Elektrostatischer Abscheider Die Erfindung betrifft einen elektrostatischen Abscheider, bei welchem jeder Sammelelektrode eine Reinigungsvorrichtung zugeordnet ist.
Bei der Entwicklung elektrostatischer Abschei- der wurde Wert darauf gelegt, einen guten Nieder schlag fein verteilter Stoffe aus einem Gas auf eine Sammeloberfläche zu erzielen. Mit den neueren Ab- scheidern kann ein extrem hoher Grad von Nieder schlag erzielt werden.
Es ist jedoch eine bekannte Tatsache, dass die Wirksamkeit eines Abscheiders abnimmt, wenn fein verteiltes Material sich auf der Sammeloberfläche niederschlägt. Dies gilt insbesondere, wenn sich eine Schicht des fein verteilten Materials auf der Sammel- oberfläche gebildet hat. Hierdurch wird die Wirk samkeit des elektrischen Feldes zwischen den Ent lade- und Sammelelektroden stark herabgesetzt.
Es ist deshalb erforderlich, periodisch die Sam- melelektroden zu reinigen. Diese Sammelelektroden weisen oft die Form von Platten auf. Falls ein der artiges Reinigen nicht regulär durchgeführt wird, fällt die Wirksamkeit des Abscheiders sehr stark ab.
Die beiden Hauptmethoden der Reinigung der Sammelelektroden in elektrostatischen Abscheidern sind mechanisches Abklopfen und Abwaschen mit einem Flüssigkeitsstrahl oder Flüssigkeitsbesprühung. Keines dieser Verfahren ist völlig zufriedenstellend. Bei beiden Verfahren wird das Material in einer etwas zufälligen, willkürlichen Weise gelöst, und häufig bleiben grosse Zonen von niedergeschlagenem Material an den Sammelelektroden hängen. Beide Verfahren haben noch weitere erhebliche Nachteile.
Das mechanische Abklopfen kann durch Schla gen, Vibrieren oder durch Trägheitseinwirkung her vorgerufen werden. In jedem Fall sind jedoch die Aufbauteile erheblichen Spannungen und Belastun- gen ausgesetzt, und es ist deshalb erforderlich, die einzelnen Konstruktionselemente derart auszulegen, dass diese erheblichen mechanischen Stössen wider stehen können, denen sie während des Abklopfens ausgesetzt sind.
Dadurch erhöhen sich natürlich die Kosten für die Herstellung eines Abscheiders. Weiter hin ist es nicht möglich, die Sammelelektroden kon tinuierlich abzuklopfen, da hierdurch das niederge schlagene Material sich sofort nach dem Nieder schlagen in der kleinen Form, in der es niederge schlagen wurde, lösen würde. Dieses Material könnte dann sofort wieder in den Gasstrom eintreten. Die allgemeine Technik ist daher die, dass man dem nie dergeschlagenen Material die Möglichkeit gibt zu agglomerieren. Das Abklopfen wird periodisch durch geführt.
Das periodisch abgeklopfte Material fällt in Form grosser Teile oder Flocken von der ge klopften Elektrode nach unten und tritt nicht mehr in den Gasstrom ein. Um weiterhin die Möglichkeit eines Wiedereintretens der abgeschiedenen Teilchen in den Gasstrom auszuschalten, ist es oft erforderlich, den Gasstrom sehr gering zu halten, was sich wieder um als nachteilig erweisen kann und was die Allge meinkosten erhöht.
Beim Abwaschen der Sammelelektroden mit einer Flüssigkeit ist es erforderlich, entweder eine einzelne Reihe von Düsen vorzusehen, welche über die Fläche der Sammelelektrode bewegbar sein muss, oder eine grosse Anzahl von Reihen von Düsen vor zusehen, die über die ganze oder im wesentlichen ganze Fläche der Sammelelektroden sich erstrecken. Bei Massabscheidern äst es manchmal erforderlich, während des Abwaschens die Spannungszuleitung ab zuschalten. Dies ist nachteilig und führt zu Perioden, während denen keine Reinigung des Gases durch geführt wird.
Das mechanische Abklopfen und das Abwaschen der Sammelelektroden in elektrostatischen Abschei- dern erfordert die Verwendung beträchtlicher Hilfs vorrichtungen. Diese Hilfsvorrichtungen bilden einen erheblichen Anteil der Gesamtkosten des Abschei- ders. Darüberhinaus kann die Art des abzuscheiden den Materials die Art und Weise und die Frequenz der Reinigung bestimmen. Beispielsweise erfordern hochwiderstandsfähige Staube eine öftere Reinigung der Elektroden als weniger widerstandsfähige Staube.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu grunde, die im vorstehenden aufgeführten Nachteile zu beheben und einen Abscheider zu schaffen, in welchem die Reinigung der Elektroden wesentlich erleichtert ist und kontinuierlich durchgeführt wer den kann, wobei das Wiedereintreten von Staub in den Gasstrom auf ein Minimum herabgesetzt ist. Praktisch sollen durch die Erfindung im wesentlichen konstant saubere Elektrodenoberflächen ermöglicht werden.
