DE1025390B - Elektrofilter - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Es ist bekannt, Staub u. dgl. aus einem Gasstrom zu entfernen, indem man diesem eine elektrische Ladung gibt und den geladenen Staub an einer geerdeten oder entgegengesetzt geladenen Oberfläche abfängt.

Eines der Verfahren zum elektrischen Aufladen des Staubs besteht darin, daß man zwischen einem als Sprühelektrode dienenden leitenden Draht, Stab od. dgl. und einer gegenüberliegenden leitenden Oberfläche, die als Niederschlagselektrode dient, ein elektrisches Feld erzeugt. Eine solche Niederschlagselektrode kann dabei durch einen die Sprühelektrode bzw. -elektroden umfassenden Zylinder gebildet werden. Ist der Durchmesser der Sprühelektrode klein, und/oder zeigt ihre Oberfläche weniger oder mehr spitzenförmige Vorsprünge, so entsteht beim Anlegen einer genügend hohen Spannung eine sogenannte Coronaentladung. In den bei weitem meisten Fällen gibt man der Sprühelektrode eine negative Spannung in bezug auf die Niederschlagselektrode.

Ein Nachteil solcher Vorrichtungen ist die Verschmutzung der Oberfläche der Niederschlagselektrode, die zu einer Beeinträchtigung der Wirkung (Abschwächung des elektrischen Feldes) der Vorrichtung führt. Zwar versucht man diese Nachteile aufzuheben durch regelmäßiges Reinigen, z. B. Abkratzen der Oberfläche während des Betriebes. Aber wie bekannt, besteht hierbei die Gefahr, daß die gelockerten Teilchen wieder in den Gasstrom kommen und auf diese Weise das Gas wieder verunreinigen. (Lowe und Lucas: Brit. I. Applied Phys. Supplement Nr. 2, 1953, S. 40 bis 47). Die damit zusammenhängende Forderung einerseits zur Vorsicht läuft andererseits der Forderung einer schnellen und einfachen Reinigungsweise zuwider. Diese Nachteile werden bekanntlich dadurch aufgehoben, daß man die Innenoberfläche der zylinderförmigen Niederschlagselektrode mit einem Wasserfilm versieht. Dieser Kunstgriff hebt jedoch nicht den Nachteil dieser Vorrichtungen auf, nämlich, daß bei zunehmender Durchströmungsgeschwindigkeit des zu reinigenden Gases immer mehr Staubteilchen die Niederschlagselektrode nicht mehr erreichen, es sei denn, daß man die Vorrichtung viel langer macht, was jedoch seine praktischen Grenzen hat.

Dieser Nachteil wird gemäß vorliegender Erfindung dadurch behoben, daß als Niederschlagselektrode ein oder mehrere sich hauptsächlich frei von Wänden bewegende Flüssigkeitsfilme dienen. Solange dieser Film noch einen Zusammenhang aufweist, spielen sich im Fall einer Coronaentladung mehr oder weniger dieselben Prozesse ab wie bei dem bekannten Verfahren mit Bespülung der Innenoberfläche der Niederschlagselektrode. Aber die Eigentümlichkeit eines nach der Erfindung verwendeten Flüssigkeitsfilmes besteht darin, daß er an einem gewissen Punkt in Tropfen zerfällt, so daß nunmehr Mischung des zu reinigenden Gases mit den Niederschlagselektrodentropfen auftritt, was eine Verkürzung der

Anmelder:

Machinefabriek Kiekens N. V.,
Landsmeer (Niederlande)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Amthor, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Eysseneckstr. 36

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 2. August 1955

Arend Hubregt de Haas van Dorsser, Den Haag,

Dr. Johannes Gerardus de Graaf, Rijswijk,

und Dick Zaalberg, Den Haag (Niederlande),

sind als Erfinder genannt worden

Strecke, welche der Staub nach der Niederschlagsoberfläche zurücklegt, mit sich bringt und damit zur Erhöhung des Niederschlagswirkungsgrades führt.

Die Vermischung kann z. B. gefördert werden, indem man einen gesonderten Gasstrom in das Gebiet, wo sich die Tropfen befinden, einführt oder auf andere bekannte Weise.

Die gebildeten Tropfen erhöhen den Niederschlagswirkungsgrad, ohne daß die Vorrichtung unnötig lang wird, und außerdem zeigt sich, daß gröbere Teilchen besser entfernt werden können.

Man hat bis jetzt offensichtlich erwartet, daß es vorteilhaft wäre, von Anfang an Tropfen als Auffangelektroden zu verwenden, aber wie bekannt, zeigen die auf diesem Prinzip beruhenden Einrichtungen große Nachteile.

Bei einer bekannten Einrichtung (britische Patentschrift 421811) verwendet man einen geladenen Wassernebel. Der Zerstäuber steht dazu unter einer negativen Spannung in bezug auf ein Gitter, das die Staubteilchen aufzuladen hat. Die Lage des Gitters in bezug auf den Zerstäuber ist dabei derart, daß auch dazwischen ein elektrisches Feld auftritt, was eine Verunreinigung des Zerstäubers zur Folge hat und wodurch die oben in dieser Beschreibung genannten Nachteile auftreten. Außerdem stellt sich heraus, daß das Aufladen mittels eines Gitters wenig wirksam ist.

Auch weitere bekannte Einrichtungen (britische Patentschrift 556 939, USA. - Patentschrift 2 357 354) weisen ungünstige Feldverhältnisse bzw. kurze Sprüh-

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bereiche auf, so daß nur mit sehr kleinen Gasgeschwindigkeiten gearbeitet werden kann.

Aus dem Obenstehenden geht hervor, daß es nach der Erkenntnis des Erfinders angebracht ist, auf den Verlauf des elektrischen Feldes zu achten. Nach der Erfindung empfiehlt es sich, in Gasströmungsrichtung gesehen, den Flüssigkeitsfilm sich bereits vor der Sprühzone bilden zu lassen. Dadurch wird das elektrische Feld weitaus am stärksten zwischen der öder den Elektroden und dem bzw.

Aufladung findet erst dann statt, nachdem das Gas oder der Dampf den Spritzkopf bzw. die Spritzköpfe passiert hat, so daß diese nicht verschmutzen. Auch die Wand verschmutzt nicht.

Die Flüssigkeit kann sich in verschiedenen Richtungen bewegen, z. B. senkrecht in die Höhe oder nach unten, waagerecht-oder schräg. Wenn der Flüssigkeitsfilm frei fällt, bieten sich konstruktive Vorteile.

Reihe von Sprühelektroden 7 und außerdem in der Mitte eine Sprühelektrode befindet.

In der Fig. 5 ist beispielsweise der Fall gezeichnet, bei dem die Flüssigkeitsfilme einen kegelförmigen oder pyramidalen Verlauf haben.

Wenn die Sprühelektroden Drähte sind, können sie Vorsprünge haben. Das Material muß natürlich leitend sein, z. B. Wolfram. """"$*

Außer aus Wasser kann der Film auch aus anderen den Flüssigkeitsfilmen und sehr schwach zwischen den i° Flüssigkeiten bestehen, vorausgesetzt, daß sie leitend smC Sprühelektroden und dem oder den Spritzköpfen. Die Der in der Zeichnung als ein System von Rinnen ange

gebene Tropfensammler 11 kann auch anders ausgeführt sein.

Die zu reinigenden Gase oder Dämpfe können sehr ver-15 schiedener Art sein, z. B. Luft, Rauchgase, Abgase chemischer Fabriken, wie Schwefelsäurefabriken, Kokereien usw. Auch der Staub kann verschiedener Natur sein. Es wird z. B. an Zementstaub, Ruß, Tabakstaub, Kakaopulver gedacht. Die niederzuschlagenden Teilchen brau-Der Flüssigkeitsfilm kann flach sein, aber z. B. auch 2° chen auch nicht fest zu sein; auch flüssige Teilchen (z. B. gebogen wie eine Zylinderfiäche. Wenn mehrere davon Schwefelsäure) können entfernt werden. Es tritt außerzur Anwendung kommen, können ihre Flächen parallel dem eine Waschung der Gase oder Dämpfe auf.
verlaufen wie bei konzentrischen Zylindern; manche oder Zum Verdeutlichen der überraschenden Vorteile, die

alle können Winkel miteinander bilden wie bei drei- oder mit Vorrichtungen gemäß der Erfindung gegenüber den mehrseitigen Prismen; ihre Flächen können die Ober- 25 bisher bekannten Vorrichtungen erzielt werden, sind nachfläche einer drei- oder mehrseitigen Pyramide bilden. stehend die Ergebnisse durchgeführter Vergleichsversuche

Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.

Es sei betont, daß im vorliegenden mit Spritzkopf ein Mundstück, z. B-. Breitstrahler gemeint ist, das primär einen Flüssigkeitsfilm entstehen läßt und nicht einen Zerstäuber, der sofort Tropfen oder einen Nebel abgibt. In der Zeichnung wird die Erfindung an Hand einiger schematischer Darstellungen erläutert, die Anordnungen mit frei fallenden Flüssigkeitsfilmen zeigen.

