DE1457340B2 - Elektrischer abscheider - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Abscheider mit Emissionselektroden, die im Abstand von Sammelelektroden angeordnet und zur gegenseitigen elektrischen Trennung über Widerstände an eine gemeinsame Spannungsquelle angeschlossen sind.

Elektrische Abscheider der vorgenannten Art sind seit langem bekannt (USA.-Patentschrift 1 968 330). Bei Auftreten einer Entladung zwischen einer Emissionselektrode und der gegenüberliegenden Sammelelektrode bricht die an der Emissionselektrode ίο anliegende Spannung zusammen, wobei durch den Widerstand verhindert wird, daß auch die an den anderen Emissionselektroden anhegende Spannung zusammenbricht.

Der Widerstand dämpft auch die an der zügeordneten Elektrode auftretenden Entladungen und begünstigt dadurch die Ausbildung von Glimm- und Büschelentladungen, die im Vergleich zu einem normalen Funkenüberschlag verhältnismäßig lange dauern und daher die Arbeitsweise der Emissionselektrode verhältnismäßig lange beeinträchtigen, was natürlich unerwünscht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abscheider der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß eine gegebenenfalls an einer Emissionselektrode auftretende Entladung nur von ganz kurzer Dauer ist und die Emissionselektrode daher wieder innerhalb kürzester Zeit auf Betriebspotential liegt. Gelöst wird diese Aufgabe bei einem elektrischen Abscheider der eingangs genannten Art dadurch, daß jede Emissionselektrode einen vorbestimmten Anteil emittierender Oberfläche und einen vorbestimmten Anteil nicht emittierender Oberfläche aufweist und die nicht emittierenden Oberflächenbereiche mit den gegenüberliegenden Oberflächenbereichen der Sammelelektrode eine zusätzliche Kapazität bilden, durch die die Gesamtkapazität der Emissionselektrode auf einen einen kurzzeitigen Überschlag ergebenden Wert gebracht wird. Auf Grund der erhöhten Gesamtkapazität der Emissionselektrode ergbit sich bei einer gegebenenfalls auftretenden Entladung ein hoher Entladestrom, so daß der Spannungsabfall an der Entladungsstrecke sehr groß und daher die Dauer der Entladung sehr kurz wird.

Emissionselektroden mit einem Anteil emittierender Oberfläche und einem vorbestimmten Anteil nicht emittierender Oberfläche sind bekannt (USA.-Patentschriften 3 046 716 und 2 711234), jedoch wirken bei den bekannten Anordnungen die nicht emittierenden Oberflächenbereiche der Emissionselektrode nicht mit gegenüberliegenden Oberflächenbereichen der Sammelelektrode kapazitv im Sinne einer Erhöhung der Gesamtkapazität zusammen, sondern die nicht emittierenden Bereiche sind vielmehr gegenüber der Sammelelektrode abgeschirmt oder sollen Entladungen zwischen geerdeten Abstützelementen und der Emissionselektrode verhindern. Es wurden auch bereits (deutsche Patentschrift 393 996) in die Stromzuleitungen zu den Emissionselektroden Kapazitäten und/oder Induktivitäten eingeschaltet, um bei Kurzschlüssen ein starkes Anwachsen der Stromstärke zu verhindern. Weiterhin ist es bekannt (britische Patentschrift 477 177), den Stromversorgungskreis für eine Emissionselektrode derart auszugestalten, daß im Falle einer kurzschlußartigen Entladung der Entladestrom exponentiell mit einer so geringen Änderungsgeschwindigkeit abnimmt, daß die induzierte Gegenspannung verhältnismäßig gering ist. Im Gegensatz dazu wird jedoch erfindungsgemäß eine hohe Entladungsstromstärke angestrebt, um eine möglichst kurzzeitige Entladung zu erzielen.