Der erfindungsgemässe Abscheider ist gekenn zeichnet durch Mittel, die eine relative Drehbewe gung zwischen wenigstens jeder Sammelelektrode und deren zugeordneter Reinigungsvorrichtung bewirken, wobei sichergestellt ist, dass die Reinigungsvorrich tung auf die gesamte oder im wesentlichen auf die gesamte aktive Oberfläche der Sammelelektrode ein wirkt. Auf diese Weise ist es möglich, sowohl die Entladungselektroden als auch die Sammelelektroden zu reinigen.
Da die Entladeelektroden die aus dem Gas zu entfernenden Teilchen nicht anziehen oder wenigstens nicht in gleichem Mass anziehen wie die Sammelelektroden, werden die Entladungselektroden eine leichte Beschichtung von Staub aufnehmen, welche die Wirksamkeit des Abscheiders beeinträch tigen kann.
Bei Abscheidern, deren Sammelelektroden plat- tenförmig ausgebildet und in ihrer Hauptebene dreh bar sind, ist es vorteilhaft, stationäre Reinigungs vorrichtungen für jede aktive Oberfläche einer jeden Sammelelektrode und getrennte Reinigungsvorrich tungen für die Entladungselektroden vorzusehen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines elek trostatischen Abscheiders gemäss der Erfindung, Fig. 2 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung,
Fig. 3 einen Querschnitt durch die in Fig. 1 dar gestellte Vorrichtung und Fig.4 eine vergrösserte Darstellung eines Teiles einer Entladeelektrode und- der benachbarten von der Welle getragenen Sammelelektroden und Fig.5 eine perspektivische Ansicht eines Endes der Reinigungsvorrichtung für -eine der Sammelelek troden in vergrössertem Massstab.
Der Abscheider weist ein Gehäuse 10 auf. Das Gehäuse 10 ist mit einem Gaseinlass 12 für das zu behandelnde Gas und einem Gasauslass 14 für das behandelte Gas versehen. Die Richtung der Gas- strömung ist in den Fig. 1 und 3 durch Pfeile ange zeigt. Falls es gewünscht ist, das Gas nacheinander in mehr als einem Abscheider zu behandeln, kann der Auslass 14 einer ersten Einheit unmittelbar mit dem Einlass 12 einer zweiten Einheit verbunden werden usw.
Innerhalb des Abscheidergehäuses 10 ist eine Anzahl von voneinander getrennt angeordneten Ent lade- und Sammelelektroden vorgesehen. Die Sam- mel- und Entladeelektroden sind alternierend ange ordnet und erstrecken sich über die gesamte Breite der Einheit. Jede Elektrode weist im wesentlichen eine kreisförmige Form auf und ist in einer Ebene angeordnet, die parallel zur Gasströmung verläuft. Die Sammelelektroden werden von Platten 16 ge bildet. Diese Platten 16 können aus Stahlblechplat- ten vorgefertigt sein.
Auf beiden Seiten können Korb rahmen befestigt sein, und es können Abstandhalter vorgesehen sein, um eine Verbiegung oder ein Aus beulen der Platten zu verhindern. Jede Sammel- plattenelektrode 16 ist mittels Bolzen oder Schrau ben oder anderer Befestigungsmitteln an einer Mittel welle 20 befestigt, die sich quer durch den Ab- scheider und durch die Seitenwandung 22 des Ge häuses 10 erstreckt. Die Welle 20 ruht in Lagern, die sich auf dem Träger 30 befinden, der sich als Platt form von der einen Wandung 22 aus erstreckt.
Die Welle 20 und die parallelen Sammelplattenelektroden 16 drehen sich innerhalb des Abscheidergehäuses 10 und zwischen den Entladeelektroden 24, wie später noch näher beschrieben wird. An den Stellen, an denen die Welle 20 durch das Abscheidergehäuse hindurchtritt (Fig.l und 2) sind Stopfbüchsen 23 vorgesehen, um einen Lufteintritt zu verhindern, wenn der Abscheider unter Unterdruck arbeitet, oder einen Gasaustritt zu verhindern, wenn der Abscheider unter Druck arbeitet.
Es sind Mittel vorgesehen, um vorzugsweise kon tinuierlich die Welle 20 und die Sammelplattenelek- troden 16 zu drehen. Hierfür kann ein Kettenantrieb 26 vorgesehen sein und ein Motor 28, der über ein Vorgelege den Kettenantrieb antreibt. Durch das Vorgelege kann die Sammelplattenelektrodenanord- nung verhältnismässig langsam gedreht werden, bei spielsweise mit 30 bis 60 Umdrehungen pro Stunde. Normalerweise können diese Antriebsmittel lediglich an einem Ende der Welle 20 vorgesehen sein. Die Antriebsmittel können auf der Plattform 30 am Ende der Welle 20 angeordnet sein.
Die Entladungselektrodenanordnung ist allgemein mit 24 bezeichnet. Jede Entladungselektrode 24 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein stationäres Trägerrahmenwerk 32 auf, welches von einem zen tralen ringförmigen Glied 34 gebildet wird, das durch radiale Streben 36 mit äusseren Bolzen und Streben 38 und 39 verbunden ist, welche im wesentlichen einen kreisförmigen äusseren Rahmen bilden. Das stationäre Trägerrahmenwerk 32 ist bei 40 aufge hängt. Die Aufhängung ist mit einer Isolationskam mer 42, wie später noch beschrieben, verbunden.
