DE102021206742A1

DE102021206742A1 - Elektrostatischer Abscheider

Info

Publication number: DE102021206742A1
Application number: DE102021206742.5A
Authority: DE
Inventors: Volker Trappmann; Fabian Krause
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2021-06-29
Filing date: 2021-06-29
Publication date: 2022-12-29
Also published as: EP4363121A1; KR20240014498A; WO2023274780A1

Abstract

Die vorliegende Anmeldung betrifft einen elektrostatischen Abscheider (1), umfassend einen in einem Gehäuse (2) des Abscheiders (1) angeordneten hohlförmig ausgebildeten Isolierkörper (3), der an seinem unteren Ende mit einem Schutzrohr (8) verbunden ist, welches in eine Kammer (6) des Abscheiders (1) mündet, wobei der Abscheider (1) eine, zwischen dem hohlförmig ausgebildeten Isolierkörper (3) und dem Schutzrohr (8) angeordnete, Ringvorrichtung (9) aufweist, die mehrere über den Umfang angeordnete Einzelschlitzdüsen (10) umfasst, über die ein Reinigungsgas in die Kammer (6) des Abscheiders (1) einströmbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrostatischen Abscheider, umfassend einen in einem Gehäuse des Abscheiders angeordneten hohlförmig ausgebildeten Isolierkörper, der an seinem unteren Ende mit einem Schutzrohr verbunden ist, welches in eine Kammer des Abscheiders mündet.
Elektrostatische Abscheider sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. So offenbart das Dokument GB 888,953 einen gattungsgemäßen elektrostatischen Abscheider, der einen in einem Gehäuse des Abscheiders angeordneten hohlförmig ausgebildeten Isolierkörper aufweist. An dem unteren Ende des Isolierkörpers ist ein zylinderförmiges Ringelement angeordnet, welches in einem zylinderförmigen Schutzrohr mündet. Im Betrieb wird über Eintrittsöffnungen in einer Deckenplatte des Isolierkörpers ein Schutzgas eingebracht, welches ein Einströmen eines mit Schmutzpartikeln verunreinigten Gases aus der Abscheidekammer verhindern soll. Durch den ungerichteten Gasstrom des Schutzgases kommt es jedoch zu Verwirbelungen in einem solchen zylinderförmigen Schutzrohr und damit zu einem Aufwärtstransport der Schmutzpartikel in den Isolierkörper, die sich sodann an der Innenwand des Isolierkörpers ablagern.
Um die Ausbildung von Turbulenzen zu verhindern, schlägt die Offenlegungsschrift DE 29 14 241 A1 ein Schutzrohr für einen Isolierkörper eines elektrostatischen Abscheiders vor, welches konvex geformt ist. Durch die spezifische Formgebung des Schutzrohrs soll zudem verhindert werden, dass ein verunreinigtes Gas aus der Abscheidekammer in das Innere des Isolierkörpers einströmt.
In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass die bisherigen aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsvarianten die Ablagerung der Schmutzpartikel im Isolierkörper nicht wirksam verhindern können.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde einen verbesserten elektrostatischen Abscheider bereitzustellen, insbesondere einen elektrostatischen Abscheider bereitzustellen, dessen Schutzrohr den Aufwärtstransport eines mit Schmutzpartikeln verunreinigten Gases aus der Abscheidekammer sowie eine Ablagerung von Schmutzpartikeln an der Innenwand des Schutzrohres verhindert.
Beschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen elektrostatischen Abscheider mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Der erfindungsgemäße elektrostatische Abscheider umfasst einen in einem Gehäuse des Abscheiders angeordneten hohlförmig ausgebildeten Isolierkörper, der an seinem unteren Ende mit einem Schutzrohr verbunden ist, welches in eine Kammer des Abscheiders mündet. Der Abscheider ist dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine, zwischen dem hohlförmig ausgebildeten Isolierkörper und dem Schutzrohr angeordnete, Ringvorrichtung aufweist, die mehrere über den Umfang angeordnete Einzelschlitzdüsen umfasst, über die ein Reinigungsgas in die Kammer des Abscheiders einströmbar ist.
Die mehreren über den Umfang angeordneten Einzelschlitzdüsen erzeugen eine in Richtung der Kammer des Abscheiders gerichtete, gleichmäßige Strömung des Reinigungsgases über die gesamten Querschnittsfläche des Schutzrohres, so dass hierdurch ein Eindringen der Schmutzpartikel ins Innere des Isolierkörpers wirksam verhindert wird. Dadurch, dass die Strömung abwärtsgerichtet ist, wird zudem die Innenwand des Schutzrohres kontinuierlich mit dem Reinigungsgas gespült, so dass auch eine Ablagerung von Schmutzpartikeln an der Innenwand des Schutzrohres wirksam verhindert wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
Als Reinigungsgas wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Inertgas verstanden. Vorteilhafterweise ist das Reinigungsgas daher ausgewählt aus der Reihe umfassend Stickstoff, Argon, Kohlendioxid, Magerluft und/oder Mischungen hiervon. Unter dem Begriff „Magerluft“ versteht der Fachmann ein Luftgemisch aus Luft und Kohlenmonoxid, welches einen reduzierten Volumenanteil an Sauerstoff, vorzugsweise einen Sauerstoffanteil von kleiner 2.0 Vol.-%, aufweist. Besonders bevorzugt ist das Reinigungsgas Stickstoff, da dieses die Durchschlagsfestigkeit erhöht.
In einer Minimalkonfiguration weist die Ringvorrichtung die mehreren über den Umfang angeordneten Einzelschlitzdüsen in nur einer vertikalen Ebene auf. Alternativ und/oder ergänzend kann die Ringvorrichtung die mehreren über den Umfang angeordneten Einzelschlitzdüsen in zwei, drei oder mehreren vertikalen Ebenen aufweisen. Die Einzelschlitzdüsen können sodann vertikal zueinander und in einer Flucht oder zueinander versetzt angeordnet sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante können die mehreren über den Umfang angeordneten Einzelschlitzdüsen zu einer durchgehenden Schlitzdüse verbunden sein, so dass die Ringvorrichtung sodann in einer Minimalkonfiguration zumindest eine sich über den gesamten Umfang erstreckende ringförmig ausgebildete Schlitzdüse umfasst. Alternativ und/oder ergänzend kann die Ringvorrichtung mehrere dieser Schlitzdüsen umfassen, die sodann in zwei, drei oder mehreren vertikalen Ebenen der Ringvorrichtung angeordnet sind.
Die zumindest eine oder mehreren ringförmig ausgebildeten Schlitzdüsen und/oder jede der Mehrzahl von Einzelschlitzdüsen ist bzw. sind in einem Winkel von 5 bis 85°, bevorzugt in einem Winkel von 20 bis 50°, bezogen auf eine Horizontale ausgerichtet. Hierdurch wird eine nochmals verbesserte gerichtete, gleichmäßige Strömung des Reinigungsgases über die gesamte Querschnittsfläche des Schutzrohres in Richtung der Kammer des Abscheiders erzeugt.
Figurenliste
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen:

