WO1998046360A1 - Elektrofilter - Google Patents

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WO1998046360A1
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precipitation
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Gerald Haas
Christof Lanzerstorfer
Reinhold Baumgartner
Johann Hackl
Bernhard Scheiber
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Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/40—Electrode constructions
    • B03C3/45—Collecting-electrodes
    • B03C3/49—Collecting-electrodes tubular
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
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    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/40—Electrode constructions
    • B03C3/45—Collecting-electrodes
    • B03C3/53—Liquid, or liquid-film, electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/86—Electrode-carrying means

Definitions

  • the invention relates to an electrostatic precipitator, in particular a wet electrostatic precipitator, for separating liquids and / or solids from gases, the precipitation electrodes being tubular and electrically connected to one another and the precipitation electrodes being grounded individually or in their entirety
  • Non-gaseous pollutants are separated from the gas in so-called dedusting processes.
  • Electrical dedusting uses the effects of the electrical field of a high-voltage DC voltage to separate solids
  • DE-OS 33 02 851 discloses a central part for a tube electrostatic precipitator, both the precipitation electrodes and the tube sheet into which the precipitation electrodes are welded made of plastic. To stabilize the construction, the space outside the precipitation electrodes is up to foamed the inside of the housing with plastic
  • the precipitation electrodes on the inside of the pipe had to be sprayed or sprinkled with an electrically conductive liquid W or brought into an electrically conductive state by the electrical separation of liquid mist from a gas
  • German patent DE 2 134 576 discloses a wet tube separator in which the above-mentioned difficulties are avoided by roughening the inner jacket surface of the separator tubes to achieve a homogeneous liquid film by sandblasting.
  • the jacket surfaces treated in this way become uniform from separated liquids, mists or the like wetted in CH-PS 683 892 describes a wet tube separator, in which the tubes are made of graphite-infused plastic.
  • the durability of this material is uncertain under the respective boundary conditions and also the costs for electrically conductive plastics are relatively high
  • the object of the invention is to provide a tube electrostatic precipitator, in particular tubular electrostatic precipitator, in which the disadvantages of the prior art described above no longer occur.
  • a weight saving compared to conventional electrostatic filters made essentially of metal is to be achieved, as well as The use of expensive conductive plastics is avoided, which in each case reduces investment costs.
  • the complex sandblasting of the inner jacket surface of the separator tubes is also to be eliminated and, at the same time, the operation of the electrostatic filter according to the invention is to be improved compared to those whose inner jacket surface forms a smooth plastic surface
  • the subject invention which is characterized in that the tubes forming a supporting structure for the precipitation electrodes are made of plastic and that each of the precipitation electrodes is in one plastic tube inserted sheet is made of corrosion-resistant metal, the length of the sheet being slightly greater than the length of the plastic tube surrounding the sheet and the width of the sheet being slightly smaller than the inner circumference of the plastic tube surrounding the sheet, and that each sheet is at the upper end has a flange outside the plastic tube.
  • the sheet is rolled along its shorter extent before being inserted into the plastic tube, it can unroll in the interior of the plastic tube and forms the precipitation electrode, hereinafter referred to as "cylinder".
  • the support frame can be constructed in a simple manner from standardized tube bundles made of perforated plates and standard tubes. This results in a substantial weight saving compared to electrostatic filters essentially made of metallic materials.
  • tube bundles made of glass fiber reinforced plastic are used.
  • other plastics that are not reinforced with glass fibers are also possible.
  • the cylinders forming the precipitation electrode are made of corrosion-resistant metal, for example of corrosion-resistant iron, titanium or aluminum alloys, the choice of material depending on the particular application and in any case must be such that the metal meets the expected requirements. If the material of the cylinder is a corrosion-resistant iron alloy, it is advantageous if the metal for the cylinder is corrosion-resistant steel, for example a chromium and / or nickel and / or molybdenum alloy steel.
  • the cylinders are made of Hastelloy 276, that is, a high-nickel alloy steel. This material is extremely corrosion-resistant and is particularly suitable for use in aggressive media, among other things.
  • the wall thickness of the cylinders is less than 1 mm. It is particularly advantageous if the wall thickness of the cylinders is less than 0.4 mm. Since the essential mechanical loads are borne by the plastic pipes surrounding the cylinders, sheets of such a small thickness can be used, the wall thickness of the cylinders also being supposed to be as thin as possible for reasons of cost. According to one embodiment of the invention, the wall thickness of the cylinders is 0.3 mm. This keeps the weight of the cylinders and the cost of the high-quality material low.
  • the precipitation electrodes each have a flange at the upper end outside the plastic pipes. This prevents the precipitation electrodes from being able to move downward within the plastic pipes.
  • the precipitation electrodes each have a funnel-shaped widening known per se at the lower end outside the plastic tubes. As a result of these widenings, a larger distance between the drip edge and the spray electrode is achieved, which prevents flashovers or is shifted to higher operating voltages.
  • the tubes 1 show a section through two tubes of the electrostatic filter according to the invention.
  • the tubes 1 made of plastic, for example glass fiber reinforced plastic, are spaced apart by a perforated plate 2 and a laminate 3.
  • the cylinder 4, made of corrosion-resistant metal, for example Hastelloy 276, is inserted into the tube 1 up to the flange 7, and adjacent cylinders 4 are conductively connected to one another via the lower end 6.
  • the cylinder 4 serves as a precipitation electrode, with a spray electrode centrally located therein , for example as a wire or rod.