Untersuchungen haben ergeben, daß eine Elektrodenanordnung, bei der eine drahtförmige Elektrode mit einem Durchmesser von 2,67 mm zwischen zwei im Abstand von 228,6 mm angeordneten plattenförmigen Elektroden liegt, eine Kapazität von 9,8 Pikofarad pro Meter aufweist. Falls die einzelne Elektrode eine Kapazität von 70 Pikofarad besitzt, ergeben sich unter normalen Bedingungen verhältnismäßig kurzzeitige Spannungsüberschläge. Falls jedoch die drahtförmige Elektrode als Emissionselektrode bei oder oberhalb der Koronaentladungsspannung in einer staubhaltigen Gasatmosphäre betrieben wird, findet man, daß der Kapazitätswert ungefähr auf die Hälfte absinkt und bei einer gegebenenfalls auftretenden Entladung daher ein verhältnismäßig langdauernder Spannungszusammenbruch erfolgt. Wird nun erfindungsgemäß der bei Koronaentladungsbedingungen in einer staubhaltigen Atmosphäre auftretende Spannungsabfall durch Schaffung zusätzlicher Kapazität ausgeglichen, dann ergeben sich bei auftretenden Entladungen kurzzeitige Spannungszusammenbrüche in der Größenordnung von 5 bis 10 Millisekunden. Eine Gesamtkapazität von unter 50 Pikofarad reicht zur Erzielung kurzzeitiger Überschläge nicht aus, während eine Gesamt-. kapazität von über 70 Pikofarad zwar nicht nötig, jedoch auch nicht nachteilig ist.

Versuche haben gezeigt, daß die nachfolgend angegebenen Ausführungformen von Emissionselektroden, die zwischen im Abstand voneinander angeordneten plattenförmigen Sammelelektroden vorgesehen wurden, einen Kapazitätswert bei Koronaerzeugungsbedingungen ergeben, der einen kurzzeitigen Überschlag gewährleistet.

1. Stacheldraht: Die Korona ist auf die Stacheln konzentriert, und das Hauptseil ist dadurch abgeschirmt und emittiert nicht.

2. In Segmente unterteilter Draht: Bei einem 7,32 m langen und 2,67 mm im Durchmesser betragenden Draht wechseln 152,4 mm lange Bereiche von Draht mit entlang dem Draht in Abständen befindlichen Rohrelementen ab, die eine Länge von 152,4 mm und einen Durchmesser von 9,525 mm haben (Gesamtlänge der Rohrelemente 3,66 m). Dadurch werden die notwendigen 70 Pikofarad (30 Pikofarad durch den Draht und weitere 40 bis 50 Pikofarad durch die Rohrelemente) bei Bedingungen gewährleistet, unter denen Korona erzeugt wird.

3. Paarweise angeordnete Drähte: Zwei Drähte verlaufen in einem Mittenabstand von 50,8 mm parallel zueinander, so daß jeder Draht die Hälfte der Oberfläche des anderen Drahtes abschirmt und dadurch zusätzliche Kapazität geschaffen wird.

4. Stäbe oder Kabel großen Durchmessers: Ein Stab von 9,525 mm Durchmesser oder ein Kabel mit einem Durchmesser von 12,7 mm erzeugen die für einen befriedigenden Betrieb mit dem Reihenwiderstand erforderliche Kapazität. Oberflächenunregelmäßigkeiten am Stab und am Kabel sind zur Erzeugung der Koronastellen notwendig.

Weiterhin erscheinen folgende Anordnungen geeignet:

a) Aus flachen Platten bestehende Emissionselektroden mit bestimmten Koronaentladungsstellen,

Claims (5)

1. 3 4

   wie etwa ein Drahtgitter, eine perforierte Platte Potentialänderungen eine wirksame Trennung jeder

   od. dgl., die einen bestimmten Betrag an Emissions- Elektrode von allen anderen Elektroden gewähr-

   oberfiäche besitzen sowie ausreichend Oberfläche, leistet ist. Es wurde gefunden, daß sich der Wider-

   an der keine Emission stattfindet, um die erforder- standswert in der Größenordnung von 4 Megohm

   liehe Kapazität zu schaffen. In dieser Ausführungs- 5 bewegen muß, wobei dieser Wert sich im Bereich

   form kann der Betrag des Koronastromes pro von 3 Megohm bis zu einem Maximalwert bewegen