1 eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen elektrostatischen Abscheiders,
2 eine Ausführungsvariante der Ringvorrichtung in einer perspektivischen Darstellung, und
3 die in 2 gezeigte Ausführungsvariante der Ringvorrichtung in einer Schnittdarstellung.

In 1 ist eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen elektrostatischen Abscheiders 1 in einer Teilschnittdarstellung gezeigt. Erkennbar ist zum einen ein Gehäuse 2, in dem ein hohlförmig ausgebildeter Isolierkörper 3 angeordnet ist. Der Isolierkörper 3 ist aus einem elektrisch nichtleitenden Material, wie beispielsweise Porzellan oder einer Keramik, gefertigt und vorliegend kegelförmig ausgebildet. An seinem oberen Ende weist der Isolierkörper 3 ein Deckelelement 4 auf, an dem eine stabförmige Elektrode 5 hängend angeordnet ist. Die Elektrode 5 erstreckt sich hierbei bis in eine Kammer 6 des elektrostatischen Abscheiders 1, die vorliegend mit der Bezugsziffer 6 nur angedeutet wird.
Das Gehäuse 2 des elektrostatischen Abscheiders 1 weist an seinem unteren Ende ein ringförmiges Bodenelement 7 auf, von dem sich ein Schutzrohr 8 ebenfalls in die Kammer 6 erstreckt. Zwischen dem hohlförmig ausgebildeten Isolierkörper 3 und dem Schutzrohr 8 weist der elektrostatische Abscheider 1 erfindungsgemäß eine Ringvorrichtung 9 auf, die in der vorliegenden Ausführungsvariante mehrere über den Umfang angeordnete Einzelschlitzdüsen 10 umfasst, über die ein Reinigungsgas in das Schutzohr 8 bzw. über das Schutzrohr 8 in die Kammer 6 des Abscheiders 1 einströmbar ist (siehe 2 und 3). Das Reinigungsgas, beispielsweise Stickstoff, wird der Ringvorrichtung 9 über eine Zuleitung 11 zugeführt.
Die Ringvorrichtung 9 wird nachfolgend anhand der 2 und 3 näher erläutert. In den 2 ist die Ringvorrichtung 9 in einer perspektivischen Darstellung gezeigt, wobei ein Ringsegment herausgeschnitten ist.
Die Ringvorrichtung 9 umfasst eine äußere ringförmig ausgebildete Gaskammer 12, die vorliegend zweigeteilt ist und daher aus zwei halbrunden Segmenten 13 gebildet ist (siehe 3). Jedes der beiden äußeren Segmente 13 ist über eine Öffnung 14 mit der Zuleitung 11 fluidisch verbunden. Weiterhin umfasst die Ringvorrichtung 9 eine innere ringförmig ausgebildete Gaskammer 15, die vorliegend in vier innere Segmente 16 aufgeteilt ist. Beide Gaskammern 12, 15 sind über eine Trennwand 17 voneinander getrennt. In der Trennwand 17 sind vier Öffnungen 18 vorgesehen, über die eine fluidische Verbindung zwischen der äußeren und der inneren Gaskammer 12, 15 bzw. den jeweiligen Segmenten 13, 16 gebildet wird. Weiterhin weist die Ringvorrichtung 9 mehrere zwischen den Einzelschlitzdüsen 10 angeordnete Stege 19 auf, die die mehreren Einzelschlitzdüsen 10 umfänglich voneinander trennen.
Die vorliegend mehreren Einzelschlitzdüsen 10 sind jeweils mit einem Winkel von 40° bezogen auf eine Horizontale ausgerichtet.
Bezugszeichenliste

1: elektrostatischer Abscheider
2: Gehäuse
3: Isolierkörper
4: Deckelelement
5: Elektrode
6: Kammer
7: Bodenelement
8: Schutzrohr
9: Ringvorrichtung
10: Einzelschlitzdüsen
11: Zuleitung
12: äußere Gaskammer
13: äußere Segmente
14: Öffnung
15: innere Gaskammer
16: innere Segmente
17: Trennwand
18: Öffnungen in der Trennwand
19: Stege

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

GB 888953 [0002]
DE 2914241 A1 [0003]

Claims

Elektrostatischer Abscheider (1), umfassend einen in einem Gehäuse (2) des Abscheiders (1) angeordneten hohlförmig ausgebildeten Isolierkörper (3), der an seinem unteren Ende mit einem Schutzrohr (8) verbunden ist, welches in eine Kammer (6) des Abscheiders (1) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheider (1) eine, zwischen dem hohlförmig ausgebildeten Isolierkörper (3) und dem Schutzrohr (8) angeordnete, Ringvorrichtung (9) aufweist, die mehrere über den Umfang angeordnete Einzelschlitzdüsen (10) umfasst, über die ein Reinigungsgas in die Kammer (6) des Abscheiders (1) einströmbar ist.
Elektrostatischer Abscheider (1) nach Anspruch 1, wobei die Ringvorrichtung (9) zumindest eine sich über den gesamten Umfang erstreckende ringförmig ausgebildete Schlitzdüse umfasst.
Elektrostatischer Abscheider (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zumindest eine ringförmig ausgebildete Schlitzdüse, oder jede der Mehrzahl von Einzelschlitzdüsen (10) in einem Winkel von 5 bis 85 ° bezogen auf einer Horizontale ausgerichtet ist.
Elektrostatischer Abscheider (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ringvorrichtung (9) eine ringförmig ausgebildete Gaskammer (12, 15) aufweist, die fluidisch mit der zumindest einen ringförmig ausgebildeten Schlitzdüse, oder jeder der Mehrzahl von Einzelschlitzdüsen (10), vorzugsweise direkt, verbunden ist.
Elektrostatischer Abscheider (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ringvorrichtung (9) mit dem unteren Ende des hohlförmig ausgebildeten Isolierkörpers (3), vorzugsweise über seine Stirnfläche, fluiddicht verbunden ist.
Elektrostatischer Abscheider (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ringvorrichtung (9) zumindest einen Gasanschluss für das Reinigungsgas aufweist.
Elektrostatischer Abscheider (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der hohlförmig ausgebildete Isolierkörper (3) eine kegelförmige oder eine zylindrische Form aufweist.