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  • Electrostatic Separation (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektrofilter, insbesondere einen Naßelektrofilter, zur Abscheidung von Flüssigkeiten und/oder Feststoffen aus Gasen, wobei die Niederschlagselektroden rohrförmig ausgebildet sind und untereinander elektrisch leitend verbunden sind und wobei die Niederschlagselektroden einzeln oder in ihrer Gesamtheit geerdet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die ein Tragegerüst für die Niederschlagselektroden bildenden Röhren aus Kunststoff bestehen und daß die Niederschlagselektroden aus in die Kunststoffröhren eingeschobenen, aus korrosionsbeständigem Metall bestehenden Zylindern bestehen.

Description

Elektrofilter
Gegenstand der Erfindung ist ein Elektrofilter, insbesondere Naßelektrofilter, zur Ab-scheidung von Flüssigkeiten und/oder Feststoffen aus Gasen, wobei die Niederschlagselektroden rohrformig ausgebildet und untereinander elektrisch leitend verbunden sind und wobei die Niederschlagselektroden einzeln oder in ihrer Gesamtheit geerdet sind
Nicht gasformige Schadstoffe werden in sogenannten Entstaubungsverfahren vom Gas getrennt Die elektrische Entstaubung wendet zur Feststoffabtrennung die Wirkungen des elektrischen Feldes einer hochgespannten Gleichspannung an
Bei den Elektroabscheidem oder Elektrofiltern unterscheidet man zwischen Rohren- Elektroabscheider und Platten-Elektroabscheider Gegenüber dem Platten-Elektroabscheider ist beim Rohren-Elektroabscheider die Abreinigung, d h die Entfernung der ausgefilterten Partikel, die sich an einem Abscheiderohr festgesetzt haben, aufwendig und schwierig Rohren- Elektroabscheider werden deshalb bis jetzt meist dann eingesetzt, wenn die Partikel im Gas entweder von vorgeordneten Waschern oder Kuhlern benetzte Feststoflfteilchen oder Nebeltropfchen sind, die als Schlamm oder Flussigkeitsfilm abgeschieden werden können Die abgeschiedenen Teilchen fließen dann als Schlamm der Innenwandung des senkrecht angeordneten Abscheiderohres entlang nach unten in einen Sumpf Man spricht in diesem Fall von einem Rohren-Naßelektroabscheider oder Rohren-Naßelektrofilter
In der DE-OS 33 02 851 wird ein Mittelteil für ein Rohren-Elektrofilter offenbart, wobei sowohl die Niederschlagselektroden, als auch die Rohrboden, in welche die Niederschlagselektroden eingeschweißt sind, aus Kunststoff bestehen Zur Stabilisierung der Konstruktion wird der Raum außerhalb der Niederschlagselektroden bis an die Innenseite des Gehäuses mit Kunststoff ausgeschaumt
Eine solche Konstruktion weist gegenüber herkömmlichen, im wesentlichen zur Ganze in Metall ausgeführten Elektrofiltern, hinsichtlich der Gewichtsersparnis und auch der Investitionskosten Vorteile auf
Es mußten aber, damit der Elektroabscheider funktionieren kann, die Niederschlagselektroden auf der Rohrinnenseite durch Bedusen oder Berieseln mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit W oder durch die elektrische Abscheidung von Flussigkeitsnebel aus einem Gas in einen elektrisch leitenden Zustand gebracht werden
Diesen Methoden steht der Nachteil gegenüber, daß die glatten Kunststoffoberflachen im allgemeinen flussigkeitsabweisende Eigenschaften haben, so daß sich kein geschlossener Flussigkeitsfilm auf der inneren Oberflache der Niederschlagsrohre ausbilden und diese gleichmaßig benetzen kann Die Flüssigkeit bildet vielmehr Bache oder einzelne Rinnsale, die Inseln aus unbenetztem Kunststoffmaterial freilassen Dies setzt nicht nur die Wirksamkeit des Elektroabscheiders herab, sondern begünstigt wegen der uneinheitlichen Hohe der genannten Rinnsale Überschlage der Hochspannung
In der deutschen Patentschrift DE 2 134 576 ist ein Rohren-Naßelektroabscheider offenbart, bei dem die obengenannten Schwierigkeiten vermieden werden, indem die innere Mantelflache der Abscheiderohre zum Erreichen eines homogenen Flussigkeitsfilmes durch Sandstrahlen aufgerauht sind Die so behandelten genannten Mantelflachen werden gleichmäßig von abgeschiedenen Flüssigkeiten, Nebel oder dergleichen benetzt In der CH-PS 683 892 ist ein Rohren-Naßelektroabscheider beschrieben, bei dem die Rohren aus mit Graphit durchsetztem Kunststoff hergestellt sind Die Beständigkeit dieses Materials ist unter den jeweiligen Randbedingungen ungewiß und außerdem sind die Kosten für elektrisch leitende Kunststoffe relativ hoch
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Rohren-Elektrofilter, insbesondere Rohren- Naßelektrofilter, bereitzustellen, bei dem die Nachteile des oben beschriebenen Standes der Technik nicht mehr auftreten Insbesondere soll eine Gewichtsersparnis gegenüber herkömmlichen, im wesentlichen aus Metall gefertigten Elektrofiltern erzielt, sowie die Verwendung teurer leitender Kunststoffe vermieden werden, wodurch jeweils Investitionskosten gesenkt werden Auch das aufwendige Sandstrahlen der inneren Mantelflache der Abscheiderohre soll entfallen und gleichzeitig die Betriebsweise des erfindungsgemaßen Elektrofilters gegenüber solchen, deren innere Mantelflache eine glatte Kunststoffoberflache bildet, verbessert werden
