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Verfahren zur elektrischen Abseheidung von Schwebekiirpern aus Gasen oder Gasgemiselhen.
Ein Mangel der elektrischen Gasreinigung bei Verwendung von Ausströmelektroden und gegenpoligen Niederschlagselektroden besteht darin, dass die eigentliche lonisationszone in der Hauptsache auf die nächste Umgebung der Ausströmelektroden beschränkt ist und daher die Teilchen in einem grossen Teil des Gasstromes zunächst nicht aufgeladen werden. Erst wenn sie im weiteren Verlauf ihres Durchganges durch das Elektrofilter in die Nähe der Sprühzone kommen, erhalten sie eine Ladung und werden in dem elektrischen Feld zwischen Ausström- und Niederschlagselektroden von den letztgenannten angezogen und abgeschieden.
Wegen der für die Sprühwirkung erforderlichen hohen Potentialdifferenz zwischen Ausströmer und Niederschlagselektrode ist man gezwungen, einen verhältnismässig grossen Abstand zwischen diesen beiden Organen herzustellen, damit kein Überschlag erfolgt. Auch dieser Abstand verringert die Wirkung der elektrischen Gasreinigung, da ein Teil der bereits geladenen Teilchen auf dem Wege zur Niederschlagselektrode durch Rekombination die Ladung wieder verliert und dann für die Abseheidung nicht mehr in Frage kommt.
Um diesen Mängeln abzuhelfen, werden gemäss der Erfindung die Schwebeteilchen ohne Zuhilfenahme besonderer Ausströmelektroden durch sprühende Teile der Niederschlagselektroden, also durch Elektroden, die Sprüh-und Niederschlagselektroden in sich vereinen, aufgeladen und nach dieser Aufladung in einem von denselben Niederschlagselektroden gebildeten koronalosen elektrischen Feld abgeschieden. Zwischen den Niederschlagselektroden, die dieses koronalose elektrische Feld bilden, kann trotz hoher Feldstärke eine relativ geringe Potentialdifferenz herrschen.
Diese geringe Potentialdifferenz ermöglicht es, die das Feld erzeugenden Niederschlagselektroden sehr nahe aneinanderzurüeken, so dass der Rekombinationsweg, den ein aufgeladenes Teilchen zurücklegt, unter eine beliebige Grenze herabgedrückt werden kann.
Für das Verfahren nach der Erfindung wird vorteilhaft eine Hilfselektrode verwendet, die nur den Zweck hat, eine Sprühentladung von gewissen Teilen der ihr gegenüberstehenden Niederschlagselektrode zu erzeugen.
Für die Niedersehlagselektroden kann man einen Plattensatz nach Art eines Plattenkondensators verwenden, wobei die einzelnen Platten auf hohes elektrisches Potential gebracht werden, aber gegeneinander eine nur geringe Potentialdifferenz haben. Die Ränder dieses Plattensatzes stehen der erwähnten Hilfselektrode gegenüber, die z. B. geerdet sein kann. Es ist dann ein hohes Potential gegen diese Hilfselektrode vorhanden, das bewirkt, dass die Ränder der Platten gegen die Hilfselektrode sprühen.
Zwischen den Platten herrscht zwar nur eine geringe Potentialdifferenz, infolge ihres geringen gegenseitigen Abstandes jedoch eine hohe elektrische Feldstärke. Ein Gasstrom, der durch den Plattensatz geleitet wird, erfährt an den Rändern eine starke Ionisation, die eine Aufladung der Sehwebeteilchen verursacht. Nach der Aufladung gelangen die Teilchen sofort in das starke koronalose elektrische Feld zwischen den Platten und damit zur baldigen Ausscheidung.
Einen besonderen Vorteil hat das Verfahren bei Anwendung von Wechselstrom. Es ist bekannt, dass hochgespannter Wechselstrom bei den üblichen Elektrofilteranordnungen zu einem weit geringeren Wirkungsgrad führt als Gleichstrom. Diese geringere Wirkung liegt einfach daran, dass in dem Raum zwischen Sprüh- und Niederschlagselektrode schichtenweise positive und negative Ionen gebildet werden, die sich den Schwebeteilehen mitteilen und sie zu neutralen Staubteilchen rekombinieren, ehe sie an die Niederschlagselektrode gelangen. Will man also die Rekombinationszeit verkürzen, so müsste man die
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durch Wechselstrom aufgeladenen Staubpartikel sofort nach Entstehung ihrer Ladung zur Abseheidung bringen können, d. h.
