. The final charge of each contaminant particle depends on the size of the particle, its residence time in the space charge zone and the size of the space charge, as determined by the product of the number of ionized particles per unit volume in the space in question and the charge of said particles.

I de fall då den med fasta partiklar förorenade gasen är explosiv, såsom exempelvis atmosfären i en sädessilo, där det mycket fina glutendammet i den omgivande luften bildar en mycket explosiv blandning, måste en koronaurladdning av det ovan nämnda slaget undvikas, eftersom den minsta gnista kan leda till omfattande skador. i Effektiviteten av en koronaurladdning minskar vidare med ökande temperatur hos den gas i vilken urladdningen äger rum.In cases where the gas contaminated with solid particles is explosive, such as the atmosphere in a grain silo, where the very fine gluten dust in the ambient air forms a very explosive mixture, a corona discharge of the above kind must be avoided, as the slightest spark can lead to extensive damage. The efficiency of a corona discharge further decreases with increasing temperature of the gas in which the discharge takes place.

Orsaken till detta är den termiska rörelse hos gasens molekyler.The reason for this is the thermal movement of the gas molecules.

Då en av dessa kolliderar med en negativ jon, lösgör den elektro- nen frân den negativa jonen, vilket ger upphov till en ökning av urladdningens elektronström, vilekt i sin tur medför en sänk- ning av verkningsgraden med avseende på alstringen av rymdladd- ningen, så att urladdníngen synes bli instabil.When one of these collides with a negative ion, it detaches the electron from the negative ion, which gives rise to an increase in the electron current of the discharge, which in turn leads to a decrease in the efficiency with respect to the generation of the space charge. so that the discharge appears to be unstable.

Detta är orsaken till att rening av förbränningsgaser från eldstäder, exempelvis från eldstäder med fluidiserad härd för förbränning av kol eller återvunna bränslen med lågt värme- värde, med användning av koronaurladdning är praktiskt taget omöjlig. Bristen på en effektiv rökgasreningsmetod har hittills gjort det omöjligt att direkt använda sådana eldstäder i sam- band med kolvmotorer eller gasturbiner, utan att dessa snabbt förstöres under inverkan av de fasta partiklarna i rökgaserna.This is the reason why purification of combustion gases from fireplaces, for example from fluidized hearth fireplaces for the combustion of coal or recycled fuels with low calorific value, using corona discharge is practically impossible. The lack of an efficient flue gas purification method has so far made it impossible to use such fireplaces directly in connection with piston engines or gas turbines, without these being quickly destroyed under the influence of the solid particles in the flue gases.

Elektrostatiäæagasreningstekniker är också kända, vid vilka man ej använder någon koronaurladdning utan i stället mycket fina vätskedroppar som förenar sig med de fasta partik- lar som skall avlägsnas från gasen.Electrostatic gas purification techniques are also known, in which no corona discharge is used but instead very fine liquid droplets which combine with the solid particles to be removed from the gas.

Sålunda har man exempelvis föreslagit att rena en gasström genom en gas-vätske-kontakt, genom att en vätska sprutas ut genom ett med tryckluft drivet överljudsmunstycke, varvid de resulterande mycket fina vätskedropparna sprutas in, vanligtvis i mul.:sl.r<'_'-1n-.: riktning, i den ggfiszslv-ölu uoxn szlcall rf-rnxzz. Munzztyclfn-f bibringas en hög elektrisk potential relativt den övriga delen 10 15 20 25 30 35 447 797 3 av anläggningen, så att de från munstycket utsprutade vatten- dropparna är elektriskt laddade och fastnar vid föroreninga- partiklarna, så att dessa drives mot metalldelar, som är elek- triskt förbundna med den övriga delen av anläggningen. Härigenom åstadkommes en separering av föroreningspartiklarna från gasen.Thus, for example, it has been proposed to purify a gas stream through a gas-liquid contact, by spraying a liquid out through a supersonic nozzle driven by compressed air, whereby the resulting very fine liquid droplets are injected, usually into the mouth. '-1n- .: direction, in the ggfiszslv-beer uoxn szlcall rf-rnxzz. Munzztyclfn-f is imparted a high electrical potential relative to the rest of the plant, so that the water droplets ejected from the nozzle are electrically charged and adhere to the contaminant particles, so that they are driven towards metal parts, which are electrically connected to the rest of the plant. This results in a separation of the pollutant particles from the gas.

De resterande föroreningspartiklarna som medföres av vätske- dropparna i gasströmmen bortom munstyckena utfälles i sin tur på en elektrod, som bibringas en lämplig elektrisk potential.The remaining contaminant particles carried by the liquid droplets in the gas stream beyond the nozzles are in turn precipitated on an electrode, which is imparted with a suitable electrical potential.

En annan känd teknik av denna typ består däri, att en sträle av fina vattendroppar alstras vid mynningen av ett mun- stycke som är elektriskt anslutet till jord och placerat mitt för en ringformad elektrod som har en hög elektrisk potential, så att vattendropparna bibringas en elektrisk laddning med ett förutbestämt tecken. När de föroreningspartiklar som skall av- lägsnas från gasen som mottager strålen av vattendroppar själva redan är elektriskt laddade, vattendropparna av partiklarna och bildar en dimma, som gör det attraheras de elektriskt laddade möjligt att avlägsna partiklarna.Another known technique of this type consists in that a jet of fine water droplets is generated at the mouth of a nozzle which is electrically connected to earth and placed in the middle of an annular electrode which has a high electrical potential, so that the water droplets are imparted to an electric charge with a predetermined character. When the contaminant particles to be removed from the gas receiving the jet of water droplets themselves are already electrically charged, the water droplets of the particles form a mist, which attracts the electrically charged ones to remove the particles.

Båda dessa kända tekniker innebär, att den gas som skall renas tvättas med vatten, och tillåter därför ej en torr be- handling av gasen i de fall då en bildning av en partikel- vatten-suspension måste förhindras. Dessa båda tekniker är vi- dare oanvändbara för rening av gaser, som har en temperatur, vid vilken vattendropparna förångas innan de hinner förena sig med de föroreningspartiklar som skall avlägsnas från gasen. Ändamålet med föreliggande uppfinning är därför att åstad- komma ett förbättrat sätt och en motsvarande förbättrad anord- ning för avlägsnande av svävande, fasta föroreningspartiklar från en gas genom elektrostatisk utfällning, som gör det möjligt att lösa de ovan nämnda problemen vid rening av explosiva gaser eller gaser som har en hög temperatur.Both of these known techniques mean that the gas to be purified is washed with water, and therefore does not allow a dry treatment of the gas in cases where the formation of a particle-water suspension must be prevented. These two techniques are furthermore useless for purifying gases which have a temperature at which the water droplets evaporate before they have time to combine with the pollutant particles which are to be removed from the gas. The object of the present invention is therefore to provide an improved method and a correspondingly improved device for removing suspended, solid pollutant particles from a gas by electrostatic precipitation, which makes it possible to solve the above-mentioned problems in the purification of explosive gases or gases that have a high temperature.

Det kännetecknande för uppfinningen framgår av bifogade patentkrav.The characteristics of the invention appear from the appended claims.

Vid förfarandet enligt uppfinningen åstadkommas sålunda en koronaurladdning i en kammare, som är skild från det utrymme i vilket den gas som skall renas strömmar, varjämte de i nämnda kammare alutrade junerna uppfängas medelst mikrokristaller av ÅOÖR (DUAL-mf LO 447 797 H is alstrade genom överljudsexpansion, som injiceras i det av gasen genomströmmade utrymmet, i vilket de infângade jonerna frigöres genom förångning eller sublimering av mikroiskristal- lerna, varigenom en rymdladdning alstras i nämnda utrymme. I Mikroiskristallerna tjänar sålunda som laddningstransportörer mellan nämnda kammare, där koronaurladdningen äger rum, och det utrymme som genomströmmas av den gas som skall renas.Thus, in the method according to the invention, a corona discharge is effected in a chamber which is separate from the space in which the gas to be purified flows, and the junctions eluted in said chamber are captured by means of microcrystals of ÅOÖR (DUAL-mf LO 447 797 H is generated by supersonic expansion, which is injected into the space traversed by the gas, in which the trapped ions are released by evaporation or sublimation of the microcrystals, thereby generating a space charge in said space.In the microcrystals thus serve as the charge conveyors between said chamber and chamber conveyors. the space flowing through the gas to be purified.

Vid detta förfarande alstras således elektriska laddningar i ett första medium i nämnda kammare och överföres till ett andra medium i nämnda utrymme, där den förorenade gasen strömmar, så att en rymdladdning bildas i detta utrymme. Nämnda första och andra media är elektriskt oberoende av varandra, så att ingen gnista i det första mediet kan fortplantasig till det andra mediet. Egenskaperna hos det första mediet, i vilket jonerna alstras, påverkas ej heller av egenskaperna hos det andra mediet, i vilket jonerna användes för laddning av partiklar som skall utfällas elektrostatiskt.Thus, in this method, electric charges are generated in a first medium in said chamber and transferred to a second medium in said space, where the polluted gas flows, so that a space charge is formed in this space. Said first and second media are electrically independent of each other, so that no spark in the first medium can propagate to the second medium. The properties of the first medium in which the ions are generated are also not affected by the properties of the second medium in which the ions are used to charge particles to be electrostatically precipitated.