   Flächeneinheit zusätzlich gesteuert werden, was sehr kann, der das Fließen eines normalen Koronastromes

   wünschenswert ist. erlaubt. In einer Ausführungsform dieser Erfindung

   b) Paarweise angeordnete aktive und passive hat der Draht einen Durchmesser von ungefähr

   Elektroden, bei denen zur Erzeugung der Korona io 2,67 mm und eine Gesamtlänge von 7,32 m, wobei

   ein Draht mit einem keine Korona erzeugenden Teil die Rohrelemente 9,525 mm Durchmesser haben und

   verhältnismäßig großen Durchmessers paarweise an- 152,4 mm lang sind und ihre Gesamtlänge bei einer

   geordnet ist. In der Zeichnung zeigt gegebenen Elektrode ungefähr 3,66 m beträgt. Es

   F i g. 1 einen Teilschnitt durch einen Abscheider wurde gefunden, daß diese Elektrodenausbildung bei

   nach der Erfindung, 15 Verwendung in Verbindung mit den Elektroden 12

   F i g. 2 eine Ansicht einer Elektrode und einen zu- die gewünschten 70 Pikofarad Kapazität pro Elek-

   gehörigen Widerstand des Abscheiders nach F i g. 1 trodengruppe unter Koronaerzeugungs-Bedingungen

   und ergibt. Veränderungen der Menge und der elek-

   F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in irischen Natur des abzuscheidenden Staubes sowie

   Fig. 1. ao des Abstandes und der Länge der Emissions- und

   In F i g. 1 ist ein elektrischer Abscheider 10 ge- Sammelelektroden können eine andere Anzahl von

   zeigt, der Sammelelektroden 12 und Emissionselek- Rohrelementen mit nicht emittierenden Oberflächen

   troden 14 enthält, die in Abstand von den Sammel- 34 sowie ihre Anbringung in anderen Abständen

   elektroden 12 angeordnet sind, derart, daß eine bedingen. Die Kapazität pro Elektrodengruppe ist

   Emissionselektrode 14 und zwei benachbart dazu 25 nicht kritisch, solange sie größer als 55 Pikofarad

   befindliche Sammelelektroden 12 eine Elektroden- unter Koronaerzeugungsbedingungen ist.
   anordnung bilden. Die Emissionselektroden sind Der Abscheider 10 arbeitet wie die bekannten