man müsste sie sofort nach ihrer Aufladung in ein starkes elektrisches Feld bringen, das ihre Abscheidung bewirkt. Die Elektroden dieses Feldes dürfen aber nicht weit voneinander entfernt sein, sonst würde z. B. ein positiv geladenes Staubteilehen an die nahe negative Platte geworfen werden, die aber mittlerweile schon wieder positiv geworden ist. Das Staubteilchen würde dann um seinen Schwerpunkt oszillieren, aber nicht zur Abscheidung gelangen.
Da die Beweglichkeit und somit die Schwingungsweite eines solchen Teilchens bekanntlich eine Funktion seines Durchmessers ist, so lässt es sich mit dem neuen Verfahren auch bei Wechselstrombetrieb erreichen, dass man den Abstand der Niederschlagselektroden so gering wählt, dass die Schwingungs- weite eines solchen Teilchens von bestimmtem Durchmesser grösser wird als der Abstand der Sammelelektroden voneinander. Ist das der Fall, dann wird ein geladenes Teilchen mit Sicherheit an die Niederschlagselektrode geworfen und abgeschieden werden, bevor noch der Wechselstrom seine Polarität ver- ändert hat.
Die Vorteile der Verwendung von Wechselstrom liegen hauptsächlich in der Vermeidung der Apparatur zur Gleichrichtung des hochgespannten Wechselstromes. Doch ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf die Abscheidung mittels Wechselstromes beschränkt, sondern auch bei Gleichstrombetrieb oder gemischtem Betrieb anwendbar. Auch die Ionisierung kann beliebig durch konstanten oder pulsierenden Gleichstrom oder durch Wechselstrom erfolgen.
In Anwendung der Erfahrung, dass stehende Gleichspannung zur Abscheidung von Verunreinigungen, die vorher in einem ionisierten Gasstrom befindlich waren, besonders günstig ist, während z. B. pulsierender, mittel-oder hochfrequenter Gleichstrom eine für die Sprühionisation günstige Wirkung hat, kann gemäss der Erfindung zur Erzeugung der Potentialdifferenz zwischen Niederschlagselektroden und Hilfselektrode pulsierender Gleichstrom und zwischen den Niederschlagselektroden selbst, also dort, wo das elektrische Abscheidungsfeld besteht, eine stehende Gleichspannung aufrechterhalten werden.
Die Niedersehlagselektroden, die bei dem Verfahren nach der Erfindung zum Aufladen der Sehwebe- teilehen benutzt werden, können auf verschiedene Art teilweise sprühen gemacht werden, z. B. durch vorstehende Spitzen oder scharfe Kanten. Bei Elektroden aus Blechplatten genügt es, wenn die gegen die Hilfselektrode gerichteten Ränder oder Kanten so ausgebildet werden, dass sie sprühen.
Die Hilfselektrode kann geerdet bzw. mit dem geerdeten Filtergehäuse verbunden sein oder einen Teil dieses Gehäuses bilden, kann aber auch isoliert gelagert und an Hochspannung gelegt sein, während die gegen sie sprühenden Niedersehlagselektroden abwechselnd an Erde und an einer niedrigeren Hochspannung oder einer Niederspannung liegen.
Auf der Zeichnung ist an mehreren Beispielen schematisch dargestellt, wie die Erfindung ausgeführt werden kann.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 besteht die Filtereinrichtung aus einem geerdeten, vorteilhaft rohrförmigen Gehäuse 1 mit Einlass 2 für das in der Pfeilriehtung strömende Gas. In das als Nieder- schlagfläche dienende Rohr 1 ragt axial ein glattflächiger Rotationskörper 3 hinein, der mittels eines Trägers 4 auf Isolatoren 5 abgestützt ist und an Hochspannung (Gleich-oder Wechselspannung) liegt.
Die Anordnung kann auch umgekehrt, d. h. so getroffen sein, dass das Gehäuse 1 mit der Hochspannungsquelle und der Elektrodenkörper 3 mit der Erde verbunden ist.