Man kan hålla rymdladdningen i strömningsvägen för den förorenade gasen vid ett värde, som ligger avsevärt lägre än 10 15 20 25 30 35 5 447 797 det värde, som skulle erfordras för startning av'en koronaur- laddning någonstans i det av den förorenade gasen genomström- made utrymmet. Man eliminerar sålunda härigenom fullständigt risken för koronaurladdningar eller gnistor, i det fall att den förorenade gasen är explosiv.The space charge in the flow path of the polluted gas can be kept at a value which is considerably lower than the value which would be required for starting a corona discharge somewhere in the flow of the polluted gas. - made the space. This completely eliminates the risk of corona discharges or sparks, in the event that the polluted gas is explosive.

Det har visat sig, att värden hos rymdladdningen som är tillräckligt låga för att vara ofarliga å andra sidan är helt tillräckliga för en elektrostatisk uppladdning av partiklarna för utfällning av desamma.It has been found that values of the space charge which are low enough to be harmless on the other hand are quite sufficient for an electrostatic charge of the particles to precipitate them.

Enligt en utföringsform av uppfinningen åstadkommer man vidare en negativ koronaurladdning i den första kammaren. Häri- genom uppnås en god energiverkningsgrad och en stabil negativ jonöverföring till den gasström som skall renas.According to an embodiment of the invention, a negative corona discharge is further provided in the first chamber. This achieves a good energy efficiency and a stable negative ion transfer to the gas stream to be purified.

Då den förorenade gasen har en hög temperatur, upprätt-- håller man enligt uppfinningen en koronaurladdning i den från gasströmmen skilda kammaren, vars temperatur är tillräckligt låg för att en god verkningsgrad för alstringen av rymdladdningen och för överföringen av jonerna från nämnda kammare till de heta förorenade gaserna skall erhållas. Det är fördelaktigt att injicera positiva joner alstrade från en positiv koronaurladd- ning. Man undviker härigenom att det i det av den förorenade gasen genomströmmade utrymmet förfinnes elektroner alstrade genom kollision av negativa joner med den varma gasens molekyler.When the polluted gas has a high temperature, according to the invention a corona discharge is maintained in the chamber separated from the gas stream, the temperature of which is sufficiently low for a good efficiency for the generation of the space charge and for the transfer of the ions from said chamber to the hot polluted gases shall be obtained. It is advantageous to inject positive ions generated from a positive corona discharge. This avoids the presence of electrons generated by the collision of negative ions with the molecules of the hot gas in the space flowing through the polluted gas.

Man kan även avpassa rymdladdningen så, att sannolikheten för alstring av elektroner genom jonisering av den varma förorenade gasvolymen begränsas. Denna avpassning kan åstadkommas genom avpassning av potentialen hos den elektrodspets runt vilken korona- urladdningen sker i den första kammaren, varigenom den av mikro- partiklarna in i den andra kammaren transporterade strömmen varieras.It is also possible to adjust the space charge so that the probability of generating electrons by ionizing the hot polluted gas volume is limited. This adjustment can be achieved by adjusting the potential of the electrode tip around which the corona discharge takes place in the first chamber, whereby the current transported by the microparticles into the second chamber is varied.

I det följande skall uppfinningen närmare beskrivas i an- slutning till bifogad ritning, vilken sâsom exempel illustrerar några utföringsformer av uppfinningen, varvid Pig. l är en schematisk perspektivvy, delvis genomskuren, av en anläggning enligt uppfinningen; Pig. ZA och 2B visar tvâ alternativa utföringsformer av placeringen av injektorerna för aerosolmikropartíklarna, såsom _3001: onani-r 10 15 20 30 35 447 797 s sett i snitt utmed planet I-I'i Pig. 1; Pig. 3 är ett schematiskt längdsnitt genom en injektor vid en anordning enligt uppfinningen; Pig. 4 är en schematisk perspektivvy, delvis i genom- skärning, av en utföringsform av uppfinningen för rening av heta gaser; Pig. 5 visar schematiskt en vertikal genomskärning av en annan utföringsform av en anläggning för rening av heta gaser; Pig. 6 visar ett tvärsnitt utmed planet VI-VI i Pig. S; Fig. 7 schematiskt visar en annan utföringsform av en jonínjektor vid en anordning enligt uppfinningen; Pig. 8, 9 och 10 visar tre alternativa utföringsformer av anordningen enligt Pig. 7; och Pig. ll visar ett exempel på användningen av injektorn.In the following, the invention will be described in more detail in connection with the accompanying drawing, which as an example illustrates some embodiments of the invention, wherein Pig. 1 is a schematic perspective view, partly in section, of a plant according to the invention; Pig. ZA and 2B show two alternative embodiments of the placement of the injectors for the aerosol microparticles, such as the mast in the plane I-I'i Pig. 1; Pig. 3 is a schematic longitudinal section through an injector in a device according to the invention; Pig. 4 is a schematic perspective view, partly in section, of an embodiment of the invention for purifying hot gases; Pig. 5 schematically shows a vertical section of another embodiment of a hot gas purification plant; Pig. 6 shows a cross section along the plane VI-VI in Fig. S; Fig. 7 schematically shows another embodiment of an ion injector in a device according to the invention; Pig. 8, 9 and 10 show three alternative embodiments of the device according to Figs. 7; and Pig. ll shows an example of the use of the injector.

Den i Pig. l visade anläggningen enligt uppfinningen inne- fattar ett utrymme i form av en parallellepipedisk kanal 10, som är avgränsad av tvâ parallella vertikala väggar ll och 12, en nedre vägg eller botten 13 och en övre vägg eller tak 15 (ej visad i ritningen). Detta utrymme 10 har en inloppsöppning lä som skall renas och ett utlopp 16, genom vilket gasen strömmar ut, sedan de i gasen ingående fasta partiklarna för den gas blivit utfällda. Inloppet 14 mynnar i en rymdladdningszon 17, som àtföljes, såsom sett i gasens strömningsriktning, av en elektrostatisk utfällningszon 19, som innefattar ett flertal plattor 20, som är parallellt anordnade med väggarna ll och 12 och växelvis anslutna till positiva och negativa potentialer.The one in Pig. The plant according to the invention comprises a space in the form of a parallelepipedic channel 10, which is delimited by two parallel vertical walls 11 and 12, a lower wall or bottom 13 and an upper wall or roof 15 (not shown in the drawing). This space 10 has an inlet opening 1a to be cleaned and an outlet 16, through which the gas flows out, after the solid particles contained in the gas for that gas have been precipitated. The inlet 14 opens into a space charge zone 17, which is accompanied, as seen in the direction of flow of the gas, by an electrostatic precipitation zone 19, which comprises a plurality of plates 20, which are arranged in parallel with the walls 11 and 12 and alternately connected to positive and negative potentials.

I rymdladdningszonen 17 skjuter ett flertal injektorer 21 in, vilka är anordnade i vertikala rader 23 och 2H. Injekto- rerna i raden 23 skjuter in genom väggen ll, medan injektorerna i raden 2% skjuter in genom väggen 12.In the space charging zone 17, a plurality of injectors 21 project, which are arranged in vertical rows 23 and 2H. The injectors in row 23 project through the wall 11, while the injectors in row 2% project through the wall 12.

Varje injektor innefattar vid sin främre ände ett mun- stycke 25 (se Pig. 2A och 2B) som mynnar i kanalen 10, en kropp 25 som sträcker sig genom väggen ll resp 12 vinkelrätt mot denna, och en bakre ände 28 som är ansluten dels till en gemensam ledning 29 för tillförsel av fuktig tryckluft dels till en högspänningskabel H2 (Pig. 2A).Each injector comprises at its front end a nozzle 25 (see Figs. 2A and 2B) which opens into the channel 10, a body 25 extending through the wall 11 and 12 perpendicular thereto, respectively, and a rear end 28 which is connected partly to a common line 29 for supplying moist compressed air partly to a high-voltage cable H2 (Fig. 2A).

Injektorerna 21 i Pig. 2A, som är fem till antalet i varje rad 23 och Zß, är så monterade i väggarna ll och 12, att 10 15 20 25 30 35 1 447 797 munstycket 25 h.s varje injektor i raden 23 är beläget mitt för munstycket 25 hos en injektor i raden 2%.The injectors 21 in Pig. 2A, which are five in number in each row 23 and Zß, are mounted in the walls 11 and 12 so that the nozzle 25 hs each injector in the row 23 is located in the middle of the nozzle 25 of an injector. in the row 2%.