Jede Entladungselektrodenanordnung 24 enthält fer ner innerhalb des Rahmenwerks 32 einen drehbaren Teil 43, welcher die eigentliche Elektrode bildet. Dieses Glied ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Rad ausgebildet, welches einen inneren Reifen 44, einen äusseren Reifen 46 und Speichen 48 aufweist, die sich zwischen den Reifen erstrecken und die aus Stacheldraht bestehen. Der innere Reifen 44 wirkt mit dem Ring 34 zusammen, der einen Laufring bildet. Zwischen dem Ring 34 und dem Reifen 44 sind Walzen 50 angeordnet (siehe Fig. 4). Der äussere Ring oder Reifen 46 ist um seinen Umfang herum mit Zähnen 52 versehen.
Diese Zähne 52 kämmen mit Zahnrädern 54, die auf einer Welle 56 befestigt sind, die sich über die Breite des Abscheidergehäuses erstreckt. Ein Antrieb der Welle 56 erfolgt über einen Motor 86, der eine senkrechte Spindel 58 antreibt, die sich nach abwärts durch einen hohlen Leiter 60 hindurcherstreckt. Dieser Leiter 60 hängt in einem Isolator in der Kammer 42. Eine Drehung der Spin del 58 und der Welle 56 erzeugt eine Drehung der Entladeelektroden 43 um die Welle 20. Zur Erzie lung der erforderlichen Isolation sind die Elektroden 43 von der Welle 20 getrennt. Der Abstand ist in Fig.4 mit x bezeichnet.
Der Antrieb der Entlade- elektroden kann derart sein, dass diese in der gleichen Richtung oder entgegengesetzt zur Richtung der Dre hung der Sammelelektroden gedreht werden. Jede der beiden Elektrodentypen kann kontinuierlich oder intermittierend gedreht werden.
Die Sammelelektroden 16 begrenzen eine An zahl von parallelen Durchlässen, durch welche das zu reinigende Gas sich hindurch bewegen muss und in welchem die Entladeelektroden 43 angeordnet sind. Eine hohe Spannung wird durch eine Leitung 88 durch eine der Kammern 42 zugeführt und zwi schen den Elektroden angelegt, so dass ein starkes elektrisches Feld zwischen den Entladungselektroden 43 und den Sammelelektroden 16 in an sich bekann ter Weise entsteht. Verunreinigungen innerhalb des Gasstromes werden durch dieses Feld gezwungen, sich auf den Sammelelektroden 16 niederzuschlagen. Wenn diese Schmutzteile auf den Flächen der Dreh elektroden 16 verbleiben können, fällt die Wirksam keit des Abscheiders sehr schnell ab.
In gleicher Weise würde eine Ansammlung von Staub auf den Spitzen der Entladeelektroden 43 die Wirksamkeit beeinträchtigen. Es sind jedoch Mittel vorgesehen, um jeden Teil einer jeden Oberfläche der Drehelek troden 16 und 43 zu reinigen, und zwar wenigstens einmal während jeder vollständigen Umdrehung der Elektroden.
Die Reinigungsvorrichtungen sind zwischen auf einanderfolgenden Elektroden angeordnet. Bei den im dargestellten Ausführungsbeispiel vorhandenen beweglichen Elektroden sind die Reinigungsvorrich tungen stationär. Als Reinigungsvorrichtungen kön nen Abstreifer oder Bürsten verwendet werden.
Die Reinigungsvorrichtungen für die Sammel- elektroden 16 sind in den Fig. 3 und 5 gezeigt. Jede Reinigungsvorrichtung weist einen Federstahlstreifen 62 auf, der so ausgebildet und angeordnet ist, dass er gegen die aktive oder sammelnde Fläche der Platten 16 drückt, und zwar längs einer Linie, die gegenüber dem Radius leicht versetzt ist (Fig.3). Der Streifen 61 wird in seiner gegen die Platte drückende Lage von einem Halterungskanal 64 ge halten. Der Streifen 62 kann in diesen Kanal 64 in Längsrichtung eingeschoben werden.
Der Kanal mit dem Streifen ist in Fig. 3 in der Reinigungsstellung mit voll ausgezeichneten Linien dargestellt. Mit ge strichelten Linien ist die Lage der Reinigungsvor richtung dargestellt, in welcher der Streifen 62 zur Überprüfung oder Auswechslung auf dem Kanal 64 herausgezogen werden kann. Am Kanal 64 ist ein Gelenkhebel 66 angelenkt, durch welchen beim Zu rückziehen des Handgriffes 68 des Gelenkhebels der Kanal 64 um den Bolzen 70 in die zurückgezogene Lage verschwenkt wird, in welcher der Streifen 62 herausgezogen werden kann.
Es sei bemerkt, dass, wenn die Plattenelektrode 16 sich dreht, der Streifen 62 das feinverteilte Material, das an der Oberfläche der Elektrode 16 hängt, abstreift, wenn die Elektrode 16 am Streifen 62 vorbeistreift, und zwar ohne die Oberfläche zu beschädigen. Die Kanäle 64 bilden senkrechte Leitungen, durch welche das entfernte Material nach unten fallen kann.
Die Reinigungsvorrichtungen für die Entladeelek- troden 43 werden durch Bürsten 72 gebildet, die radial oder im wesentlichen radial angeordnet sind und die gegen die Spitzen der Entladeelektrode ein wirken, wenn diese sich dreht.
Die Reinigungsvorrichtungen können aus einer Anzahl von Düsen oder Sprührohren bestehen, die derart angeordnet sind, dass Flüssigkeit auf die Elek troden entlang einer nach abwärts gerichteten radia len Linie der sich bewegenden Elektrode oder entlang einer nach abwärts gerichteten Sehnenlinie aufgege ben wird.
Bei einigen Staubarten kann der Abscheider wir kungsvoller betrieben werden, wenn eine dünne Schicht oder Beschichtung des Staubes sich immer auf den Sammelplatten 16 befindet. In diesen Fällen können die Reinigungsvorrichtungen für die Sammel elektroden derart eingestellt werden, dass eine dünne Niederschlagsschicht verbleibt, wenn der Rest ent fernt wird.
Der beschriebene Abscheider kann für jede Elek- trodenform verwendet werden. Insbesondere ist die ser Abscheider für grosse Baueinheiten geeignet, wo bei beispielsweise die Sammelelektroden etwa 6 bis 7 m oder mehr Durchmesser haben können.
Wenn eine Baueinheit dieser Grösse geplant ist, ist es wünschenswert, einen Zugang zwischen die Elektro den zurr Zwecke der Überprüfung, der Wartung und der Reparatur zu schaffen. Wie in den Figuren dar gestellt, wird dies dadurch ermöglicht, dass die Welle 20 in Form eines hohlen Rohres ausgebildet ist. Diese Welle kann beispielsweise aus einer Anzahl von kurzen Rohren bestehen, die miteinander an ihren Stössen in an sich bekannter Weise verbunden sind.
Ferner kann die Hohlwelle 20 mit Öffnungen oder Mannlöchern 74 zwischen jedem Paar von Sammelelektroden 16 ausgestattet sein.
Um für das Betätigungspersonal einen Zugang zur hohlen Welle 20 von der Aussenseite des Ab- scheiders her zu schaffen, ist die Welle mit einer oder mehreren Kappen oder Gehäusen 76 versehen, welche eines oder beide Enden der Welle umgeben, welches oder welche sich durch die Endwandungen 22 des Abscheidergehäuses hindurch erstrecken. Kappe oder Gehäuse 76 weisen ein Mannloch auf, welches mit einer luftdichten Abdeckung 78 ver schliessbar ist. Diese Abdeckung 78 verhindert einen Gasaustritt oder einen Lufteintritt durch das Mann loch hindurch.
Da es notwendig sein kann, dass der Abscheider während beträchtlicher Zeitabschnitte ohne Unter brechung in Betrieb sein muss, ist es wünschenswert, Mittel vorzunehmen, die die von den Elektroden 16 und 43 abgewaschenen, abgestreiften oder in anderer Weise entfernten Teilchen aus der Vorrichtung ent fernen, anstatt diese Teilchen in einem im Abscheider gebildeten oder vorhandenen Behälter zu sammeln, da dieses zu Störungen führen könnte.
Zu diesem Zweck ist ein Kanal oder eine Leitung 80 im Ab- scheidergehäuse vorgesehen, die sich quer durch das Gehäuse unterhalb der Elektrodensysteme erstreckt und welche das von den Elektroden entfernte Ma terial aufnimmt. Der Kanal 80 erstreckt sich an einem Ende aus dem Abscheidergehäuse heraus und ist innen mit Vorrichtungen zur kontinuierlichen Förderung des gesammelten Staubes zu diesem Ende hin versehen. Beispielsweise kann ein Gebläse vor gesehen sein, welches den Staub durch den Kanal hindurch befördert.
Hierbei muss dafür Sorge ge tragen werden, dass der Staub nicht wieder in den Gasstrom eintreten kann. Es können auch Sprüh rohre oder Düsen vorgesehen sein, welche den ange sammelten Staub wegspülen. In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem inner halb des Kanals 80 ein Förderband 82 angeordnet ist, welches den gesammelten Staub kontinuierlich abtransportiert. Das vorspringende Ende des Kanals 80 ist mit einem gesteuerten Auslass 84 versehen. Von hier gelangt das gesammelte Material in einen Behälter und wird gegebenenfalls weitere Behand lungen zugeführt.
Die Drehrichtung der Plattenelektroden 16 und die örtliche Anordnung der Reinigungsvorrichtungen sind vorzugsweise derart gewählt, dass die frischge reinigten Sammelplatten im Gebiet des Auslasses 14 mit dem Gasstrom in Berührung kommen. Dadurch wird sichergestellt, dass das im ersten Teil des Ab- scheiders teilweise gereinigte Gas nunmehr einem maximalen Feld ausgesetzt wird, welches durch die gereinigten Elektroden gebildet werden kann. Diese bevorzugte Drehrichtung ist bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform verwendet worden.