Der Rotationskörper 3 ist mit einer oder mehreren Spitzen oder Zuschärfungen 6 versehen, die gegen eine hinter dem Gaseinlass 2 mit dem Gehäuse 1 verbundene durchbrochene oder siebartige Hilfs- elektrode'1 gerichtet sind. Die Spitze 6 sprüht entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Gases in
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Teilchen aufgeladen werden, ehe das Gas in das koronalose Feld zwischen der Gehäusewand 1 und dem Elektrodenkörper 3 gelangt, wo die Abscheidung erfolgt. Der Abstand zwischen 1 und 3 kann so gering und die Feldstärke so hoch gewählt werden, dass auch bei Anlegung einer Weehselspannung an1 oder 3 die Schwingungsweite der aufgeladenen Teilchen grosser ist als dieser Abstand, also mit Sicherheit eine Abscheidung der Teilchen durch Niederschlagung an 1 oder 3 erfolgt.
Infolge der abblasenden Wirkung des gegen die Hilfselektrode 7 gerichteten elektrischen Windes bleibt diese von Niederschlägen frei.
Bei dem Beispiel nach Fig. 2 strömt das zu reinigende Gas zur Aufladung, vorteilhaft an Leit- flächen 8 vorbei, in eine geerdete Kammer 9, in der isoliert eine an Hochspannung, z. B. an einer Wechsel-
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sind in dem Kammerteil JJ die plattenförmigen, z.
B. aus Blech bestehenden Niederschlagselektroden 12, 13 angeordnet, zwischen denen eine bestimmte Potentialdifferenz dadurch aufrechterhalten wird, dass die Elektroden an einer Spannung (Nieder-oder Hochspannung) liegen, die durch Anzapfung der Sekundär- seite 21 des Transformators gewonnen wird, aber niedriger ist als die Spannung, die der Hilfselektrode 10 zugeführt wird, während die Elektroden 13, die mit der Aussenwand des Kammerteils 11 elektrisch Yer- bunden sind, wie das ganze Gehäuse selbst geerdet sind.
Die gegen die Hilfselektrode 10 gerichteten Kanten oder Ränder der Niedersehlagselektroden üben eine Sprühwirkung aus mit dem Erfolg, dass die
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kann der gegenseitige Abstand zwischen den Niederschlagselektroden so gering bemessen sein, dass die aufgeladenen Teilchen in diesem Zwischenraum niedergeschlagen werden, noch ehe die angelegte Wechsel- spannung ihre Polarität gewechselt hat. Die Abscheidungen fallen von den Elektroden 12, 13 in den üblichen Sammelraum 14, während das gereinigte Gas in den Reingasabzug 15 abfliesst.
Bei dem Vorschlag nach Fig. 3 ist die mit den sprühenden Teilen der Niederschlagselektroden zusammenwirkende Hilfselektrode 16 mit dem geerdeten Filtergehäuse 17 leitend verbunden. Die Nieder- schlagselektroden 18, 19 sind, durch Isolatoren 20 voneinander getrennt und nebeneinander aufgereiht, isoliert an dem Gehäuse 17 befestigt und mit einer Hochspannungsquelle, z. B. einer Wechselspannung, verbunden. Um zwischen den Elektroden 18, 19 eine Potentialdifferenz herzustellen und aufrechtzuerhalten, liegen die Elektroden 18 an der vollen und die Elektroden 19 an einer niedrigeren Spannung, die durch Anzapfen der Sekundärseite 21 des Transformators erzielt wird.
Die gegen die Hilfselektrode 16 gerichteten Kanten der Niedersehlagselektroden 18, 19 sprühen und veranlassen in der beschriebenen
Weise die Aufladung der Teilchen, die nach dieser Aufladung in dem koronalosen Feld zwischen den
Elektroden 18, 19 abgeschieden werden. Der gegenseitige Abstand der Elektroden 18, 19 ist wie in den vorangehend erläuterten Fällen so gering gewählt, dass auch bei Wechselstrombetrieb eine sichere Ab- scheidung erreicht wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur elektrischen Abscheidung von Sehwebekörpern aus Gasen oder Gasgemischen, bei dem die Schwebeteilehen nacheinander erst aufgeladen und dann abgeschieden werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladung der Schwebeteilchen ausschliesslich durch sprühende Teile der Nieder- schlagselektroden und ihre Abscheidung in dem koronalosen elektrischen Feld zwischen diesen Nieder- schlagselektroden erfolgt.