Diese Aufgabe wird durch gegenstandliche Erfindung gelost, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die ein Tragegerust für die Niederschlagselektroden bildenden Rohren aus Kunststoff bestehen und daß jede der Niederschlagselektroden von einem in jeweils eine Kunststoffrohre eingeschobenen Blech aus korrosionsbeständigem Metall gebildet wird, wobei die Länge des Bleches geringfügig größer als die Länge des das Blech umgebenden Kunststoffrohres ist und wobei die Breite des Bleches geringfügig kleiner als der innere Umfang des das Blech umgebenden Kunststoffrohres ist, und daß jedes Blech am oberen Ende außerhalb des Kunststoffrohres eine Bördelung aufweist. Dadurch, daß das Blech vor dem Einschieben in das Kunststoffrohr entlang seiner kürzeren Ausdehnung eingerollt wird, kann es sich im Inneren des Kunststoffrohres entrollen und bildet dort die im weiteren als "Zylinder" bezeichnete Niederschlagselektrode.
Der Aufbau des Tragegerüstes kann in einfacher Weise aus standardisierten Rohrbündeln aus Lochplatten und Normrohren geschehen. Dadurch wird eine wesentliche Gewichtsersparnis gegenüber im wesentlichen aus metallischen Werkstoffen gefertigten Elektrofiltern erzielt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden Rohrbündel aus Glasfaserverstärktem Kunststoff verwendet. Es ist aber, abhängig vom Einsatzbereich des Elektrofilters, auch die Verwendung anderer nicht Glasfaser-verstärkter Kunststoffe möglich.
Die die Niederschlagselektrode bildenden Zylinder sind aus korrosionsbeständigem Metall gefertigt, also beispielsweise aus korrosionsbeständigen Eisen-, Titan- oder Aluminiumlegierungen, wobei die Materialauswahl abhängig vom jeweiligen Einsatzfall ist und jedenfalls so erfolgen muß, daß das Metall den erwarteten Anforderungen genügt. Wenn das Material der Zylinder eine korrosionsbeständige Eisenlegierung ist, ist es von Vorteil, wenn das Metall für die Zylinder korrosionsbeständiger Stahl ist, also beispielsweise ein chrom- und/oder nickel- und/oder molybdänlegierter Stahl.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung werden die Zylinder aus Hastelloy 276, also einem hoch-nickellegierten Stahl, gefertigt. Dieses Material ist äußerst korrosionsbeständig und ist unter anderem für den Einsatz in aggressiven Medien besonders geeignet.
Es ist von Vorteil, wenn die Wandstärke der Zylinder kleiner als 1 mm ist. Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Wandstärke der Zylinder kleiner als 0,4 mm ist. Da die wesentlichen mechanischen Belastungen von den die Zylinder umgebenden Kunststoffrohren getragen werden, können Bleche mit einer derart geringen Stärke verwendet werden, wobei die Wandstärke der Zylinder auch aus Kostengründen so dünn wie möglich sein soll. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Wandstärke der Zylinder 0,3 mm. Dadurch werden das Gewicht der Zylinder und die Kosten für das hochwertige Material gering gehalten.
Unerwarteterweise wurde festgestellt, daß auf eine Längsschweißung der die Niederschlagselektroden bildenden Bleche verzichtet werden kann. Dies trägt wesentlich zur konstruktiven Vereinfachung des erfindungsgemäßen Elektrofilters bei.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weisen die Niederschlagselektroden am oberen Ende außerhalb der Kunststoffrohre jeweils eine Bördelung auf. Dadurch wird vermieden, daß sich die Niederschlagselektroden innerhalb der Kunststoffrohre nach unten hin verschieben können.
Es ist weiters von Vorteil, wenn die Niederschlagselektroden am unteren Ende außerhalb der Kunststoffröhren jeweils eine an sich bekannte trichterförmige Aufweitung aufweisen. Durch diese Aufweitungen wird eine größere Distanz der Abtropfkante zur Sprühelektrode erreicht, wodurch Überschläge verhindert, bzw. zu höheren Betriebsspannungen verschoben werden.
Die Erfindung wird nun anhand des in der Zeichnung 1 dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert.
In der Fig. 1 ist ein Schnitt durch zwei Röhren des erfindungsgemäßen Elektrofilters dargestellt. Die Rohre 1 aus Kunststoff, beispielsweise Glasfaser-verstärktem Kunststoff, sind durch eine Lochplatte 2 und ein Laminat 3 distanziert. In das Rohr 1 ist der aus korrosionsbeständigem Metall, beispielsweise Hastelloy 276, bestehende Zylinder 4 bis zur Bördelung 7 eingeschoben, über das untere Ende sind jeweils benachbarte Zylinder 4 leitend miteinander verbunden 6. Der Zylinder 4 dient als Niederschlagselektrode, zentrisch darin befindet sich eine Sprühelektrode, beispielsweise als Draht oder Stab ausgeführt.

Claims

Patentansprüche
1 Elektrofilter, insbesondere Naßelektrofilter, zur Abscheidung von Flüssigkeiten und/oder Feststoffen aus Gasen, wobei die Niederschlagselektroden rohrformig ausgebildet sind und untereinander elektrisch leitend verbunden sind und wobei die Niederschlagselektroden einzeln oder in ihrer Gesamtheit geerdet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die ein Tragegerust für die Niederschlagselektroden bildenden Rohren aus Kunststoff bestehen und daß die Niederschlagselektroden aus in die Kunststoffrohren eingeschobenen, aus korrosionsbeständigem Metall bestehenden Zylindern bestehen
2 Elektrofilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Niederschlagselektrode von einem in jeweils eine Kunststoffrohre eingeschobenen Blech aus korrosionsbeständigem Metall gebildet wird, wobei die Lange des Bleches geringfügig großer als die Lange des das Blech umgebenden Kunststoffrohres ist und wobei die Breite des Bleches geringfügig kleiner als der innere Umfang des das Blech umgebenden Kunststoffrohres ist
3 Elektrofilter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Niederschlagselektrode am oberen Ende außerhalb der Kunststoffrohre eine Bördelung aufweist
4 Elektrofilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das korrosionsbeständige Metall für die Niederschlagselektroden eine korrosionsbeständige Eisen-, Titan- oder Aluminiumlegierung ist
5 Elektrofilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das korrosionsbeständige Metall für die Niederschlagselektroden ein korrosionsbeständiger Stahl ist
6 Elektrofilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der korrosionsbeständige Stahl für die Niederschlagselektroden ein chrom- und/oder nickel- und/oder molybdanlegierter Stahl ist
7 Elektrofilter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Starke des die Niederschlagselektroden bildenden Bleches weniger als 1 mm betragt
8. Elektrofilter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des die Niederschlagselektrode bildenden Bleches weniger als 0,4 mm beträgt.
9. Elektrofilter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der die Niederschlagselektroden umgebenden Kunststoffrohre ein gegebenenfalls durch Glasfaser verstärkter Kunststoff ist.
10. Elektrofilter, nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederschlagselektroden am unteren Ende außerhalb der Kunststoffröhren eine trichterförmige Aufweitung aufweisen.
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