Es kann jedoch bei anderen Staubarten und Staub konzentrationen wünschenswert sein, eine umge kehrte Drehrichtung zu erzeugen. Hierzu müssen auch die Elemente 62 und 64 umgekehrt werden.
Es sei bemerkt, dass mit der beschriebenen Aus führungsform die Entfernung des niedergeschlagenen Materials mit einem Minimum an Störungen möglich ist. Diese minimalen Schwierigkeiten sind aber beim Betrieb von elektrostatischen Abscheidern ausser ordentlich wünschenswert.
Die Drehgeschwindigkeit der Sammelelektroden kann gemäss der Gasströmung und der Natur des Materials eingestellt werden. Ferner kann es bei be stimmten Stauben wünschenswert sein, die aktiven Oberflächen der Sammelelektroden mit Farbe oder einem anderen Material zu beschichten.
Das Gehäuse kann aus Stahlplatten vorgefertigt sein. Es können aber auch Stahlbetonplatten oder andere Bauelemente verwendet werden, und zwar in Abhängigkeit von der Art der Korrosionseinwirkung, der Temperatur und dem Druck des zu behandelnden Gases.
Es ist möglich, die Drehung der Sammelelektro- den und der Entladungselektroden intermittierend durchzuführen, wenn der Gasstrom derart ist, däss der Niederschlag an fein verteiltem Material nicht gross ist. Normalerweise wird es jedoch wünschens wert sein, die Drehung kontinuierlich durchzuführen und dabei gleichzeitig kontinuierlich die Elektroden zu reinigen. Die Gesamtanlage wird lediglich abge stellt, wenn zum Zwecke der Wartung, der über- prüfung oder der Reparatur ein Eintritt ins Innere erforderlich ist.
Im vorstehenden wurden die Sammelelektroden als Platten und die Entladungselektroden als laminare Rahmenwerke beschrieben. Es ist klar, dass jede oder beide als Scheiben oder dergleichen ausgebildet sein können. Wenn grosse Elektroden zu drehen sind, kann es wünschenswert sein, diese an ihrem Umfang durch Führungswalzen oder Führungsrollen zu stützen.
Weiterhin kann die relative Drehbewegung zwi schen den Elektroden und den Reinigungsvorrich tungen dadurch erzielt werden, dass die Elektroden stationär gehalten werden und dass die Reinigungs vorrichtungen gedreht werden. Weiterhin ist es mög lich, beide, und zwar Elektroden und Reinigungsvor richtungen in der gleichen oder in entgegengesetzten Richtungen mit jeder gewünschten Geschwindigkeit zu drehen, mit welcher eine relative Drehbewegung zwischen beiden erzeugt werden kann. Jeder ge wünschte Abstand der Elektroden kann eingestellt werden.
Die Drehachse kann, wie dargestellt, horizontal verlaufen. Es ist aber auch möglich, die Drehachse senkrecht einzustellen oder dieser jede beliebige Nei gung zu geben.
Zwei oder mehr Abscheider können miteinander betrieben werden. Wenn schwer verschmutzte Ab- dämpfe oder Abgase behandelt werden sollen, kön nen zwei oder mehr Abscheidereinheiten in Serie ge schaltet werden. Hierbei kann der Auslass des ersten Abscheiders mit dem Einlass des zweiten verbunden werden. Wenn grosse Volumina von Gasen zu be handeln sind, können zwei oder mehr Abscheider parallel geschaltet werden, wobei ein gemeinsamer Antrieb verwendet werden kann.
Der erfindungsge mässe Abscheider kann selbst dort industrielle Ver wendung finden, wo der Raum knapp ist. Der zen trale Zugang beim erfindungsgemässen Abscheider vermeidet die Notwendigkeit grosse Teile der Anlage zur Überprüfung und zur Wartung auseinanderzuneh men. Im wesentlichen wird die Gesamtheit der Elek- trodenoberflächen zur Behandlung zu jeder Zeit her angezogen. Das gesamte Volumen des zu behandeln den Gases wird der Einwirkung des elektrischen Feldes unterworfen. Die Reinigung der Elektroden und die Entfernung des niedergeschlagenen Materials erfolgt kontinuierlich.
Dadurch, dass Sammelbehälter innerhalb des Abscheiders nicht vorgesehen sind, wird die Gefahr eines Wiedereintretens der abge schiedenen Stoffe auf ein Minimum herabgesetzt. Die unabhängigen Antriebe der Entladungs- und Sammelelektroden ermöglichen eine Einstellung der Anlage für jegliche Betriebsbedingungen.
Dadurch, dass die Reinigungsvorrichtungen für die Sammelelektroden etwas seitlich von der Mittellinie verschoben sind, d. h., dass sie parallel zu einem Radius der Elektrode verlaufen, jedoch von diesem Radius entfernt angeordnet sind, wird eine abwärts gerichtete Bewegungskomponente auf das von der Elektrode zu entfernende Material übertragen und diese abwärts gerichtete Bewegungskomponente ver stärkt den durch die Gravitation bewirkten Ab transport.