Das zu reinigende Gas tritt in einen von einer geerdeten Wand 1 umgebenen Raum ein. Durch das geerdete Rohr 2 strömt über Spritzköpfe 3 Wasser ein, das einen Film 4 bildet, der weiter unten in Tropfen 5 zer-

in einer Tabelle zusammengestellt:

1	2	3	4	5	6
3,5	900	13	67	95	95
7	1800	9	38	67	95
13,5	3500	6	8	50	95

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Die Versuche wurden ausgeführt mit Reisstärke (Korngröße 3 bis 7 Mikron), die in Luft verteilt worden war. Spalte 1 zeigt die Durchströmungsgeschwindigkeit der Luft in m/Sek., Spalte 2 die Menge der durchgeführten Luft in m³/Std. In Spalte 3 ist die Menge an Stoff in

fällt; bei 6 kann, wenn erwünscht, von der Seite Luft ein- 40 Gramm pro m³ der ungereinigten Luft dargestellt. In den geführt werden. Ein Sprühdraht 7 ist zwischen einem Spalten 4, 5 und 6 ist der Niederschlagswirkungsgrad (%) Gewicht 8 und — über einen Isolator 9 — einem negativ dargestellt. Dabei betrifft Spalte 4 eine Vorrichtung mit geladenen Hochspannungselement 10, das natürlich von nur Wassertropfen (britische Patentschrift 556 939), der Wand 1 isoliert ist, gespannt. Der Tropfensammler 11 Spalte 5 einen sogenannten !-nassen Cottrell« (Wände besorgt für die Abführung des Wassers. Die gereinigte Luft 45 spült mit einem Wasserfilm) mit einer Länge, welche ververläßt die Einrichtung bei 12. glichen werden kann mit der Länge der \^rorrichtung, auf

welche die Spalte 6 sich bezieht. In Spalte 6 sind die Ergebnisse mit einer Vorrichtung nach der Erfindung mit senkrecht aufeinanderstehenden Wasserfilmen und je einer Sprühelektrode pro Abteilung angegeben.

Die Daten sprechen für sich. Bei einer kleinen Strömungsgeschwindigkeit der Luft ist der Wirkungsgrad bei der Anordnung nach der Erfindung ebenso gut wie beim "nassen Cottrell«; der Wirkungsgrad bleibt jedoch auch

In den Fig. 1 und 5 ist der Fall wiedergegeben, daß der Isolator 9 bis unter den Spritzkopf 3 reicht, so daß der Flüssigkeitsfilm 4 sich noch vor der freien Oberfläche der Sprühelektrode ausbildet.

Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht
auf eine derartige schematisch dargestellte Anordnung,
man kann z. B. den Draht 7 auch zwischen den angegebenen Isolator 9 und einen festen Isolator bei 8 spannen,
man kann gegenüber einer Filmfläche auch mehr als eine 55 bei hohen Luftgeschwindigkeiten konstant.
Sprühelektrode anbringen, und zwar derart, daß der
Flüssigkeitsfilm sich zwischen zwei ζ. B. parallelen Sprühelektroden ausbreitet. Man kann zwischen Niederschlagsund Sprühelektrode (bzw. -elektroden) positive oder negative Hochspannung anlegen. Sehr zweckmäßig ist eine 60
Anordnung derart, daß die Filme den Raum in Abteilungen unterteilen und sich in jedem Teilbereich wenigstens eine Sprühelektrode befindet (Fig. 2 und 3).

In den Fig. 2 und 3 stellen 3 und 13 vier Spritzköpfe dar und 7 vier zwischen den Wasserfilmen liegende Sprühelektroden.

In den Fig. 2 und 3 sind die Spritzköpfe rechteckig, in der Fig. 4 sind zwei runde, konzentrische Spritzköpfe dargestellt. Im letzteren Fall erhält man zwei zylindrische Filme, zwischen denen sich, z. B. im Kreis verteilt, eine

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektrofilter, dadurch gekennzeichnet, daß als Niederschlagselektrode ein oder mehrere sich hauptsächlich frei von Wänden bewegende Flüssigkeitsfilme dienen.

2. Elektrofilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere frei fallende Flüssigkeitsfilme verwendet werden.

3. Elektrofilter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsfilme den Filterraum in Abteilungen unterteilen und in jeder Abteilung wenigstens eine Sprühelektrode angeordnet ist.

4. Elektrofilter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erzeugung der Flüssigkeitsfilme dienenden Mittel (Spritzköpfe), in Gasströmungsrichtung gesehen, vor der Sprühzone angeordnet sind.

5. Elektrofilter nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch Mittel zum Einführen eines Seitengasstromes, zum Zwecke der Vermischung der beim Zerfall der Flüssigkeitsfilme auftretenden Flüssigkeitstropfen mit dem zu reinigenden Gasstrom.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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