I Pig. 2B är injektorerna i de båda raderna förskjutna relativt varandra, så att längsaxlarna för ínjektorerna i o raden 2%' 1 väggen 12 ligger sidoförskjutna relativt längs- axlarna för injektorerna i raden 23' i väggen ll.In Pig. 2B, the injectors in the two rows are offset relative to each other, so that the longitudinal axes of the injectors in the row 2% 'in the wall 12 are offset laterally relative to the longitudinal axes of the injectors in the row 23' in the wall 11.

Varje injektor 2l (se Pig. 3) innefattar en rörformad kropp 30 av elektriskt ledande eller isolerande material, som omsluter en inre cylindrisk kammare 32. Ett strålrör 34 med ett strypställe 35 är monterat koaxiellt på den främre änden av röret 30. Den divergerande delen avstrålrörëïmynnar i en rör- formad nippel 36, som bildar injektormunstycket 25. Den bakre änden 28 av röret 30 sträcker sig in i en ihålig cylinder 38, vars bakre ände är tillsluten och som är utformad med -en sido- öppning 39, som är ansluten till tryckluftsledningen 29. I den ihåliga cylinderns 38 bakre vägg H0 är en tät isolerad genomföring kl anordnad, till vilken den elektriska matarkabeln H2 är an- sluten. Genomföringen är ansluten till en första spetsig elektrod eller nål H5, som medelst monteringsorgan UH är fäst vid rörets 30 insida. Monteringsorganet än är isolerat och utformat som en stjärna med exempelvis tre radiella armar. Nålen 45 är tillver- kad av metall och axiellt anordnad i röret 30. Dess spets är be- lägen i nivå med strypstället 35 i stràlröret 34. Strâlröret är tillverkat av ett elektriskt ledande material och bildar en andra elektrod, som är ansluten till en likspänningskälla 48 via en kabel H9 och till jord via en anslutning Sl. Nålen H5 är genom' ledaren 42 ansluten till högspänningskällans 48 andra pol.Each injector 21 (see Fig. 3) comprises a tubular body 30 of electrically conductive or insulating material, which encloses an inner cylindrical chamber 32. A jet tube 34 with a throttle point 35 is mounted coaxially on the front end of the tube 30. The diverging part radiating tube mouths open into a tubular nipple 36 which forms the injector nozzle 25. The rear end 28 of the tube 30 extends into a hollow cylinder 38, the rear end of which is closed and which is formed with a side opening 39, which is connected to the compressed air line 29. In the rear wall H0 of the hollow cylinder 38, a tightly insulated bushing kl is arranged, to which the electric supply cable H2 is connected. The bushing is connected to a first pointed electrode or needle H5, which is attached to the inside of the tube 30 by means of mounting means UH. The mounting member is insulated and designed as a star with, for example, three radial arms. The needle 45 is made of metal and axially arranged in the tube 30. Its tip is located at the level of the throttle point 35 in the nozzle 34. The nozzle is made of an electrically conductive material and forms a second electrode, which is connected to a direct voltage source 48 via a cable H9 and to earth via a connection Sl. The needle H5 is connected through the conductor 42 to the second pole of the high voltage source 48.

Vid drift av anordningen utbildas, om spänningen har ett tillräckligt högt värde, en koronaurladdning mellan nålen H5 och strâlröret 3N i den fuktiga gas som strömmar genom strålrörets strypställe 35.During operation of the device, if the voltage has a sufficiently high value, a corona discharge is formed between the needle H5 and the nozzle 3N in the moist gas flowing through the nozzle of the nozzle 35.

Om nålen H5 är negativ, attraherar den de positiva jonerna, medan elektronerna stötes bort. I den gasström där urladdningen alstras fäster sig elektronerna snabbt vid molekylerna hos den elektronegativa gasen, varigenom negativa joner alstras, som är mindre rörliga än elektronerna, varigenom en rymdladdning alstras.If the needle H5 is negative, it attracts the positive ions, while the electrons are repelled. In the gas stream where the discharge is generated, the electrons rapidly attach to the molecules of the electronegative gas, thereby generating negative ions which are less mobile than the electrons, thereby generating a space charge.

Det kan visas, att den elektriska energiverkningsgraden for alstringen av en negativ rymdladdning förbättras ju mer den gas 10 15 20 25 30 ss' 447 797 a i vilken urladdningen äger rum befrämjar bildningen av negativa joner. Den dåliga rörligheten hos de negativa jonerna gör det vidare möjligt att uppnå en stabil rymd- laddning runt den centrala elektroden NS. Detta är fallet vid torr eller fuktig luft. Vid gaser som är dåligt elektro- negativa finnes risk för instabilitetsfenomen, som uppträder då de elektroner som ej fäster sig vid de negativa jonerna alstrar joniserade vägar genom gasen, vilka degenererar till elektriska ljusbágar, som kan medföra kortslutning av den centrala elektroden, vilket har en ogynnsam inverkan på anord-p ningens funktion.It can be shown that the electrical energy efficiency for the generation of a negative space charge is improved the more the gas in which the discharge takes place promotes the formation of negative ions. The poor mobility of the negative ions further makes it possible to achieve a stable space charge around the central electrode NS. This is the case with dry or humid air. In the case of gases which are poorly electro-negative, there is a risk of instability phenomena, which occur when the electrons which do not adhere to the negative ions generate ionized paths through the gas, which degenerate into electric arcs, which can cause a short circuit of the central electrode, which has a adverse effect on the operation of the device.

Om den centrala elektroden 45 är positiv, fortplantar sig elektronerna snabbt mot denna elektrod och lämnar efter sig ett stort antal joner, som bildar en tillräckligt tät plasma för att medföra, att en joniserad kanal bildas, som uppträder som en startgnista. Kanalen fortplantar sig från den centrala elektroden i riktning mot den andra elektroden, genom att den skjuter framåt den aktiva zon som är sätet för urladdníngarna.If the central electrode 45 is positive, the electrons propagate rapidly toward that electrode, leaving behind a large number of ions which form a sufficiently dense plasma to cause an ionized channel to form, which acts as a starting spark. The channel propagates from the central electrode in the direction of the other electrode, by projecting forward the active zone which is the seat of the discharges.

Om den joniserade kanalen fortplantar sig fram till den andra elektroden, uppträder en kortslutning mellan de båda elektroder- na. Genom att begränsa potenfialskillnaden mellan de båda elek- troderna är det möjligt att begränsa den aktiva zonens fortplant- ning, så att en urladdning upprätthålles utan att någon gnista startas och utan att en farlig kortslutning alstras. Den aktiva zonen kommer sålunda att omgivas av en rymdladdning bestående av positiva joner. 7 Den genom röret 30 tillförda luften har en medelhög fukt- halt, exempelvis_50% relativ fuktighet vid normalt tryck och temperatur. I detta avseende är valfriheten relativt stor och luft med en fukthalt överstígandelﬁå är acceptabel för genom- förande av förfarandet, vilket gör det möjligt att använda för- farandet utan speciella åtgärder för befuktning av omgivninge- luften. Om luften är för torr, förfares på så sätt att man först komprimerar den för alstring av det tryck som erfordras för upp- nående av överljudsexpansion, varefter luften fuktas genom att den ledes genom en befuktare, innan den släppas in i röret 30. Överljudscxpansíonen av den fuktiga luften i den diver- gerande delen efter strypstället 35 i Pig. 4 alstrar ismikropar- 10 15 20 30 35 s 447 797 tiklar med en diameter av storleksordningen en hundradels mikron, vilka “fångar in" de joner som alstras av den korona- urladdning som underhàlles av denhöga potentialskillnaden mellan nålen H5 och strålröret 3H. Strålen av mikropartiklar vid mynningen av stràlröret driver iväg de laddningar som infångats inuti munstycket 25 mot laddningszonen l7 i kanalen 10. Dessa laddningar frigöras genom föràngning av ismikropartiklarna inuti kanalen 10 nâgra få centimeter från strålröret 3%. De sprider sig därefter genom diffusion och under inverkan av sin egen rymdladdning i zonen 17, innan de uppsamlas av de metalliska väggarna ll, 12, 13 och 15.If the ionized channel propagates to the second electrode, a short circuit occurs between the two electrodes. By limiting the potential difference between the two electrodes, it is possible to limit the propagation of the active zone, so that a discharge is maintained without any spark being started and without a dangerous short circuit being generated. The active zone will thus be surrounded by a space charge consisting of positive ions. The air supplied through the pipe 30 has a medium moisture content, for example_50% relative humidity at normal pressure and temperature. In this respect, the freedom of choice is relatively large and air with a moisture content exceeding andel å is acceptable for carrying out the process, which makes it possible to use the process without special measures for humidifying the ambient air. If the air is too dry, proceed in such a way that it is first compressed to produce the pressure required to achieve supersonic expansion, after which the air is moistened by passing it through a humidifier before being let into the tube 30. The supersonic expansion of the moist air in the diverging part after the throttle point 35 in Fig. 4 produces ice microparticles of the order of one hundredth of a micron, which "capture" the ions generated by the corona discharge which is maintained by the high potential difference between the needle H5 and the nozzle 3H. microparticles at the mouth of the beam tube drive away the charges trapped inside the nozzle 25 towards the charge zone 17 in the channel 10. These charges are released by evaporation of the ice microparticles inside the channel 10 a few centimeters from the beam tube 3%. own space charge in zone 17, before being collected by the metallic walls ll, 12, 13 and 15.

Värdet av den på detta sätt alstrade rymdladdningen kan kontrolleras genom påverkan av parametrarna för alstringen av koronaurladdningen, och i synnerhet petentialskíllnaden mellan elektroderna, luftens hastighet och tryck, storleken av strål- röret som åstadkommer den komprimerade luftens expansion osv.The value of the space charge thus generated can be controlled by influencing the parameters of the generation of the corona discharge, and in particular the potential difference between the electrodes, the velocity and pressure of the air, the size of the jet tube which causes the compressed air to expand, and so on.

Rymdladdningens värde kan vara relativt lågt jämfört med det som användes för koronaurladdningen inuti injektorn 21 sam- tidigt som den ger en tillräcklig jontäthet i utrymmet 17 för laddning av de i gasströmmen medförda dammpartiklarna till en nivå, som möjliggör dammpartiklarnas senare utfällníng i den elektrostatiska utfällningszonen 19.The value of the space charge can be relatively low compared to that used for the corona discharge inside the injector 21 at the same time as it provides a sufficient ion density in the space 17 for charging the dust particles entrained in the gas stream to a level enabling the later precipitation of the dust particles in the electrostatic precipitator 19. .

Den elektriska ström som transporteras av de laddade partiklarna in i rymdladdningszonen 17 är relativt låg jämfört med den ström som injiceras av injektorn 21. Den större delen av denna ström flyter i form av en jonström till rymdladdníngs- zonens 17 metallväggar, som är anslutna till jord parallellt med strâlröret 3% och spelar en liknande roll som den extra elektroden i en konventionell gasreningsanordning med koronaur- laddning.The electric current transported by the charged particles into the space charge zone 17 is relatively low compared to the current injected by the injector 21. The majority of this current flows in the form of an ion current to the metal walls of the space charge zone 17, which are connected to ground. parallel to the beam tube 3% and plays a similar role as the auxiliary electrode in a conventional gas purification device with corona discharge.

En med föroreningspartiklar bemängd gas släppes in vid ínloppet 14 till kanalen 10 i den med en pil 52 markerade rikt- ningen (Fig. 1) och genomströmmar rymdladdningszonen 17, där partiklarna laddas genom diffusion och bombardemang, då de kommer i kontakt med rymdladdningen, varigenom de därefter fälles ut på de polariserade plattorna 20 i den elektrostatiska utfällningszonen 19 vid gasens passage av nämnda plattor. Den renade gasen lämnar kanalen 10 i den med pilen 53 markerade rikt- ningen. ._3093 Oühïilívr äs. 10 15 20 25 30 35 447 797 10 z Vid en utföringsform av uppfinningen bibringas nålen 45 , . en negativ potential av 12 kV relativt stràlröret 34, varvid = ïﬂeë _ en ström av 50/MA alstras vid strålmunstyckets mynning, då 1 röret 29 matar injektorn med en fuktig luftström av 20 m3/h ' (mätt vid normal temperatur och tryck) under alstríng av ett tryck av 6 bar, varigenom en överljudsexpansion erhålles med ett Mach-tal i närheten av 1,5 i strâlmunstyckets 30 strypning 35, som har en diameter av 2,3 mm.A gas laden with contaminant particles is admitted at the inlet 14 to the channel 10 in the direction marked by an arrow 52 (Fig. 1) and flows through the space charge zone 17, where the particles are charged by diffusion and bombardment, when they come into contact with the space charge, whereby they are then precipitated on the polarized plates 20 in the electrostatic precipitation zone 19 during the passage of said plates by the gas. The purified gas leaves the channel 10 in the direction marked by the arrow 53. ._3093 Oühïilívr äs. In an embodiment of the invention, the needle 45 is provided. a negative potential of 12 kV relative to the nozzle 34, whereby = ï ﬂ eë _ a current of 50 / MA is generated at the mouth of the nozzle, when 1 the pipe 29 feeds the injector with a humid air flow of 20 m3 / h '(measured at normal temperature and pressure) during generating a pressure of 6 bar, whereby an acoustic expansion is obtained with a Mach number in the vicinity of 1.5 in the nozzle 35 of the jet nozzle 30, which has a diameter of 2.3 mm.

Kanalen 10 har en höjd av cirka 100 cm och en bredd av #0 cm. Rymdladdningszonen har en effektiv längd av 20 cm och injektorerna är placerade mitt emot varandra i denna zon med sina munstycken cirka 30 cm ifrån varandra. Varje par av mitt för varandra placerade injektorer släpper igenom en total ström av IOOIAA, vilket med den angivna geometrin och med beaktande av jonernas rörlighet gör det möjligt att alstra en rymdladdning i zonen 17 med åtminstone 1013 positiva eller negativa joner per m3, vilket motsvarar ett elektriskt fält av 1,7 x 105 V/m.The channel 10 has a height of about 100 cm and a width of # 0 cm. The space charge zone has an effective length of 20 cm and the injectors are placed opposite each other in this zone with their nozzles about 30 cm apart. Each pair of interlocking injectors transmits a total current of IOOIAA, which with the specified geometry and taking into account the mobility of the ions makes it possible to generate a space charge in zone 17 with at least 1013 positive or negative ions per m3, which corresponds to a electric field of 1.7 x 105 V / m.

Den i kanalen insläppta gasen, som tidigare renats meka- nískt,medför vid en hastighet av 2 mls resterande förorenings-- partiklar i en mängd av 7 g/s, vilka partiklar har en genom- snittlig diameter av 3ßlm. Varje dammpartikel passerar rymdladda níngszonen på 0,1 s och erhåller cirka 300 negativa laddningar i genomsnitt, vilket motsvarar en laddningsström av l2;AA från injektorerna. 7 Strömmen av laddade dammpartiklar kommer därefter in i utfällníngszonen 19, som har följande dimensioner: höjd 100 cm, ¿ längd 100 cm, avstånd mellan plattorna 2,60 cm. Plattorna är V växelvis anslutna till en positiv och en negativ potenïial av 10 kV.The gas introduced into the duct, which has previously been mechanically purified, produces at a rate of 2 ml of residual pollutant particles in an amount of 7 g / s, which particles have an average diameter of 3 [mu] m. Each dust particle passes the space-charging zone of 0.1 s and receives about 300 negative charges on average, which corresponds to a charge current of 12; AA from the injectors. 7 The stream of charged dust particles then enters the precipitation zone 19, which has the following dimensions: height 100 cm, ¿length 100 cm, distance between the plates 2.60 cm. The plates are V alternately connected to a positive and a negative potential of 10 kV.

I denna zon är strömningshastigheten för den de laddade dammpartiklarna medförande gasströmmen 2,8 m/s och passagetiden mellan plattorna är cirka 0,35 s, vilket ger en tillnärmelsevis total utfällning av partiklarna.In this zone, the flow velocity of the gas stream carrying the charged dust particles is 2.8 m / s and the passage time between the plates is about 0.35 s, which gives an almost total precipitation of the particles.

Den i Pig. M visade utföringsformen av en gasreningsanord- ning innefattar en kanal eller ett hölje ll0, som avgränsad medelst väggar lll, 112, ll3 liknande väggarna ll, 12, 13 vid utförings- formen enligt Pig. 1. Denna kanal innhåller mellan sitt inlopp _, 10 15 20 25 30 35 11% och sitt utlopp 116 vilken är utsatt för en laddningszon 117, i vertikala rader 123 o Injektorerna 121 är av visade injektorerna. andra filter 119, som b som utsättes för en lån utrymmet mellan två hål 126 av metall som är vi och som är anslutna til en likspänningskälla el en växelspänningskälla, strömmen från rymdladdn laddade filterkornen.The one in Pig. M shown in the embodiment of a gas purification device comprises a duct or a housing 110, as delimited by means of walls 111, 112, 133 similar to the walls 111, 12, 13 in the embodiment according to Fig. This channel contains between its inlet _, 10% and its outlet 116 which is exposed to a charging zone 117, in vertical rows 123 o The injectors 121 are of the injectors shown. second filter 119, such as b which is subjected to a loan the space between two holes 126 of metal which are we and which are connected to a direct voltage source or an alternating voltage source, the current from the space charge charged the filter grains.

Den gas som skal en pil 152 markerade riktningen. Den renade gasen 116 i den med en pil 15 skiljer sig från den i har en mindre volym.The gas that shell an arrow 152 marked the direction. The purified gas 116 in it with an arrow 15 differs from that in has a smaller volume.

De båda ovan av gaser, som inhâller mycket isolerande föroreningspartiklar, för vilka Den i Pig. 5 och skall renas vid ett try exempelvis gaser av det dåligt kol eller avfall som matas under tryck.The two above of gases, which contain highly insulating pollutant particles, for which Den in Pig. 5 and must be purified at a pressure, for example gases of the bad coal or waste which is fed under pressure.

Denna gasrenare ment med en i huvudsak är utformad att minimer och utloppet. Gaserna k bädd, som matas med förvärmd förbränningsluft, Gaserna som rena till en tank eller behâ isolerande skikt 203 och som har en form med övre och nedre det värmeisolerande skiktet 203 och en metallvägg 211 finnes en i vilken en serie injektorer 121 anordnade Efter rymdladdningszonen ll? finnes ett beskrivna gasrenarna kan användas för rening gaser kända apparaterärineffektiva. 11 447 797 en första granulär filterbädd 115, långsam rörelse nedâtg ooh_en rymd~ ch 12% i väggarna 111 och 112 mynnar. liknande utförande som de i Pig. l~3 estâr av en vertikal granulär bädd gsam nedâtriktad rörelse och som fyller försedda plattor eller galler 125 och nkelräta relativt väggarna lll och 112 1 den positiva resp negativa polen hos ler alternativt till de båda polerna hos så att de laddade partiklarna i gas» ingszonen 117 utfälles på de genom influens l renas tíllföres inloppet 11% i den med lämnar utloppet 3 markerade riktningen. Denna gasrenare det föregående beskrivna genom att den 6 visade gasrenaren mottager den gas som ck av 12 bar och en temperatur av QDOOC, slag som erhålles från förbränning av sbränsle i en eldstad med fluidiserad bädd för heta gaser innefattar filtreringsele- cylindrísk form och gasernas cirkulation a gasernas värmeförlust mellan inloppet ommer från en eldstad med fluidiserad s ledes in under tryck via ett rör 201 llare 202, som innehåller ett inre värme- halvsfäriska gavlar 205 resp 206. Mellan ; i huvudsak vertikal cylindrisk ; lea-oas 1110012 ovana-g | .av frisk luft, innan denna släppes in 10 15 20 25 30 35 .QPR-anv f v 11' '- ,._ v 12 447 797 serie ventilationskanaler 208, som är avsedda att genomströmmas i eldstaden såsom för» bränningsluft, varigenom förbränningsluften förvärmes. Inuti tanken eller behållaren finnes vidare en granulär filterbädd 207, som har väsentligen samma form som tanken 202 och är anord- nad konoentriskt inuti denna. Detta filter innefattar en yttre vägg 212 och en inre vägg 21%, mellan vilka ett utrymme finnes, som är fyllt med små kulor av alumíniumoxid (diameter 2 mm) som bildar en granulär bädd 210. Väggen 212 är vid sin övre del för« sedd med en öppning, som är ansluten till ett rör 216, som sträcker sig genom den övre gaveln 205 av trycktanken 202, så att det kan tjäna som ett inlopp för granulatet 218, som cirkulerar genom utrymmet 210 i den med en pil 220 markerade riktningen.This gas purifier meant with one is essentially designed to minimize and outflow. The gases k bed, which are fed with preheated combustion air, The gases which are clean to a tank or bra insulating layer 203 and which have a shape with upper and lower the heat insulating layer 203 and a metal wall 211 there is one in which a series of injectors 121 arranged After the space charge zone 11 ? there is a described gas purifiers can be used for purifying gases known apparatus are inefficient. 11 447 797 a first granular filter bed 115, slow movement down ooh_en space ~ ch 12% in the walls 111 and 112 mouths. similar design as those in Pig. 1 ~ 3 consists of a vertical granular bed in a downward movement and which fills provided plates or grids 125 and straightens relative to the walls lll and 112 in the positive and negative poles of clay alternatively to the two poles of so that the charged particles in the gassing zone 117 precipitates on the influences 11 are introduced by influences, in the direction marked by leaving the outlet 3. This gas purifier as previously described in that the gas purifier shown receives the gas ck of 12 bar and a temperature of QDOOC. the heat loss of the gases between the inlet from a fireplace with fluidized s is introduced under pressure via a pipe 201 llare 202, which contains an inner hemispherical end caps 205 and 206, respectively. essentially vertical cylindrical; lea-oas 1110012 ovana-g | of fresh air, before it is let in. . Inside the tank or container there is further a granular filter bed 207, which has substantially the same shape as the tank 202 and is arranged cononentrically inside it. This filter comprises an outer wall 212 and an inner wall 21%, between which there is a space which is filled with small balls of alumina (diameter 2 mm) forming a granular bed 210. The wall 212 is at its upper part for «seen with an opening connected to a tube 216 extending through the upper end 205 of the pressure tank 202 so that it can serve as an inlet for the granulate 218 circulating through the space 210 in the direction marked by an arrow 220.

Vid sin nedre ände är väggen 212 på liknande sätt försedd med ett utloppsrör 222, som sträcker sig genom tankens 202 nedre gavel 206, så att det kan tjäna som ett utloppsrör för granulerna i filterbädden ll0 i den med en pil 220 markerade riktningen.At its lower end, the wall 212 is similarly provided with an outlet pipe 222 extending through the lower end 206 of the tank 202 so that it can serve as an outlet pipe for the granules in the filter bed 110 in the direction marked by an arrow 220.

Den granulatmassa som fyller utrymmet mellan väggarna 202 och 210 rör sig mycket långsamt, exempelvis med en hastighet av l m/h, från utrymmets övre ände till dess nedre ände. u Utrymmet mellan metallväggen 211, som skiljer luftför- värmningskanalerna 208 från tankens inre, och väggen 212 är upp» delat av en ringformad tvärvägg 225 vid tankens halva höjd i två kamrar, nämligen en nedre kammare 227 i vilket inloppet 201 för de heta gaserna mynnar, och en övre kammare 228 som är an- sluten till ett utlopp 230 för de renade gaserna.The granular mass filling the space between the walls 202 and 210 moves very slowly, for example at a speed of 1 m / h, from the upper end of the space to its lower end. The space between the metal wall 211, which separates the air preheating ducts 208 from the interior of the tank, and the wall 212 is divided by an annular transverse wall 225 at half the height of the tank into two chambers, namely a lower chamber 227 into which the inlet 201 for the hot gases opens. , and an upper chamber 228 connected to an outlet 230 for the purified gases.

Väggarna 202 och 21% innefattar ringformade silar, som är i stånd att hålla kvar aluminiumoxidkulorna i filterbädden 210 och som bildar två ringformade filterzoner, genom vilka gasen kan strömma. Den ena filterzonen 232 är belägen mellan kammaren 227 och kammaren 250, som omslutes av väggen 21%. Den andra filterzonen är belägen vid 234 mellan kammaren 250 och kammaren 228. Den heta gasen som strömmar in genom inloppet 201 utsättas således först för en mekanisk rening, då den passerar genom zonen 232 i den granulära filterbädden vid den nedre delen av tanken 202, och därefter för en andra rening, tillbaka genom den granulära filterbädden vid zonen 23% i då den strömmar i' iii? -~ ning mot utloppet 230. 10 15 20 25 30 35 13 447 797 Denna andra passage av'gasen genom filterbädden àtföljes av en elektrostatisk utfällning av föroreningspartiklarna. Två isolerande ringar 200 och 2H2 skiljer silzonen från den övriga delen av innerväggen 210 och på motsvarande sätt skiljer tvâ isolerande ringar 203 och 2NU silzonen från den övriga delen av den yttre väggen 212 hos filtret 207, Den från väggen 210 vid filterzonen 230 isolerade silen är ansluten till en positiv pol 320 hos en likspänníngskälla med hög spänning, medan den andra ringformade silen i väggen 212 är ansluten till den negativa polen 231 hos nämnda spänningskälla (ej visad), så att de i zonen 23k belägna aluminiumoxidkulorna laddas genom influens. Alterna- tivt är det möjligt att ansluta de båda ringformade silerna till de båda polerna hos en växelspänningskälla med hög spänning.The walls 202 and 21% comprise annular screens which are capable of retaining the alumina balls in the filter bed 210 and which form two annular filter zones through which the gas can flow. One filter zone 232 is located between the chamber 227 and the chamber 250, which is enclosed by the wall 21%. The second filter zone is located at 234 between the chamber 250 and the chamber 228. The hot gas flowing in through the inlet 201 is thus first subjected to a mechanical purification as it passes through the zone 232 in the granular filter bed at the lower part of the tank 202, and then for a second purification, back through the granular filter bed at the zone 23% i as it flows in 'iii? - ~ towards the outlet 230. 10 15 20 25 30 35 13 447 797 This second passage of the gas through the filter bed is accompanied by an electrostatic precipitation of the pollutant particles. Two insulating rings 200 and 2H2 separate the screen zone from the rest of the inner wall 210 and correspondingly two insulating rings 203 and 2NU separate the screen zone from the rest of the outer wall 212 of the filter 207. The screen isolated from the wall 210 at the filter zone 230 is connected to a positive pole 320 of a high voltage DC voltage source, while the second annular screen in the wall 212 is connected to the negative pole 231 of said voltage source (not shown), so that the alumina balls located in zone 23k are charged by influence. Alternatively, it is possible to connect the two annular strainers to the two poles of a high voltage AC source.

Den av innerväggen 214 avgränsade kammaren 250 bildar en rymdladdningszon, i vilken de fasta partiklar som slipper igenom filterzonen 232 bringas att röra sig genom en rymdladdning alstrad av joner, som avgives från två joninjektorer 252 och 254, vilka är anordnade att spruta in joner í kammaren med hjälp av aerosolpartiklar och som sträcker sig in i kammaren i centrum av kammarens 250 övre och nedre gavlar, så att två laddningsflö- den ledes in i kammaren i motsatta riktningar utmed kammarens vertikala axel.The chamber 250 defined by the inner wall 214 forms a space charge zone, in which the solid particles which pass through the filter zone 232 are caused to move through a space charge generated by ions emitted from two ion injectors 252 and 254, which are arranged to inject ions into the chamber. by means of aerosol particles and extending into the chamber in the center of the upper and lower ends of the chamber 250, so that two charge flows are conducted into the chamber in opposite directions along the vertical axis of the chamber.

De finaste dammpartiklarna, som sluppit igenom filterzonen 232, laddas i kammaren 250 och filtreras bort och fälles ut elektrostatiskt i zonen 234 av den granulära filterbädden.The finest dust particles that have passed through the filter zone 232 are charged into the chamber 250 and filtered out and electrostatically precipitated in the zone 234 of the granular filter bed.

Granulerna i denna zon förnyar sig själva kontinuerligt från röret 220 och användes på nytt, sedan de lämnat zonen 230, i den rent mekaniska filterzonen 232.The granules in this zone continuously renew themselves from the tube 220 and are used again, after leaving the zone 230, in the purely mechanical filter zone 232.

Den renade gas som lämnar det elektrostatíska filtrets utlopp 230 ledes till ínloppet av en gasturbin eller eventuellt en kolvmaskin, sedan den underkastats ett kemiskt fíltreringssteg för avlägsnande av alkaliföreningar eller vanadin.The purified gas leaving the outlet 230 of the electrostatic precipitator is passed to the inlet of a gas turbine or possibly a piston engine, after being subjected to a chemical filtration step to remove alkali compounds or vanadium.

I det just beskrivna exemplet är avståndet mellan injek~ torerna 252 och 250 cirka l m och den cylindriska kammarens 250 diameter 0,H m. Gasen som tillföras för rening har ett tryck av 12 bar och en temperatur av 90000. Överljudsinjektorerna 252 och 25% matas med fuktig luft under tryck. Injektorernas metallíska 'I 'JN ~ e milj jrn l»- *L-l-bii ' f. 447 797 11+ strålrör är anslutna till jord och har en diameter av l mm.In the example just described, the distance between the injectors 252 and 250 is about 1 m and the diameter of the cylindrical chamber 250 is 0, H m. The gas supplied for purification has a pressure of 12 bar and a temperature of 90,000. The supersonic injectors 252 and 25% are fed with moist air under pressure. The injectors 'metallic' I 'JN ~ e milj jrn l »- * L-l-bii' f. 447 797 11+ jet pipes are connected to earth and have a diameter of 1 mm.

Den isolerade metalliska nålen, exempelvis 05 i Pig. 3, är ansluten till en elektrisk potenfialkälla av 20«25 kV. Den medelst varje injektor injicerade elektriska strömmen är av 5 storleksordningen 250;JA för ett luftflöde i ledningen 29 av lâ m3/h, mätt vid normalt tryck och normal temperatur, för alstring av ett tryck av 27 bar.The insulated metallic needle, for example 05 in Pig. 3, is connected to an electric power supply source of 20 «25 kV. The electric current injected by means of each injector is of the order of 250; YES for an air flow in the line 29 of 1 m3 / h, measured at normal pressure and normal temperature, to generate a pressure of 27 bar.

Gasflödet som skall renas är 3600 m3/h mätt vid normal temperatur och normalt tryck, vilket motsvarar en effekttill» 10 försel av storleksordningen en megawatt vid inloppet av en generator såsom exempelvis en gasturbin, och har en partikel~ halt av l00 g/m3, Det första reningssteget som innefattar en ej visad cyklon och därefter passagen genom den granulära filter» bäddens zon 232 ger en rening av 93%, så att 7 g/m3 partiklar ' 15 återstår att avlägsna i det andra reningssteget, Hed den beskriva na geometrin är det i kammaren 250 alstrade elektriska fältet cirka 500 kV/m med en minsta jontäthet av storleksordningen 101* per m3, vilket utgör en rymdladdning tillräcklig för att partik~ lar med en medeldiameter av âfäm som passerar genom den aktuella 20 volymen på 0,5 s skall erhålla cirka 300 elementarladdningarg vilket är tillräckligt för att partiklarna skall uppsamlas av de polariserade aluminiumoxidkulorna i det elektrostatiska filtret i zonen 230 av den granulära filterbädden. Under dessa betingelser är den ström som drives av de laddade partiklarna 25 mot den elektrostatiska filterzonen 234 cirka 12/AA. Denna ström är svag jämfört med den totala ström som injiceras av injektorerw na. Den största delen av denna ström elimineras således av metall» väggen 21%, som är jordad.The gas flow to be purified is 3600 m3 / h measured at normal temperature and normal pressure, which corresponds to a power supply of the order of one megawatt at the inlet of a generator such as, for example, a gas turbine, and has a particle content of 100 g / m3. The first purification step which comprises a cyclone (not shown) and then the passage through the granular filter 'bed zone 232 gives a purification of 93%, so that 7 g / m3 of particles' remain to be removed in the second purification step. The geometry described is the electric field generated in the chamber 250 is about 500 kV / m with a minimum ionic density of the order of 101 * per m3, which constitutes a space charge sufficient for particles with an average diameter of five passing through the actual volume of 0.5 s should receive about 300 elemental charge charges which is sufficient for the particles to be collected by the polarized alumina beads in the electrostatic precipitator in the zone 230 of the granular filter bed. Under these conditions, the current driven by the charged particles 25 towards the electrostatic filter zone 234 is about 12 / AA. This current is weak compared to the total current injected by the injectors. The largest part of this current is thus eliminated by the metal wall 21%, which is earthed.

Såsom tidigare nämnts, utgöres de laddade partiklar som 30 införes i rymdladdningszonen 250 medelst injektorerna 252 och 254 av positiva joner. Värdet av den rymdladdning som alstras genom denna överföring av positiva joner, är mycket mindre än värdet av rymdladdningen i koronaurladdningen inuti inﬁektorerna själva. För att det skall undvikas, att lokala ökningar av det 35 elektriska fältet inuti zonen 250 ger upphov till lokala oavsikt« liga urladdningar i några delar av denna zon, är vidare insidan av metallväggen 21% polerad. Därigenom elimineras de små spetsar eller ojämnheter på denna yta som skulle kunna ge upphov till .,, '_ _ _ g, ~ ' .. , -~ . “l- . v ﬁ , ; _. ' xšwﬂkaå '- . -4- ~f f,_~»__ 10 15 20 25 30 35 is 447 797 a urladdningar som alstrar elektroner, som med hänsyn till gasernas höga temperatur skulle kunna kraftigt reducera mängden laddningar som förmedlas till föroreningspartiklarnaochsom därigenom skulle ha en negativ inverkan på verkningsgraden för den elektrostatiska utfållningen.As previously mentioned, the charged particles introduced into the space charge zone 250 by the injectors 252 and 254 are positive ions. The value of the space charge generated by this transfer of positive ions is much less than the value of the space charge in the corona discharge inside the inectors themselves. Furthermore, in order to avoid that local increases in the electric field inside the zone 250 give rise to local accidental discharges in some parts of this zone, the inside of the metal wall is 21% polished. This eliminates the small points or irregularities on this surface that could give rise to. ,, '_ _ _ g, ~' .., - ~. “L-. v ﬁ,; _. 'xšw ﬂ kaå' -. -4- ~ ff, _ ~ »__ 10 15 20 25 30 35 is 447 797 a discharges which generate electrons which, in view of the high temperature of the gases, could greatly reduce the amount of charges transmitted to the pollutant particles and which would thereby have a negative effect on the efficiency for the electrostatic precipitation.

Då mycket heta gaser skall behandlas, exempelvis med en temperatur av 90000 såsom i det föregående exemplet, kan man med fördel använda en injiceringsanordning som är något modifierad relativt den i Pig. 3 visade för injektorerna 252 och 254. Det kan inträffa, i synnerhet vid mycket höga gastemperaturer, att förgasníngen av de laddningsbärande mikropartiklarna vid utloppet från injektorerna inträffar mycket snabbt och följaktligen i omedelbar närhet av injektorerna. De på detta sätt frigjorda jonerna återvänder därvid till injektorerna och uppfångas av dessa, vilket i motsvarande grad reducerar den tillgängliga rymd- laddningen för laddningen av de föroreningspartiklar som medföres av gasströmmen.When very hot gases are to be treated, for example with a temperature of 90,000 as in the previous example, it is advantageous to use an injection device which is slightly modified relative to that in Fig. 3 for injectors 252 and 254. It can happen, especially at very high gas temperatures, that the gasification of the charge-carrying microparticles at the outlet of the injectors occurs very quickly and consequently in the immediate vicinity of the injectors. The ions thus released return to the injectors and are captured by them, which correspondingly reduces the available space charge for the charge of the pollutant particles carried by the gas stream.

Två typer av arrangemang föreslås för elimínering eller begränsning av denna effekt. Enligt det första arrangemanget bibringas injektorn en positiv potential relativt metallväggarna nos det utrymme, i vilket den förorenade gasen strömmar, så att en elektrisk fältfördelníng alstras, som håller de alstrade jonerna borta från injektorns metallmassa.Two types of arrangements are proposed for eliminating or limiting this effect. According to the first arrangement, the injector is imparted a positive potential relative to the metal walls of the space in which the contaminated gas flows, so that an electric field distribution is generated which keeps the generated ions away from the metal mass of the injector.

Enligt det andra arrangemanget, vilket om så önskas kan användas i kombination med det första arrangemanget, kyles den av injektorn avgivna strömmen av laddade mikropartiklar. Denna nedkylning kan åstadkommas, genom att en ström av kall gas, exempelvis luft, hlåses runt flödet av ingícerade mikropartiklar.According to the second arrangement, which if desired can be used in combination with the first arrangement, the stream of charged microparticles emitted by the injector is cooled. This cooling can be achieved by locking a stream of cold gas, for example air, around the flow of injected microparticles.

På detta sätt fördröjes värmeöverföringen mellan höljet och de laddade míkropartiklarna, så att förgasníngen av de senare med åtföljande frigörning av laddningarna sker endast inom ett område av höljet, som är beläget tillräckligt långt bort från injektorn, för att laddningarna skall hindras från att åter infängas av ' ínjektorn.In this way, the heat transfer between the casing and the charged microparticles is delayed, so that the gasification of the latter with the accompanying release of the charges takes place only within an area of the casing which is located far enough away from the injector to prevent the charges from being recaptured by 'injector.

Den i Pig. 7 visade injektorn 310 innefattar ett injektor- rör 312, som omsluter en kammare 31%, genom vilken en fuktig tryckluftström kan strömma i den med en pil 316 markerade rikt- ningen mot en öppning vid ena änden 3l8 av röret 312, som har en FÜOR etfmrr 10 20 25 30 35 447 W? 16 ínnerﬁrofil som bildar ett stnâlrör. Koaxiellt inuti röret 312 är en elektrisk ledande nål 320 monterad, vars spets 322 än belägen i närheten av strålrörets strypställe 324. äålen 320 och röret 312 är anslutna till en högspänningskälla 323. Röret 3l2 hållas vidare på en relativt hög positiv potential, exezgel~ vis 20 kV, relativt ﬁord med hjälp av en spänningskälla 330.The one in Pig. The injector 310 shown in Fig. 7 comprises an injector tube 312 enclosing a chamber 31%, through which a moist stream of compressed air can flow in the direction marked by an arrow 316 towards an opening at one end 318 of the tube 312, which has a FÜOR etfmrr 10 20 25 30 35 447 W? 16 inner ﬁ profile that forms a steel tube. Coaxially inside the tube 312, an electrically conductive needle 320 is mounted, the tip 322 of which is located in the vicinity of the nozzle throttle point 324. The eels 320 and the tube 312 are connected to a high voltage source 323. The tube 312 is held at a relatively high positive potential, e.g. 20 kV, relative to ﬁ words using a voltage source 330.

Injektorröret 312 än monterat koaxiellt inuti ett metallrör 332; vars vägg konvergerar mot en öppning 336 vid rörets ena ände 33%, som är belägen något nedströms änden 318 på röret 312 såsom sett i gasströmningens riktning inuti kammaren 31%. Röret 332 är monterat i en öppning i en metallvägg SHB till ett utrymme eller hölje 342 hos en elektrostatisk gasrenare för heta gaser; exempelvis av det i Eigø S visade slaget. Väggen 3%G är ansluten till jord. Röret 332 hålles på en poten ialﬂ som kan vara den» samma som eller skild.frånpotentialen nos röret 3123 med hjälp aw en spänningskälla 331, Röret är monterat i väggen SBÜ med hjälp av en isolerande genomföring 333" Inuti höljet eller utrymmet 3%? omgíves röret 332 av en rörspiral 3%%s genom vilken en icke ledande kylande fluid kan strömma. De rör som matar kylfluid till kylröret SHR är tillves» kade av ett díelektrískt material, som kan stå emot spännings» källans 331 höga positiva spänning. Ej visade anordningar är anordnade för cirkuleríng av en luftström i riktning mot utrymmeï 3#2 i den med en pil 346 markerade riktningen genom det ringfoï» made utrymmet mellan rören 312 och 332.The injector tube 312 than mounted coaxially inside a metal tube 332; whose wall converges towards an opening 336 at one end of the tube 33%, which is located slightly downstream of the end 318 of the tube 312 as seen in the direction of the gas flow inside the chamber 31%. The tube 332 is mounted in an opening in a metal wall SHB to a space or housing 342 of an electrostatic gas purifier for hot gases; for example, of the kind shown in Eigø S. The wall 3% G is connected to earth. The tube 332 is held on a potentiole al which may be the same as or separate from the potential nos tube 3123 by means of a voltage source 331, The tube is mounted in the wall SBÜ by means of an insulating bushing 333 "Inside the housing or space 3%? The tubes 332 of a tubular coil 3 %% s through which a non-conductive cooling fluid can flow The tubes which supply cooling fluid to the cooling tube SHR are made of a dielectric material which can withstand the high positive voltage of the voltage source 331. devices are provided for circulating an air flow in the direction of space 3 # 2 in the direction marked by an arrow 346 through the annular space between the tubes 312 and 332.

Vid drift av anordningen ínjíceras ett flöde 35ü av laddade mikropartiklar in i höljet 3H2, varvid detta pantikele flöde omgives av en kall, väsentligen rörformad luftströmg som strömmar ut från rörets 332 öppning 336, vilken rörformade luftw ström fördröjer uppvärmningen av de laddade mikropartiklarna och därmed deras förgasning, tills de kommit bort från injektovrönet 312. Injektorröret är vidare bibringat en hög potential relativt väggen SHB, vilket ger en potentialfördelning inuti utrymmet eller höljet 342, som strävar ett dra bort de genom mikropastíkm larnas förgasning frigjorda jonerna från injektorröret 312.During operation of the device, a flow 35u of charged microparticles is injected into the housing 3H2, this panticle flow being surrounded by a cold, substantially tubular air stream flowing out of the opening 336 of the tube 332, which tubular air stream delays the heating of the charged microparticles and their charged microparticles. gasification, until they have escaped from the injector tube 312. The injector tube is further imparted to a high potential relative to the wall SHB, giving a potential distribution within the space or housing 342 which seeks to draw the ions released by the injector tube 312 by the gasification of the micropastics.

Det förhållandet att den genom rörets 332 mynning Såå utblâsta kalla luften eller annan kall gas kyler ned de basen som skall renas, är ej någon nackdel í det fall att de renade lf f 1 nå: 10 lä 20 30 35 11 447 797 i gaserna skall ledas till'en drivmotor, såsom exempelvis en gasturbin, från en eldstad för förbränning av dåligt bränsle.The fact that the cold air or other cold gas blown out through the mouth of the tube 332 cools down the bases to be purified is not a disadvantage in the case that the purified lf f 1 reach: 10 lä 20 30 35 11 447 797 in the gases should is led to a drive motor, such as a gas turbine, from a fireplace for the combustion of bad fuel.

I själva verket är de gastenoeraturer som kan erhållas vid utloppet från sådana eldstäder mycket lägre än den maximi- temperatur av cirka 90000 som en gasturbin kan klara av vid sitt inlopp med dagens teknik. Det är därför tillräckligt att avpassa temperaturen hos de från eldstaden utstrëmmande gaserna som en funktion av strömningshastigheten för injektorernas kyl~ gas, så att man efter blandningen erhåller den önskade gastempe- raturen vid turbinens inlopp.In fact, the gas temperatures that can be obtained at the outlet of such fireplaces are much lower than the maximum temperature of about 90,000 that a gas turbine can handle at its inlet with current technology. It is therefore sufficient to adjust the temperature of the gases flowing out of the fireplace as a function of the flow rate of the cooling gas of the injectors, so that after mixing the desired gas temperature is obtained at the inlet of the turbine.

Den i Pig. 7 illustrerade utföringsförmen kan varieras på flera olika sätt. Sålunda visar Pig. 8 en konstruktion, vid vilken injektorröret 312 är monterat direkt i utrymmets 342 vägg 3U0 med hjälp av en isolerande genomföring HUD. Pâ samma sätt som i Pig. 7 bibringas röret 312 en hög positiv potential rela- tivt väggen 3H0, som är jordad. Vid denna variant blâses ingen kall luft runt strömmen av laddade mikropartiklar.The one in Pig. 7 illustrated embodiment can be varied in several different ways. Thus, Pig shows. 8 shows a construction in which the injector tube 312 is mounted directly in the wall 3U0 of the space 342 by means of an insulating bushing HUD. In the same way as in Pig. 7, the tube 312 is imparted a high positive potential relative to the ground 3H0, which is grounded. In this variant, no cold air is blown around the stream of charged microparticles.

Vid arranagemanget enligt Pig. 9 är injektoröret 312 monterat på samma sätt som i Pig. 8 men omgives på sin utsida inuti höljet 342 av en kylrörsspiral H02, genom vilken en kylande fluid strömmar.At the arrangement according to Pig. 9, the injector tube 312 is mounted in the same manner as in Fig. 8 but is surrounded on its outside inside the housing 342 by a cooling tube coil H02, through which a cooling fluid flows.

Den kylande fluiden kan vara dielektrisk, såsom exempelvis olja. Tillförseln av olja till kylspiralen R02 sker medelst di- elektriska rörledningar, som har en tillräcklig längd med hänsyn till den till injektorröret 312 anslutna höga spänningen. Man kan också ersätta oljan med avjoniserat vatten enligt känd teknik.The cooling fluid may be dielectric, such as oil. The supply of oil to the cooling coil R02 takes place by means of dielectric pipes, which have a sufficient length with regard to the high voltage connected to the injector pipe 312. The oil can also be replaced with deionized water according to the prior art.

Vid det i Pig. 10 visade arrangemanget är injektorröret 312 anslutet till en spänningskälla H09. Injektorröret 312 om- gives av ett rör 332 för inblåsning av frisk luft i höljet 3h2 runt omkring det injícerade flödet av laddade mikropartiklar.At that in Pig. 10, the injector tube 312 is connected to a voltage source H09. The injector tube 312 is surrounded by a tube 332 for blowing fresh air into the housing 3h2 around the injected flow of charged microparticles.

Röret 332 sträcker sig genom väggen 3M0 med hjälp av en isoleran- de genomföring RGB. Det hållas på en hög positiv potential med hjälp av en likspänningskälla H08.The pipe 332 extends through the wall 3M0 by means of an insulating bushing RGB. A high positive potential is maintained with the help of a direct voltage source H08.

Vid den i Pig. ll visade utföringsformen är en injektor ül2, exempelvis av det i Pig. 7 visade slaget, anordnad på änden av ett höjt rör H10 inuti ett utrymme H42, som genomströmmas av en het, förorenad gas med en hastighet av 3 mls i den med en pil kul markerade riktningen. Röret N10 sträcker sig genom utrymmets i Qumtg 447 797 18 vägg HUD dch matar fuktig luff til] injektorn H12, röret 332 i ínjektorn med kylluft och kylspiralen i injektorn med kyl« vatten. Injektorn 412 är så orienterad, att den runt strömmen av laddade míkropartiklar låsta kalluftströmmen har samma 5 riktning och orientering som den gas som skall renas, Kylluft~ strömmens hastighet väljes lämpligen till att vara åtminstone lika stor som den förorenade gasens strömningshastighet, dvs. i det angivna exemplet 3 m/s.At the one in Pig. 11 is an injector ül2, for example of that in Fig. 7, arranged on the end of a raised pipe H10 inside a space H42, which is traversed by a hot, polluted gas at a rate of 3 mls in the direction marked by an arrow fun. The pipe N10 extends through the wall of the room in Qumtg 447 797 18 wall HUD and feeds moist air to the injector H12, the pipe 332 in the injector with cooling air and the cooling coil in the injector with cooling water. The injector 412 is oriented so that the cold air stream locked around the stream of charged microparticles has the same direction and orientation as the gas to be purified. The cooling air stream velocity is suitably selected to be at least equal to the flow rate of the polluted gas, i.e. in the given example 3 m / s.

Rörets 332 mynningsdíameter är cirka R cm. Kylgasströmmens 10 flöde är cirka 2% av flödet av den heta förorenade gasen, vars temperatur något överstiger 90000. Injektorns verkníngszon är därvid belägen på en radie av cirka 15 cm från injektovna el? _ mynning. m, ...mﬁq -4 _The 332 orifice diameter of the tube is approximately R cm. The flow of the cooling gas stream 10 is about 2% of the flow of the hot polluted gas, the temperature of which slightly exceeds 90,000. The operating zone of the injector is then located at a radius of about 15 cm from the injection furnaces? _ mouth. m, ... m ﬁ q -4 _

Claims

447,797 Patent claims

A method of separating suspended particles from a gas, wherein the gas flows through a space and electrically charged other particles are generated in a moist flow in a chamber separate from said space, said electrically charged other particles being injected into said space and changing their state at transfer of its charge to the particles floating in the gas, after which the latter are separated from the gas by electrostatic precipitation, characterized in that the charging in said second chamber takes place by means of corona discharge and microcrystals of ice are generated in this chamber by supersonic expansion, thereby obtaining ice expansions the ions in the discharge zone, and that microcrystalline heme is injected into said space and in this generates a space charge in the path of the gas flow by evaporation or sublimation.

2. A method according to claim 1, characterized in that the corona discharge takes place in an air stream, the moisture content of which exceeds 10% measured at normal pressure and normal temperature.

3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the size of the space discharge is adjustable depending on the parameters for the generation of the corona discharge. HRS.

Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the gas stream flowing through the space consists of hot gases and that trapped positive ions form a positive space charge.

Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the gas stream consists of air loaded with gluten particles and that trapped negative ions form a negative space charge in the air stream.

Apparatus for electrostatic separation of suspended particles in a gas, comprising a space (10) arranged to flow through the gas, means comprising a corona discharge operating ion generator for electrically charging particles, and means (19, 20 ) for electrostatic precipitation of charged particles along the path of the gas stream, the ion generator (21) being arranged in a separate chamber (32), which communicates with the said stream. space (10) through an opening (25), characterized in that for supplying charged particles to said space (10) with a gas stream through said opening (25) are means for generating an acoustic expansion of a moist gas and means (34, 35, 45) for generating a corona discharge in the supersonic expansion zone of the gas arranged in said chamber, the charged ice microcrystals formed thereby being injectable through said opening (25) to said space (10) for charging the particles in gas stream. sore.

Device according to claim 6, characterized in that for removing flammable particles from the air in a grain silo, said means for generating the corona discharge comprises a central electrode (45) arranged to impart a negative potential relative to a second electrode (34) to generate a corona discharge between the two electrodes.

Device according to claim 6, characterized in that for removing dust particles from hot combustion gases, said means for generating the corona discharge comprises a first central electrode (45) arranged to impart a positive potential relative to a second electrode (34) for generating a corona discharge between the two electrodes.

Device according to claim 8, characterized in that the inside of said space (250) enclosing the wall (214) is polished at the location of said space charge.

Device according to any one of claims 6 to 9, characterized in that said means for generating microcrystals comprise an electrically conductive supersonic beam tube formed by an electrode (34, 312), the mouth of which forms at least a part of said opening ( And means (29) for supplying moist compressed air to said chamber (32, 314) for supersonic expansion in said beam tube, said means for generating the corona discharge comprising a pointed electrode (45, 326) extending into in the throttle point (35, 324) of the beam tube (34), and the electrodes are connected to a high direct voltage.

11. ll. Device according to any one of claims 8 to 10, wherein characterized in that it comprises means for limiting said opening is arranged in an injector, 447 797 the ion, which means are insertable in said space (BHZ) in the immediate vicinity of the injector which may also form the second electrode (injector tube 312).

Device according to claim 11, characterized in that it comprises further means (330, 331, H08, 409) for limiting the capture of ions, by means of which means an electric field for repelling the ones initiated in the space (3H2) the ions can be generated in the vicinity of the injector (312).

Device according to claim 12, characterized in that it comprises means (330, 331, 409) for increasing the potential difference between the injector (312) and the wall (32) of the space (342). leeward.

Device according to claim 13, characterized in that it further comprises means for supplying a non-conductive cooling fluid to the injector (310).

Device according to any one of claims ll ﬂ lä, characterized in that said means for limiting the capture of ions comprises means (3H4) for delaying the state change of the state of the microcrystals.

Device according to claim 15, characterized in that said delay means comprise means (332) for blowing a stream of cold gas around the flow of micro-crystals injected into said space (343).

Device according to claim 16, characterized in that said means for blowing said cold gas stream comprises a tube (332) arranged around the injector (310) and extending into said space (342).

Device according to claim 17, characterized in that said pipe (332) is provided with cooling means (SHH).

Device according to claim 17 or 18, characterized in that said pipe (332) is electrically insulated through the wall (340) of the space (3 # 2) and is connected to a voltage source (H08). POQR 93mm