Die Reinigung der Entladungselektroden oder wenigstens deren Spitzen oder Vorsprüngen sichert die Ausbildung eines maximalen Feldes und erhöht somit die Wirksamkeit des Abscheiders.
Electrostatic precipitator The invention relates to an electrostatic precipitator in which each collecting electrode is assigned a cleaning device.
When developing electrostatic precipitators, great importance was attached to achieving good precipitation of finely divided substances from a gas on a collecting surface. With the newer separators, an extremely high level of precipitation can be achieved.
However, it is a known fact that the effectiveness of a separator decreases as finely divided material settles on the collecting surface. This is particularly true when a layer of the finely divided material has formed on the collecting surface. As a result, the effectiveness of the electric field between the Ent charging and collecting electrodes is greatly reduced.
It is therefore necessary to periodically clean the collector electrodes. These collecting electrodes are often in the form of plates. If this type of cleaning is not carried out regularly, the effectiveness of the separator drops very sharply.
The two main methods of cleaning the collecting electrodes in electrostatic precipitators are mechanical tapping and washing with a jet or spray of liquid. Neither of these methods is entirely satisfactory. In both methods, the material is dissolved in a somewhat haphazard, haphazard manner, and large areas of deposited material often stick to the collector electrodes. Both methods have other significant disadvantages.
Mechanical knocking can be caused by beating, vibration or inertia. In any case, however, the structural parts are exposed to considerable stresses and strains, and it is therefore necessary to design the individual structural elements in such a way that they can withstand considerable mechanical impacts to which they are exposed during the knocking process.
This naturally increases the cost of making a separator. Further on, it is not possible to tap the collecting electrodes continuously, as this would result in the material being knocked down immediately after it was knocked down in the small form in which it was knocked down. This material could then immediately re-enter the gas stream. The general technique, therefore, is to give the never-felled material the opportunity to agglomerate. The tapping is carried out periodically.
The periodically tapped material falls down in the form of large pieces or flakes from the tapped electrode and no longer enters the gas flow. In order to continue to eliminate the possibility of the separated particles re-entering the gas flow, it is often necessary to keep the gas flow very low, which again can prove to be disadvantageous and which increases the general costs.
When washing the collecting electrodes with a liquid, it is necessary either to provide a single row of nozzles, which must be movable over the surface of the collecting electrode, or to provide a large number of rows of nozzles that cover the entire or substantially the entire surface of the Collection electrodes extend. In the case of mass separators, it is sometimes necessary to switch off the power supply while washing the dishes. This is disadvantageous and leads to periods during which no cleaning of the gas is carried out.
Mechanical tapping and washing of the collecting electrodes in electrostatic precipitators require the use of considerable auxiliary equipment. These auxiliary devices make up a significant proportion of the total cost of the separator. In addition, the type of material to be separated can determine the type and frequency of cleaning. For example, highly resistant dusts require the electrodes to be cleaned more often than less resistant dusts.
The present invention is based on the object of eliminating the disadvantages listed above and of creating a separator in which the cleaning of the electrodes is much easier and can be carried out continuously, with the re-entry of dust into the gas stream being reduced to a minimum is. In practice, the invention is intended to enable electrode surfaces that are essentially constantly clean.
The separator according to the invention is characterized by means which cause a relative rotational movement between at least each collecting electrode and its associated cleaning device, whereby it is ensured that the cleaning device acts on the entire or essentially the entire active surface of the collecting electrode. In this way it is possible to clean both the discharge electrodes and the collecting electrodes.
Since the discharge electrodes do not attract the particles to be removed from the gas, or at least do not attract them to the same extent as the collecting electrodes, the discharge electrodes will absorb a light coating of dust, which can impair the effectiveness of the separator.
In the case of separators whose collecting electrodes are plate-shaped and are rotatable in their main plane, it is advantageous to provide stationary cleaning devices for each active surface of each collecting electrode and separate cleaning devices for the discharge electrodes.
An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing. 1 shows a perspective view of an electrostatic separator according to the invention, FIG. 2 shows a side view, partly in section, of the device shown in FIG. 1,
3 shows a cross section through the device shown in FIG. 1 and FIG. 4 shows an enlarged illustration of a part of a discharge electrode and the adjacent collecting electrodes carried by the shaft and FIG. 5 shows a perspective view of one end of the cleaning device for one of the collecting electrodes Troden on a larger scale.
The separator has a housing 10. The housing 10 is provided with a gas inlet 12 for the gas to be treated and a gas outlet 14 for the treated gas. The direction of the gas flow is shown in FIGS. 1 and 3 by arrows. If it is desired to treat the gas sequentially in more than one separator, the outlet 14 of a first unit can be connected directly to the inlet 12 of a second unit, etc.
Within the separator housing 10, a number of separately arranged Ent charging and collecting electrodes are provided. The collecting and discharging electrodes are arranged alternately and extend over the entire width of the unit. Each electrode has a substantially circular shape and is arranged in a plane which runs parallel to the gas flow. The collecting electrodes are formed by plates 16. These plates 16 can be prefabricated from sheet steel plates.
Basket frames can be attached to both sides, and spacers can be provided to prevent the plates from bending or buckling. Each collector plate electrode 16 is fastened by means of bolts or screws or other fastening means to a central shaft 20 which extends transversely through the separator and through the side wall 22 of the housing 10. The shaft 20 rests in bearings that are located on the carrier 30, which extends as a platform from the one wall 22 from.
The shaft 20 and parallel collector plate electrodes 16 rotate within the separator housing 10 and between the discharge electrodes 24, as will be described in more detail below. Stuffing boxes 23 are provided at the points at which the shaft 20 passes through the separator housing (Fig.l and 2) to prevent air from entering when the separator is operating under negative pressure or to prevent gas from escaping when the separator is operating under pressure .
Means are provided to rotate the shaft 20 and the collector plate electrodes 16, preferably continuously. A chain drive 26 and a motor 28 which drives the chain drive via an intermediate gear can be provided for this purpose. Due to the lay-up, the collecting plate electrode arrangement can be rotated relatively slowly, for example at 30 to 60 revolutions per hour. Normally, these drive means can only be provided at one end of the shaft 20. The drive means can be arranged on the platform 30 at the end of the shaft 20.
The discharge electrode assembly is indicated generally at 24. Each discharge electrode 24 in the illustrated embodiment has a stationary support framework 32 which is formed by a zen tral annular member 34 which is connected by radial struts 36 to outer bolts and struts 38 and 39, which essentially form a circular outer frame. The stationary support framework 32 is suspended at 40. The suspension is connected to an isolation chamber 42, as will be described later.
Each discharge electrode assembly 24 further includes within the framework 32 a rotatable part 43 which forms the actual electrode. In the exemplary embodiment shown, this link is designed as a wheel which has an inner tire 44, an outer tire 46 and spokes 48 which extend between the tires and which are made of barbed wire. The inner tire 44 cooperates with the ring 34, which forms a raceway. Rollers 50 are arranged between the ring 34 and the tire 44 (see FIG. 4). The outer ring or hoop 46 is provided with teeth 52 around its circumference.
These teeth 52 mesh with gears 54 which are mounted on a shaft 56 which extends across the width of the separator housing. The shaft 56 is driven by a motor 86 which drives a vertical spindle 58 which extends downward through a hollow conductor 60. This conductor 60 hangs in an insulator in the chamber 42. A rotation of the spin del 58 and the shaft 56 produces a rotation of the discharge electrodes 43 about the shaft 20. The electrodes 43 are separated from the shaft 20 to achieve the required insulation. The distance is denoted by x in FIG.
The drive of the discharge electrodes can be such that they are rotated in the same direction or opposite to the direction of rotation of the collecting electrodes. Each of the two types of electrodes can be rotated continuously or intermittently.
The collecting electrodes 16 limit a number of parallel passages through which the gas to be cleaned must move and in which the discharge electrodes 43 are arranged. A high voltage is supplied through a line 88 through one of the chambers 42 and applied between the electrodes, so that a strong electric field is created between the discharge electrodes 43 and the collecting electrodes 16 in a manner known per se. Impurities within the gas flow are forced by this field to deposit on the collecting electrodes 16. If these debris can remain on the surfaces of the rotary electrodes 16, the effectiveness of the separator drops very quickly.
Likewise, an accumulation of dust on the tips of the discharge electrodes 43 would impair the effectiveness. However, means are provided to clean each part of each surface of the rotary electrodes 16 and 43, at least once during each complete revolution of the electrodes.
The cleaning devices are arranged between successive electrodes. In the case of the movable electrodes present in the illustrated embodiment, the cleaning devices are stationary. Wipers or brushes can be used as cleaning devices.
The cleaning devices for the collecting electrodes 16 are shown in FIGS. 3 and 5. Each cleaning device comprises a spring steel strip 62 which is designed and arranged to press against the active or collecting surface of the plates 16, namely along a line which is slightly offset from the radius (Figure 3). The strip 61 is held in its pressing position against the plate of a support channel 64 ge. The strip 62 can be pushed into this channel 64 in the longitudinal direction.
The channel with the strip is shown in Fig. 3 in the cleaning position with full lines. The location of the cleaning device is shown with dashed lines, in which the strip 62 can be pulled out on the channel 64 for checking or replacement. An articulated lever 66 is hinged to the channel 64, through which when the handle 68 of the articulated lever is withdrawn, the channel 64 is pivoted about the bolt 70 into the retracted position in which the strip 62 can be pulled out.
It should be noted that as the plate electrode 16 rotates, the strip 62 strips off the finely divided material adhering to the surface of the electrode 16 as the electrode 16 brushes past the strip 62 without damaging the surface. The channels 64 form vertical conduits through which the removed material can fall down.
The cleaning devices for the discharge electrodes 43 are formed by brushes 72 which are arranged radially or essentially radially and which act against the tips of the discharge electrode when it rotates.
The cleaning devices may consist of a number of nozzles or spray tubes arranged such that liquid is applied to the electrodes along a downward radial line of the moving electrode or along a downward chord line.
With some types of dust, the separator can be operated more effectively if a thin layer or coating of the dust is always on the collecting plates 16. In these cases, the cleaning devices for the collecting electrodes can be adjusted so that a thin layer of precipitate remains when the remainder is removed.
The separator described can be used for any shape of electrode. In particular, this separator is suitable for large structural units where, for example, the collecting electrodes can have a diameter of about 6 to 7 m or more.
If an assembly of this size is planned, it is desirable to provide access between the electrons for inspection, maintenance and repair purposes. As shown in the figures, this is made possible in that the shaft 20 is designed in the form of a hollow tube. This shaft can for example consist of a number of short tubes that are connected to one another at their joints in a manner known per se.
Furthermore, the hollow shaft 20 can be provided with openings or manholes 74 between each pair of collecting electrodes 16.
In order to provide operator access to the hollow shaft 20 from the outside of the separator, the shaft is provided with one or more caps or housings 76 which surround one or both ends of the shaft which extends through the end walls 22 of the separator housing extend therethrough. Cap or housing 76 have a manhole which can be closed with an airtight cover 78. This cover 78 prevents gas leakage or air entry through the manhole.
Since it may be necessary that the separator must be in operation for considerable periods of time without interruption, it is desirable to provide means which remove from the device the particles washed off, stripped or otherwise removed from the electrodes 16 and 43, instead of collecting these particles in a container formed or present in the separator, as this could lead to malfunctions.
For this purpose a channel or line 80 is provided in the separator housing, which extends transversely through the housing below the electrode systems and which receives the material removed from the electrodes. The duct 80 extends out of the separator housing at one end and is internally provided with devices for continuously conveying the collected dust towards this end. For example, a fan can be seen before which conveys the dust through the duct.
Care must be taken here that the dust cannot re-enter the gas flow. There can also be spray tubes or nozzles that wash away the dust that has been collected. In the figures, an embodiment is shown in which a conveyor belt 82 is arranged within the channel 80, which continuously transports away the collected dust. The protruding end of the channel 80 is provided with a controlled outlet 84. From here, the collected material arrives in a container and, if necessary, is supplied with further treatments.
The direction of rotation of the plate electrodes 16 and the local arrangement of the cleaning devices are preferably chosen such that the freshly cleaned collecting plates come into contact with the gas flow in the area of the outlet 14. This ensures that the gas that has been partially cleaned in the first part of the separator is now exposed to a maximum field which can be formed by the cleaned electrodes. This preferred direction of rotation has been used in the embodiment shown in the figures.
However, with other types of dust and dust concentrations, it may be desirable to reverse the direction of rotation. To do this, elements 62 and 64 must also be reversed.
It should be noted that with the embodiment described, the removal of the deposited material is possible with a minimum of interference. However, these minimal difficulties are extremely desirable in the operation of electrostatic precipitators.
The speed of rotation of the collecting electrodes can be adjusted according to the gas flow and the nature of the material. In addition, with certain types of dust it may be desirable to coat the active surfaces of the collecting electrodes with paint or another material.
The housing can be prefabricated from steel plates. However, reinforced concrete slabs or other structural elements can also be used, depending on the type of corrosion, the temperature and the pressure of the gas to be treated.
It is possible to rotate the collecting electrodes and the discharge electrodes intermittently if the gas flow is such that the precipitation of finely divided material is not great. Normally, however, it will be desirable to perform the rotation continuously while continuously cleaning the electrodes. The entire system is only switched off if it is necessary to enter the interior for the purpose of maintenance, inspection or repair.
In the foregoing, the collecting electrodes have been described as plates and the discharge electrodes as laminar frameworks. It is clear that either or both can be designed as disks or the like. If large electrodes are to be rotated, it may be desirable to support them on their circumference by means of guide rollers or guide rollers.
Furthermore, the relative rotational movement between the electrodes and the cleaning devices can be achieved by keeping the electrodes stationary and rotating the cleaning devices. Furthermore, it is possible, please include both electrodes and cleaning devices to rotate in the same or opposite directions at any desired speed with which a relative rotational movement can be generated between the two. Any desired distance between the electrodes can be set.
The axis of rotation can, as shown, run horizontally. But it is also possible to set the axis of rotation vertically or to give it any inclination.
Two or more separators can be operated together. If heavily polluted fumes or exhaust gases are to be treated, two or more separator units can be connected in series. The outlet of the first separator can be connected to the inlet of the second. If large volumes of gases are to be treated, two or more separators can be connected in parallel, whereby a common drive can be used.
The separator according to the invention can even find industrial use where space is limited. The central access in the separator according to the invention avoids the need to disassemble large parts of the system for inspection and maintenance. Essentially, the entirety of the electrode surfaces is attracted for treatment at all times. The entire volume of the gas to be treated is subjected to the action of the electric field. The electrodes are cleaned and the deposited material is removed continuously.
Because collecting tanks are not provided inside the separator, the risk of the separated substances re-entering is reduced to a minimum. The independent drives of the discharge and collecting electrodes allow the system to be set for any operating conditions.
In that the cleaning devices for the collecting electrodes are shifted slightly to the side of the center line, i.e. This means that they run parallel to a radius of the electrode, but are located away from this radius, a downward movement component is transferred to the material to be removed from the electrode and this downward movement component strengthens the transport caused by gravity.
The cleaning of the discharge electrodes or at least their tips or projections ensures the formation of a maximum field and thus increases the effectiveness of the separator.