   gemäß der Erfindung ausgestaltet. Abscheider. Der Elektrodentragrahmen wird auf

   Die erfindungsgemäßen Elektroden 14 können einer Koronaentladung erzeugenden Spannung von auch bei anders aufgebauten Abscheidern verwendet 30 35 bis 50 Kilovolt gehalten, während die Sammelwerden. Jede der Elektroden 14 ist an einem Winkel- elektroden 12 geerdet sind. Staubhaltiges Gas strömt eisen 17 aufgehängt, das von einem Elektroden-Trag- zwischen den Sammelelektroden hindurch und um rahmen 16 getragen wird. Der Rahmen 16 ist unter- die Emissionselektroden 14 in der durch die Pfeile halb des Daches der Niederschlageinrichtung 10 auf- 36 (F i g. 3) bezeichneten Richtung. Trotz des hohen gehängt und von ihr in der in der Technik gut be- 35 Widerstandswertes der Widerstände 20 kann ein norkannten Art und Weise isoliert. Jede Elektrode 14 maler Koronastrom fließen, so daß die normale Aufenthält einen länglichen, im allgemeinen zylin- ladefunktion der Emissionselektroden gewährleistet drischen elektrischen Widerstand 20, der in dieser ist. Wenn jedoch ein Funke oder ein Überschlag Ausführungsform ein keramisches Isolationsrohr ist, zwischen einer der Emissionselektroden 14 und einer auf dessen Oberfläche sich ein dünnes Band 21 aus 40 der geerdeten Sammelelektroden 12 auftritt, verhinleitendem Material befindet. Das Band 21 ist mit dert der Widerstandswert des Widerstandes 20 einen seinem oberen Ende mit einer Befestigungseinrich- Einfluß des Überschlages auf die übrigen Elektroden tung, wie etwa einem Ösenbolzen 22, und mit seinem 14. Dadurch wird durch den Überschlag nur eine unteren Ende mit einem kurzen Metallrohr 24 ver- einzelne Elektrode 14 entladen, und die übrigen bunden, das fest auf dem Keramikrohr befestigt ist. 45 Elektroden arbeiten in üblicher Weise. Durch die Ein länglicher Draht mit emittierender Oberfläche 26 Ausbildung der Elektroden in der vorstehend bemit geringem Durchmesser ist an oder in dem unte- schriebenen Art wird eine Gesamtkapazität für jede ren Ende des Rohres 24 befestigt und erstreckt sich Elektronengruppe von annähernd 70 Pikofarad unter im Abscheider abwärts zu einem länglichen hohl- Koronaerzeugungsbedingungen gewährleistet. Auf zylindrischen Keramikisolator 28. Der Isolator 28 ist 50 Grund dieser Kapazität addiert sich zum Funkenan dem unteren Ende des Drahtes 26 etwa durch strom ein Entladungstrom, so daß der insgesamt ein kurzes Rohr 29 befestigt. Am unteren Ende des fließende Strom entlang der Entladungsstrecke einen Isolators 28 ist ein Gewicht 30 aufgehängt, das in so großen Spannungsabfall bewirkt, daß der Überseiner Stellung durch einen Rahmen 32 gehalten aber schlag nur von kurzer Dauer ist und die normale nicht getragen wird, so daß das Gewicht 30 den 55 Spannung innerhalb 5 bis 10 Millisekunden nach Draht spannt, um ihn gerade und senkrecht zu halten. Beginn des Überschlages wieder vorhanden ist.
   Der Draht erstreckt sich durch eine Anzahl von
   länglichen, in Abstand voneinander befindlichen

   Rohrelementen 34, die in den gewünschten Abstän- Patentansprücheden entlang dem Draht durch Endbereiche mit ge- 60
   ringerem Durchmesser befestigt sind, die an dem

   Draht eng anliegen. Dies wird durch Gesenk- 1. Elektrischer Abscheider mit Emissionsschmieden oder durch entsprechende Einrichtungen elektroden, die im Abstand von Sammelelektroden

   erreicht, durch die die gewünschten Abstände der angeordnet und zur gegenseitigen elektrischen

   Rohrelemente mit nicht emittierenden Oberflächen 34 65 Trennung über Widerstände an eine gemeinsame voneinander auf dem Draht aufrechterhalten werden. Spannungsquelle angeschlossen sind, dadurch

   Der elektrische Widerstandswert des Widerstands- gekennzeichnet, daß jede Emissionselek-

   elementes 20 muß so groß sein, daß bei plötzlichen trode (14) einen Anteil emittierender Oberfläche

   (26) und einen vorbestimmten Anteil nicht emittierender Oberfläche (34) aufweist und daß die nicht emittierenden Oberflächenbereiche mit den gegenüberliegenden Oberflächenbereichen der Sammelelektrode eine zusätzliche Kapazität bilden, durch die die Gesamtkapazität der Emissionselektrode auf einen einen kurzzeitigen Überschlag ergebenden Wert gebracht wird.
2. 2. Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht emittierenden Oberflächen (34) von rohrförmigen Elementen gebildet sind, die im wesentlichen in gleichen Abständen entlang der langgestreckten Emissionselektrode (14) angeordnet sind und deren Durchmesser mindestens 2V2inal so groß ist wie der Durchmesser der emittierenden Oberflächen (26) der Emissionselektrode.
3. 3. Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht emittierenden Oberflächen (34) einen Krümmungsradius aufweisen, der größer ist als der bei Betriebsbedingungen zur Erzielung von.Koronaemission erforderliche Radius.
4. 4. Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität bei Koronabedingungen mindestens 55 Pikofarad beträgt.
5. 5. Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in Reihe zur Emissionselektrode (14) liegende Widerstand (20) einen Wert von mindestens 3 Megohm aufweist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen