DE2632233A1 - Verfahren und vorrichtung zur aufbereitung von gasen oder daempfen - Google Patents

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TlSSMKTAL LIONEL-DUPONT S.A. 16. JuJi 197 6

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VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR AUFBEREITUNG VON GASEN ODER DÄMPFEN

(Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden U.S. Anmeldung Ser. No. 597 388 vom 18. Juli 1975 in Anspruch genommen.)

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Gasen oder Dämpfen, die Flüssigkeit oder sehr fein verteilte Feststoffe in Suspension mitführen, unter Trennung von Flüssigkeits- oder Feststoffphase von der Gasphase, durch Hindurchleiten der die Flüssigkeit oder Feststoffe mitführenden Gase oder Dämpfe durch den Zwischenraum zwischen wenigstens einem Elektrodenpaar, von denen die eine Elektrode Massepotential aufweist und die andere Elektrode an einer Hochspannung liegt, und mechanisches Zerstäuben einer Flüssigkeit zu Tröpfchen in den Gasen oder Dämpfen, unter Ausbildung von Rieselströmen entlang den Elektroden.

Das Verfahren und die Vorrichtung sind insbesondere zur Reinigung wie z.B. zum Entstauben von Gasen oder Dämpfen geeignet.

Bei einem bekannten Verfahren werden die Gase oder Dämpfe elektrisch aufgeladen, und dann das elektrische geladene

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gasförmige Suspensoid gewaschen, indem in diesem elektrisch geladene Flüssxgkeitströpfchen zur Zerstäubung gebracht und das Suspensoid Zentrifugalkräften ausgesetzt wird, indem die Gase oder Dämpfe auf einem kreisförmigen Weg geführt werden.

Bei der praktischen Ausführung dieses Verfahrens hat sich jedoch gezeigt, daß bestimmte Schwierigkeiten auftreten und z.B. die Entstaubungswirkung durch einen elektrisch geladenen Nebel im Koronabereich eines durch entsprechend geformte Elektroden erzeugten einfachionisierten Feldes vorwiegend auf die Waschwirkung des Gasstroms vermittels der Flüssxgkeitströpfchen und die auf den Gasstrom einwirkenden Zentrifugalkräfte zurückzuführen ist.

Die elektrische Staubabscheidung ist mit zwei schwerwiegenden Nachteilen behaftet: 1. hängt ihr Wirkungsgrad von dem spezifischen Oberflächenwiderstand des aufzubereitenden Staubs ab und 2. führt die auf die Sammelelektroden abgelagerte "Staubschicht hohen Widerstands zu einem hohen Potentialgefälle an diesen Elektroden, wodurch eine Ionisierung mit einem dem zur Ausfällung dienenden elektrischen Feld entgegengesetzten Vorzeichen (Erscheinung der sogenannten Gegenemission) bewirkt wird, welche den Wirkungsgrad erheblich herabsetzt.

Bei niedrigem Staubwiderstand müssen die Sammelelektroden eine gewundene Formgebung aufweisen, wenn verhindert werden soll, daß der Staub nach Entladung von neuem vom Gasstrom mitgerissen wird.

Zur Vermeidung dieser Erscheinung der Gegenemission werden die Sammel- und Emitterelektroden regelmäßig vermittels Rüttelvorrichtungen oder dgl. abgeklopft, welche natürlich einen nachteiligen Einfluß auf die mechanischen Eigenschaften des Staubabscheiders wie z.B. die Zuleitungsdrähte, die Isolatoren USV7. aufweisen.

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Als Abhilfe wurde bereits vorgeschlagen, entweder die Wände der Sammelelektrode vermittels Rieselströmen kontinuierlich zu waschen oder eine Reinigungsflüssigkeit bei abgeschalteter Hochspannung periodisch innerhalb des Staubabscheiders zu zerstäuben.

Weiterhin ist bereits bekannt, eine Flüssigkeit vermittels eines einfachen elektrostatischen Effekts zu zerstäuben, indem eine stark gekrümmte Oberfläche der Flüssigkeit einem sehr hohen positiven oder negativen elektrischen Feld ausgesetzt wird, beispielsweise innerhalb einer Zone mit dem sogenannten "Koronaeffekt". Das Einspritzen eines hoch aufgeladenen zusätzlichen Nebels in den das elektrische Feld aufweisenden Raum, wobei dieser Nebel das gleiche Vorzeichen wie die Emitterelektroden aufweist, ermöglicht die Unterdrückung von Gegenemission, wenn die Sammel- und Emitterelektroden bei angelegter Hochspannung kontinuierlich gewaschen werden. Außerdem werden dabei die Einflüsse, welche auf den spezifischen Oberflächenwiderstand des Staubs zurückzuführen sind, ausgeschaltet.

Die sich dabei ergebende Steigerung der Raumladung führt zu einer erhöhten scheinbaren Wanderungsgeschwindigkeit des Staubes, so daß demzufolge die Sammelelektrodenflachen bei gleicher Leistung kleiner gemacht werden können und mikroskopisch kleine oder sogar submikroskopische Teilchen besser zurückgehalten werden. Die Erzeugung feiner Tröpfchen von angenähert 100 μπι Tröpfchendurchmesser durch mechanische Zerstäubung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit ist jedoch in der industriellen Anwendung nicht denkbar, was einerseits auf die Qualität der üblicherweise verwendeten Flüssigkeiten, welche Düsen kleinen Durchmessers aufgrund der mitgeführten Verunreinigungen verstopfen, und andererseits auf die sich in den Düsen bildenden Ablagerungen zurückzuführen ist.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren

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und eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Gasen oder Dämpfen zu schaffen, welche einen hohen Wirkungsgrad aufweist, indem sie die Erzeugung eines sehr fein verteilten, einfachionisierten Nebels (mit einem Tröpfchendurchmesser von angenähert 100 μΐη) gestatten, durch welchen die Raumladung gesteigert wird.

Das zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene Verfahren vom eingangs genannten Typ ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension gleichzeitig der Wirkung eines einfachionisi'erten elektrischen Feldes zwischen den sich gegenüberliegenden Elektroden, von denen nur die eine als Ionisator und Emitter, und die andere als Sammler dient, und der Wirkung eines fein verteilten, unter dem gleichen Vorzeichen wie die ionisierende und emittierende Elektrode aufgeladenen Flüssigkeitsnebels, der durch sekundäre elektrostatische Zerstäubung des auf der ionisierenden und emittierenden Elektrode ausgebildeten Rieselstroms gebildet wird, ausgesetzt, der von der emittierenden Elektrode elektrostatisch zerstäubte Nebel auf der Sammelelektrode aufgefangen und die auf dieser ausgebildete Aufschlämmung am unteren Ende derselben abgeführt wird.

Die weiterhin vorgeschlagene Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens ist versehen mit wenigstens einer auf Massepotential liegenden ersten Elektrode, wenigstens einer dieser gegenüberliegenden und parallel zu dieser ausgerichteten zweiten Elektrode, Vorrichtungen zum Anlegen einer Hochspannung an die zweite Elektrode zwecks Erzeugung eines einfachionisierten elektrischen Feldes im Zwischenraum zwischen den beiden Elektroden, Vorrichtungen zum Umwälzen der Gase oder Dämpfe durch den Zwischenraum zwischen den Elektroden, und Vorrichtungen zum mechanischen Zerstäuben einer Flüssigkeit in Form großer Tröpfchen im Gas- oder Dampfstrom und zur Ausbildung von Rieselströmen auf den Elektroden und ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch sich nach außen verjüngende VorSprünge auf der der anderen Elektrode zugewandten Fläche der einen Elek-

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trode, wobei die äußersten Bereiche dieser Vorsprünge zur Ionisierung und als Tropfkante bzw. -punkte für anhängende Flüssigkeitströpfchen ausgebildet sind und zur elektrostatischen Zerstäubung derselben in Form feiner Tröpfchen, welche von der als Sammelektrode dienenden anderen Elektrode angezogen werden, dienen.

Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die Elektroden auch aus den Flüssigkeitsschichten gebildet sein, die ausgehend von einer primären mechanischen Grobzerstäubung an der Oberfläche von Emitter- und Sammelelektrode ausgebildet werden und ausreichend hohe Leitfähigkeit aufweisen. Die Wände, welche diese Flüssigkeitsschichten tragen und als Elektroden bezeichnet sind, können in diesem Falle an ihrer Oberfläche oder im ganzen aus elektrisch leitenden oder aus nichtleitfähigen Werkstoffen bestehen.

Der entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildete Nebel hat zwei Aufgaben, nämlich 1) steigert er das effektive elektrische Feld E durch Erhöhung der Raumladung und 2) verlagert er sich senkrecht zu den Elektroden von den an der ionisierenden Elektrode vorstehenden Vorsprüngen weg und besteht aus Ladungsträgern hoher Beweglichkeit und hoher Fortbewegungsgeschwindigkeit (nämlich aus Tröpfchen von angenähert 100 μπι Durchmesser, die im Bereich der Koronaentladung aufgeladen worden sind und somit eine sehr hohe elektrische Ladung tragen).

Die vorstehend angegebene doppelte Wirkung verleiht sowohl der Suspension als auch dem Nebel eine erhöhte scheinbare Wander-'ungsgeschwindigkeit in Richtung der einen oder mehrerer Sammelektroden, welche sich auf Massepotential befinden und durch kontinuierliche Flüssigkeitsberieselung gewaschen werden.

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Die bei dem Verfahren und in der Vorrichtung verwendeten Wände oder Elektroden müssen besondere Eigenschaften besitzen und dürfen gegenüber den Emitterelektroden keine Unebenheiten oder Vorsprünge aufweisen. Unebenheiten oder VorSprünge würden nicht nur ein einwandfreies Waschen der Sammelelektroden behindern, sondern könnten auch zur Gegenemission durch elektrostatische Zerstäubung führen, indem sie zur Ausbildung eines Nebels führen, der das entgegengesetzte Vorzeichen aufweist wie die in der Vorrichtung erzeugte Raumladung. Daraus würden sich wiederum drei Nachteile ergeben: 1) Die Raumladung würde durch zweifach-ionische elektrostatische Zerstäubung von Flüssigkeitströpfchen verringert. 2) Der bereits niedergeschlagene Staub würde erneut vom Gas mitgenommen und durch elektrostatische Zerstäubung in eine Suspension übergeführt. 3) Die Konvektion des Gases an den den elektrostatischen Zerstäubungspunkten der Hochspannungselektrode gegenüberliegenden Punkten würde verringert.

Diese nachteiligen Einflüsse würden insgesamt zu einer verringerten Staubausscheidung führen .

Die Wände der an Hochspannungspotential liegenden Emitterelektroden müssen in jedem Falle eine große Oberfläche aufweisen, damit sie möglichst viel von dem in der Vorrichtung mechanisch zerstäubten Wasser auffangen. Außerdem müssen die Wände in regelmäßigen Abständen sich nach außen verjüngende Vorsprünge wie z.B. Spitzen oder Leitbleche aufweisen, an deren außenliegenden Spitzen bzw. Kanten die Ionisierung erfolgt und die sich ansammelnden Wassertröpfchen elektrostatisch zerstäubt werden. Der Flüssigkeitsnebel in dem das elektrische Feld aufweisenden Raum ermöglicht gleichzeitig mit der Trennung der verschiedenen Phasen der Suspension die Ausscheidung absorptionsfähiger gasförmiger, flüssiger oder fester Bestandteile aus dem staubbeladenen Gasstrom.

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Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung sind im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 und 1A zeigen jeweils eine Draufsicht auf zwei senkrechte Elektroden, nämlich eine Emitter- und eine Sammelektrode, zur Erläuterung der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 2 ist ein Aufrißquerschnitt in Längsrichtung durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, insbesondere zur Entstaubung, mit mehreren ebenen Elektroden, zwischen denen das staubbeladene Gas in waagerechter Richtung durchgeleitet wird.

Fig. 3 ist ein schematischer waagerechter Querschnitt, entlang der Linie III-III von Fig. 2.

Fig. 4 ist eine schematische schaubildliche Ansicht einer Ausführungsform einer als Emitterelektrode dienenden Platte.

Fig. 5 ist eine schaubildliche Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Emitterelektrode.

Fig. 6 ist eine schaubildliche Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Emitterelektrode.

Fig. 7 ist ein schematischer senkrechter Querschnitt durch die mit Emitterelektroden der in Fig.5 dargestellten Ausführung versehene erfindungsgemäße Vorrichtung.

Fig. 8 ist eine schematische Draufsicht auf eine

weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 9 ist ein schematischer Aufrißquerschnitt durch eine wiederum andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

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Fig. 10 ist ein schematischer, senkrechter Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung von zylindrischer Formgebung, durch welche das staubbeladene Gas von unten nach oben entlang eines schraubenförmig gewendelten Weges hindurchgeleitet wird.

Fig. 11 ist ein schematischer, senkrechter Querschnitt entlang der Linie XI-XI von Fig.12 durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, in welcher die an Massepotential liegenden Sammelektroden aus senkrechten Rohren von kreisförmigem Querschnitt bestehen.

Fig. 12 ist ein waagerechter Schnitt entlang der Linie XII-XII von Fig. 11.

Fig. 13 ist eine schaubildliche, schematische Ansicht einer an Hochspannung liegenden Elektrode der Vorrichtung nach den Fig. 11 und 12.

In den Fig. 1 und 1A ist die Doppelwirkung des durch elektrostatische Zerstäubung des auf einer Ionisierungselektrode befindlichen Rieselstroms erzeugten feinen Flüssigkeitsnebels veranschaulicht, welche ein Hauptmerkmal des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung darstellt.

Die insbesondere zur Entstaubung verwendbare Vorrichtung nach der Erfindung besteht grundsätzlich aus zwei zueinander parallelen und sich gegenüberliegenden Elektroden, nämlich einer an Massepotential liegenden Sammelektrode 10 und einer auf einem erhöhten und beispielsweise negativen Potential V liegen den Emitterelektrode 11. Die Emitterelektrode 11 weist sich nach außen verjüngende Vorsprünge in Form von Spitzen 20 auf, die zur Sammelektrode 10 hin weisen, welche ihrerseits voll-

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kommen glatt ausgebildet ist. Das zu entstaubende Gas wird durch den Zwischenraum zwischen den beiden Elektroden 10 und 11 mit einer Geschwindigkeit ν durchgeleitet. Außerdem umfaßt die Vorrichtung hier nicht dargestellte Mittel zum mechanischen Zerstäuben einer Flüssigkeit wie z.B. Wasser in Form verhältnismäßig großer Tröpfchen in dem Gasstrom, wodurch auf den Oberflächen von Sammelektrode 10 und Emitterelektrode 11 die Rieselströme r bzw. r.. ausgebildet werden. Der auf der Emitterelektrode 11 ausgebildete Rieselstrom r₁ bildet an den Enden der Spitzen 20 anhängende Tropfen G, welche durch elektrostatische Zerstäubung in feine Tröpfchen g zerstäubt werden. Diese Tröpfchen g weisen eine hohe Ladung auf, welche sich der Raumladung des (nicht dargestellten) Staubes überlagert, der in dem von den Spitzen 20 gebildeten Ionisationsfeld aufgeladen wird. Aufgrund dieser Steigerung der Raumladung ergibt sich ein verstärktes elektrisches Feld E im Wandbereich der Sammelektrode 10, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Diese Vorgänge stellen die erste Wirkung des elektrostatisch zerstäubten feinen Nebels dar.

Die von den Spitzen 20 emittierten Tröpfchen g weisen außerdem eine sehr hohe Anfangsgeschwindigkeit auf, die in Fig. 1A durch den Pfeil w angedeutet ist. Diese Tröpfchen g erzeugen somit quer zur Fortbewegungsrichtung des staubbeladenen Gases einen Spülstrom, welcher die Raumladung wie aus Fig. 1A ersichtlich zur Sammelektrode 10 abführt.

Diese vorstehend beschriebene Doppelwirkung, nämlich die Steigerung des elektrischen Feldes E einerseits und die Querspülung andererseits verleihen dem aus Suspension und Nebel bestehenden System eine scheinbar erhöhte Geschwindigkeit in Richtung der Sammelektrode 10, welche sich auf Massepotential befindet und ständig durch den Rieselstrom r der Flüssigkeit bespült und durch diesen gewaschen wird.

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In den Figuren 2 und 3 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, durch welche ein z.B. staubbeladenes Gas entsprechend der Zeichnungsdarstellung von links nach rechts in Richtung der Pfeile 1 durchgeleitet wird. Die Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse 2 mit zwei senkrechten Wänden 3, einer waagerechten Deckenwand 4 und einer in Form mehrerer Trichter ausgebildeten Bodenwand 5. Die sich in den Trichtern bildende Aufschlämmung wird durch entsprechende Rohrleitungen 6 abgeführt. Innerhalb des Gehäuses 2 sind hintereinander mehrere Gruppen 7, 8 und 9 senkrechter, zueinander paralleler Wände 10, 11 angeordnet, welche abwechselnd an Massepotential (Sammelelektroden 10) und an einem hohen negativen Spannungspotential (Emitterelektroden 11) liegen, das durch einen Hochspannungsgenerator 12 angelegt wird. Die Gruppen 7, 8 und 9 von Wänden bilden voneinander unabhängige elektrische Felder und werden jeweils von einem zugeordneten Hochspannungsgenerator 12 gespeist. Insgesamt können zwischen 1 bis 4 Wandgruppen vorgesehen sein. Die elektrische Isolierung der auf hohem Potential befindlichen Wände ist gewährleistet durch Isolatoren 13, welche ihrerseits vermittels Heizwiderständen 14 erwärmt werden, um jede Kondensation von Wasser auf den Isolatoroberflächen zu verhindern. Die Wände 11 sind an Querträgern 19 befestigt, durch welche sie in gleichen gegenseitigen Abständen gehalten sind. Mechanische Zerstäuberdüsen 15 zur mechanischen Grobzerstäubung einer Flüssigkeit sind in einer waagerechten, zur Deckenwand 4 parallelen Ebene an geneigten Wänden 16 und in senkrechten Ebenen an geneigten Wänden 17 angeordnet und werden über Rohrleitungen 18 mit Wasser oder einer anderen, unter Druck stehenden Flüssigkeit gespeist, so daß sich kontinuierliche Rieselströme der Flüssigkeit auf den Wänden 10 und 11 ausbilden. Die an Massepotential liegenden Wände 10 bestehen aus ebenen Platten, welche durch ein hier nicht dargestelltes Gerüst gehalten sind, das gleichmäßige gegenseitige Abstände zwischen den Wänden 10 gewährleistet und zusammen mit dem Gehäuse 2 an Massepotential liegt.

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Die Wände 11, welche die vorstehend beschriebenen Emitterelektroden bilden, weisen eine bestimmte Formgebung auf, welche den folgenden Anforderungen genügen muß: a) Maximale Oberfläche zur Verrieselung der Flüssigkeit zwecks Erzielung einer einwandfreien Flüssigkeitsverteilung und b) Gleichförmige Verteilung der elektrostatischen Zerstäubung dieses Rieselstroms in Richtung der Wände 10.

In den Fig. 4 bis 8 sind Ausschnitte mehrerer Ausführungsformen von als Emitterelektroden geeigneten Wänden 11 dargestellt.

Entsprechend der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform trägt eine ebene Platte 11 schachbrettartig mehrere Spitzen oder Tropfnasen 20, deren äußere Enden sowohl zur Ionisierung des Gases als auch zur elektrostatischen Zerstäubung der Flüssigkeit dienen.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform weist eine ebene Platte 11 mehrere waagerecht und in seitlicher Richtung nach unten geneigte Leitbleche 21 auf, welche im Querschnitt V-förmig ausgebildet sind, wobei die öffnung des "V" nach unten weist. Zwischen den waagerechten Leitblechen 21 sind ebenfalls schachbrettartig mehrere senkrechte Leitbleche 22 angeordnet. Die elektrostatische Zerstäubung und die Ionisierung erfolgen im Bereich von Auskehlungen 23 an den äußeren Kanten der waagerechten und senkrechten Leitbleche 21 und

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 besteht die Emitterelektrode 11 aus mehreren, symmetrischen, waagerechten Leitblechen 24 und senkrechten Leitblechen 25, die in einem hier nicht dargestellten Profilrahmen oder dgl. gehalten sind. Die waagerechten Leitbleche 24 sind im Querschnitt V-förmig, wobei die öffnung nach unten weist. Die elektrostatische Zerstäubung und die ionisierung erfolgen im Bereich von Auskehlungen 26 an den außenliegenden Rändern der Leitbleche. Die Elektroden

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werden durch hier nicht dargestellte Rohr- oder Profilrahmen gehalten, mit denen die Leitbleche beispielsweise verschweißt, vernietet oder verschraubt sind. Die Leitbleche bilden dabei virtuelle Wände 11, die an einer hohen negativen Spannung liegen und entsprechend dem in Fig. 7 dargestellten Schema gegenüber ebenen, an Massepotential liegenden Wänden 10 angeordnet sind. Die Blickrichtung in Fig. 7 ist senkrecht zur Fortbewegungsrichtung des Gas- oder DampfStroms.

Figur 8 veranschaulicht eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform von mit der negativen Klemme des Hochspannungsgenerators 12 verbundenen Elektrodenwänden 11 und an Massepotential liegenden Elektrodenwänden 10. Bei dieser Ausführungsform dienen die an hohem Potential liegenden Wände 11 und die an Massepotential liegenden Wände 10 abwechselnd als Emitter- und Sammelelektroden auf ihren beiden Seiten und tragen deshalb nur auf jeweils einer Seite sich nach außen verjüngende, zur Ionisierung und elektrostatischen Zerstäubung dienende Vorsprünge wie z.B. die Spitzen 20. Die Elektroden wirken daher lediglich auf der die Spitzen 20 aufweisenden Seite als Emitterelektroden. Das in Richtung der Pfeile 27 hindurchgeleitete Gas durchsetzt die mit dem Vorzeichen der Hochspannung V einfachionisierten Zwischenräume 28 und die auf Massepotential einfachionisierten Zwischenräume 29, welche parallel zueinander ausgerichtet sind. In den Zwischenräumen 28 werden durch elektrostatische Zerstäubung negativ aufgeladene Tröpfchennebel erzeugt, die von den Spitzen 20 an den auf erhöhtes Potential gebrachten Wänden 11 entsprechend der Zeichnungsdarstellung jeweils von der linksseitigen Wandseite ausgehend und zur gegenüberliegenden Sammelektrodenwand 10 gerichtet sind, welche entsprechend der Zeichnungsdarstellung auf ihrer rechten Seite keine Spitzen aufweist. In den Zwischenräumen 29 werden dagegen mit dem Vorzeichen des Massepotentials behaftete Tröpfchennebel erzeugt, die in bezug auf die negative Hochspannung positiv sind und von Spitzen 20a

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an der linksseitigen Oberfläche jeder auf Massepotential befindlichen Wand 10 ausgehen und zu der keine Spitzen 20 aufweisenden rechtsseitigen, gegenüberliegenden Elektrodenwand 11 gerichtet sind, die in bezug auf die Spitzen eine hohe negative Spannung aufweist und somit als Sanunelelektrode wirkt.

Bei der in Fig. 9 dargestellten weiteren Ausführungsform der Vorrichtung wird ein staubbeladenes Gas durch ein hier nicht dargestelltes Gebläse in Pfeilrichtung 30 durch ein auf Massepotential befindliches Gehäuse 31 hindurchgeleitet, das aus senkrechten Wänden 32 besteht, in welchem zueinander parallele, senkrechte Wände 32 angeordnet sind, die abwechselnd an einer hohen negativen Spannung (Wände 11) und an Massepotential (Wände 10) liegen. Die Wände 11 entsprechen dabei einer der in den Figuren 4-8 dargestellten Ausführungsformen und bewirken wie beschrieben die Ionisierung, sowie die elektrostatische Zerstäubung der Flüssigkeit. Die elektrische Isolierung besteht aus Isolatoren 33, welche durch Heizwiderstände 34 beheizt sind, um jede Wasserkondensation auf den Isolatoroberflächen zu verhindern. Die Wände 11 sind mit der negativen Klemme eines Hochspannungsgenerators 35 verbunden, der eine Hochspannungs-Gleichspannung - V liefert. Die Wände 10 sind vermittels eines hier nicht dargestellten Gerüsts gehalten, das mit dem Gehäuse 31 verbunden ist und gleichfalls an Massepotential liegt. Die durch Rohrleitungen 36 zugeführte, unter Druck stehende Flüssigkeit wird vermittels Düsen 37 mechanisch grob zerstäubt. Die am unteren Ende der Vorrichtung entstehende Aufschlämmung wird in einem Trichter 38 aufgefangen und durch eine Rohrleitung 39 abgeführt. Wie bei der anhand der Figuren 2 und 3 dargestellten Ausführungsform können auch bei dieser Ausführungsform mehrere Gruppen aus Elektrodenplatten 10 und 11 in Reihe, d.h. übereinander angeordnet und jeweils mit einem eigenen Hochspannungsgenerator 35 gekoppelt sein, der in jeder Plattengruppe ein von den anderen Gruppen unabhängiges elektrisches Feld erzeugt.

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Bei der in Fig. 10 dargestellten Ausführungsform durchläuft das staubbeladene Gas die Vorrichtung von unten nach oben auf einem schraubenförmig gewendelten Weg. Die Sammelektrode besteht hier aus einem Zylinder 40, der zugleich das Gehäuse der Vorrichtung bildet und auf Massepotential liegt. In den Zylinder 40 mündet in seinem unteren Teil tangential ein Kanal 54 ein, über den staubbeladenes Gas vermittels eines Druckgebläses 53 eingeblasen wird. Im oberen Bereich mündet in den Zylinder 40 ein weiterer Kanal 55 tangential ein, durch den entstaubtes Gas aus der Vorrichtung abgeführt wird. Die auf hohem Potential befindliche Elektrodenwand besteht hier aus einem inneren Zylinder 41, der koaxial zum äußeren Zylinder 40 angeordnet ist und in regelmäßigen gegenseitigen Abständen Vorsprünge in Form von Leitblechen 42 trägt, welche zur Gasionisierung und elektrostatischen Zerstäubung der Flüssigkeit dienen. Ein am unteren Ende des inneren Zylinders 41 angeordneter kegelstumpfförmiger Mantelring 43 dient zur elektrostatischen Zerstäubung des am unteren Ende des Zylinders 41 ankommenden Rieselstroms in Richtung des äußeren Zylinders 40.

Der innere Zylinder 41 ist mit der negativen Klemme eines Hochspannungsgenerators 44 verbunden, der eine gleichgerichtete Hochspannung -V liefert. Der Zylinder 41 ist an Isolatoren 45 aufgehängt. Der äußere Zylinder 40 ist an seinem oberen Ende offen und läuft an diesem in einen sich nach außen erweiternden kegelstumpfförmigen Bund 46 aus. Gegenüber diesem Bund 46 ist ein kegelstumpfförmiger Mantelring 47 angeordnet, der am oberen Ende des inneren Zylinders 41 befestigt ist und zusammen mit dem Bund 46 einen engen Ringkanal 48 bildet, der einen elektrischen Freiraum darstellt, durch den ein Teil des entstaubten Gases austritt. Der Mantelring 47 wird durch hier nicht dargestellte Heizwiderstände beheizt, um jede Flüssigkextskonensation auf den Isolatoroberflächen zu vermeiden. Außerdem kann im oberen Bereich der Vorrichtung

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ein zusätzlicher Ansaugkanal 49 mit einem Lüfter 49a vorgesehen sein, welcher bewirkt, daß durch den Ringkanal 48 ein verhältnismäßig geringer Durchsatz von sauberem Gas abgegeben wird. Die Dispersion der Flüssigkeit erfolgt durch am äußeren Zylinder 40 angeordnete Düsen 50, welche zu dem inneren Zylinder 41 hin weisen. Diese Düsen 50 werden durch Rohrleitungen 51 mit Flüssigkeit beschickt, welche vermittels einer Pumpe 52 auf Druck gebracht wird. Die Vorrichtung der in Fig. 10 dargestellten Ausführung mit aufgehängtem inneren Zylinder 41 kann auch in Verbindung mit einem am oberen Ende angeordneten Sauggebläse anstelle des im unteren Bereich befindlichen Druckgebläses 53 betrieben werden.

Bei der in den Figuren 11 und 12 dargestellten weiteren Ausführungsform bestehen die auf Massepotential befindlichen Sammelektrodenwände aus senkrechten Rohren 56 von kreisförmigem Querschnitt. Das durch ein hier nicht dargestelltes Gebläse eingeblasene staubbeladene Gas tritt in Pfeilrichtung 57 von unten nach oben in senkrechter Richtung durch die Rohre 56 hindurch. Düsen 58, die durch Rohrleitungen 59 mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeit beschickt werden, dienen zur mechanischen Grobzerstäubung der Flüssigkeit im Gas. Die elektrostatische Zerstäubung und die Ionisierung erfolgen vermittels der Emitterelektroden 60, die mit der negativen Klemme eines aus Transformator und Gleichrichter bestehenden Hochspannungsgenerators 61 verbunden sind, der Gleichspannung in Einweg- oder Zweiweggleichrichtung liefert. Die Emitterelektroden 60 sind durch einen unteren Rahmen 62 und einen oberen Rahmen 63 aus Rohren oder Profilstücken gehalten. Der obere Rahmen 63 ist an Isolatoren 64 befestigt, welche durch Heizwiderstände 65 erwärmt werden, um jede Kondensation auf den Isolatorbberflachen zu verhindern. Die gebildete Aufschlämmung wird in einem unteren Trichter 66 aufgefangen und über eine Rohrleitung 67 abgeführt. Die Vorrichtung kann aus mehreren gestaffelt übereinander angeordne-

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ten Rohren 56 und Elektroden 60 bestehen, denen jeweils ein zur Erzeugung eines eigenen elektrischen Feldes dienender Hochspannungsgenerator 61 zugeordnet ist.

Bei den Vorrichtungen nach den Figuren 9, 11 und 12 wird das staubbeladene Gas von unten nach oben durch die Vorrichtung zugeführt; selbstverständlich läßt sich diese Anordnung auch entsprechend umkehren, indem das Gas die Vorrichtung von oben nach unten durchläuft. Bei sämtlichen Ausführungsformen muß ein elektrischer Freiraum zwischen den auf Massepotential befindlichen Teilen (Gerüste, Flüssigkeitszerstäuberdüsen) und den auf erhöhtem Spannungspotential befindlichen Teilen (Emitterelektroden, Halterungen derselben) belassen werden. Der elektrische Freiraum muß wenigstens gleich groß bemessen sein dem Abstand zwischen den Vorsprüngen wie z.B. den Spitzen 20 (Fig. 4) und den Platten 10, um unerwünschte parasitäre Entladungen zu vermeiden.

Die auf hohem Potential befindlichen Emitterelektroden 60 sind in Fig. 13 schematisch dargestellt. Diese Elektroden bestehen jeweils aus einem senkrechten Rohr 68 kleinen Durchmessers mit mehreren kegelstumpfförmigen Mantelringen 69, deren Öffnungen nach unten weisen. Durchbrechungen 70 in den Mantelringen 69 gestatten die Verrieselung der Flüssigkeit bis zum untersten Mantelring. Die Ionisierung und die elektrostatische Zerstäubung der Flüssigkeit erfolgen im Bereich von Auskehlungen 72, die am unteren Rand 71 jedes Mantelrings 69 ausgebildet sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in ihrer Gesamtheit aus elektrisch leitfähigen Werkstoffen (wie z.B. Stahl, rost-.freiem Stahl) hergestellt sein.

Zur Vermeidung von ggf. auftretenden Korrosionsproblemen kann die Vorrichtung auch in ihrer Gesamtheit oder teilweise aus

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elektrisch nichtleitenden Werkstoffen (wie z.B. Kunstharzen, Polyvinylchlorid, hartgummibeschichtetem Stahl usw.) hergestellt sein. Die Leitfähigkeit der an den Elektrodenoberflächen herabrieselnden Wasserschicht reicht dazu aus, um die Ionisierung derselben an den Vorsprüngen und ihre elektrostatische Zerstäubung zu bewirken. Die Verbindung der Emitterelektrode mit dem Hochspannungsgenerator kann aus einem einfachen, kleinflächigen Kontakt bestehen, der beispielsweise aus Edelmetall hergestellt ist.

Entsprechend dem Verfahren und vermittels der Vorrichtung nach der Erfindung können vermittels der zunächst mechanisch und anschließend elektrostatisch zerstäubten Flüssigkeit ein oder mehrere Bestandteile der Gase oder Dämpfe gelöst und/ oder vermittels einer chemischen Reaktion zwischen Flüssigkeit und Gas oder zwischen Flüssigkeit, Feststoff und Gas oder zwischen Flüssigkeit, Flüssigkeit und Gas oder zwischen Feststoff und Gas umgewandelt, abgetrennt und ggf. rückgewonnen werden, wobei in diesem Falle die Vorrichtung als chemisches Reaktionsgefäß verwendet wird.

- Patentansprüche: -

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Claims (10)

Patentansprüche :

1). Verfahren zur Aufbereitung von Gasen oder Dämpfen, die Flüssigkeit oder sehr fein verteilte Feststoffe in Suspension mitführen, unter Trennung von Flüssigkeits- oder Feststoffphase von der Gasphase, durch Hindurchleiten der die Flüssigkeit oder Feststoffe mitführenden Gase oder Dämpfe durch den Zwischenraum zwischen wenigstens einem Elektrodenpaar, von denen die eine Elektrode Massepotential aufweist und die andere Elektrode an einer Hochspannung liegt, und mechanisches Zerstäuben einer Flüssigkeit zu Tröpfchen in den Gasen oder Dämpfen, unter Ausbildung von Rieselströmen entlang den Elektroden, dadurch gekennzeichnet , daß die Suspension der Wirkung eines einfachionisierten elektrischen Feldes zwischen den sich gegenüberliegenden Elektroden (10, 11), von denen nur die eine als Ionisator und Emitter, und die andere als Sammler dient, und gleichzeitig der Wirkung eines fein verteilten, unter dem gleichen Vorzeichen wie die ionisierende und emittierende Elektrode (11) aufgeladenen Flüssigkeitsnebels, der durch sekundäre elektrostatische Zerstäubung des auf der ionisierenden und emittierenden Elektrode (11) ausgebildeten Rieselstroms (r..) gebildet wird, ausgesetzt, der von der emittierenden Elektrode elektrostatisch zerstäubte Nebel auf der Sainmelelektrode (10)aufge- und die auf dieser ausgebildete Aufschlämmung am unteren ^^en Ende derselben abgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vermittels der zunächst mechanisch und anschließend elektrostatisch zerstäubten Flüssigkeit ein oder mehrere Bestandteile der Gase oder Dämpfe gelöst und/oder vermittels einer chemischen Reaktion zwischen Flüssigkeit und Gas oder zwischen Flüssigkeit, Feststoff und Gas oder zwischen

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Flüssigkeit, Flüssigkeit und Gas oder zwischen Feststoff und Gas umgewandelt, abgetrennt und ggf. rückgewonnen werden.

3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit wenigstens einer auf Massepotential liegenden ersten Elektrode, wenigstens einer dieser gegenüberliegenden und parallel zu dieser ausgerichteten zweiten Elektrode, Vorrichtungen zum Anlegen einer Hochspannung an die zweite Elektrode zwecks Erzeugung eines einfachionisierten elektrischen Feldes im Zwischenraum zwischen den beiden Elektroden, Vorrichtungen zum Umwälzen der Gase oder Dämpfe durch den Zwischenraum zwischen den Elektroden, und Vorrichtungen zum mechanischen Zerstäuben einer Flüssigkeit in Form großer Tröpfchen im Gas- oder Dampfstrom und zur Ausbildung von Rieselströmen auf den Elektroden, gekennzeichnet durch sich nach außen verjüngende Vorsprünge (20, 21, 22, 24, 25, 42, 69) auf der der anderen Elektrode zugewandten Fläche der einen Elektrode (11, 41, 60), wobei die äußersten Bereiche dieser Vorsprünge zur Ionisierung und als Tropfkante bzw. -punkte für anhängende Flüssigkeitstropfen ausgebildet sind und zur elektrostatischen Zerstäubung derselben in Form feiner Tröpfchen, welche von der als Sammelelektrode dienenden anderen Elektrode angezogen werden, dienen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein auf Massepotential liegendes Gehäuse (2) mit senkrechten Wänden .(3), einer Deckenwand (4) und einer als Sammeltrichter für gebildete Aufschlämmung ausgebildeten Bodenwand (5), wenigstens eine im Gehäuse angeordnete Gruppe (7, 8, 9) aus zu den senkrechten Gehäusewänden parallelen Elektrodenplatten (10, 11), wobei die Elektroden abwechselnd mit Masse bzw. mit einer Hochspannungsquelle (12) verbunden sind, eine zum Durchleiten der Gase oder Dämpfe in waagerechter

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Richtung durch die Zwischenräume zwischen den Elektroden dienende Vorrichtung und zur mechanischen Grobzerstäubung der unter Druck stehenden Flüssigkeit und Ausbildung von Rieselströmen (r , r^ auf den Elektroden (10, 11) dienende Zerstäuberdüsen (15).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nur die mit der Hochspannungsquelle verbundenen Elektroden (11, 41, 60) mit sich nach außen verjüngenden und zu den an Masse liegenden Elektroden hin weisenden Vorsprüngen versehen und als Ionisations- und Zerstäuberelektroden für die auf diesen Elektroden ausgebildeten Rieselströme ausgelegt, und die an Masse liegenden anderen Elektroden als Sammelektroden ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede an Masse liegende Elektrode (10) auf nur einer, einer benachbarten, an Hochspannung liegenden Elektrode (11) zugewandten Seite zur Ionisierung und elektrostatischen Zerstäubung dienende, sich nach außen verjüngende Vorsprünge (20a) trägt, die entsprechende Seite der an Hochspannung liegenden Elektrode keine Vorsprünge aufweist, und jede an Hochspannung liegende Elektrode (11) auf nur einer, einer benachbarten, an Masse liegenden Elektrode (10) zugewandten Seite zur Ionisierung und elektrostatischen Zerstäubung dienende, sich nach außen verjüngende Vorsprünge (20) trägt, die entsprechende Seite der an Masse liegenden Elektrode keine Vorsprünge aufweist, somit sämtliche Vor-. sprünge an sämtlichen Elektroden in die gleiche Richtung ausgerichtet sind und jede an Masse und jede an Hochspannung liegende Elektrode auf der die Vorsprünge aufweisenden Seite als Emitter-, und auf der keine Vorsprünge aufweisenden Seite als Sammelektrode ausgelegt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen

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an Masse liegenden äußeren Zylinder (40) und einen zu diesem koaxialen, an Hochspannung liegenden inneren Zylinder (41), einen zum Zuführen von Gasen oder Dämpfen dienenden Einlaßkanal (54), der in den äußeren Zylinder an dem einen Ende mündet, einen Auslaßkanal (55), der in den äußeren Zylinder an dessen anderem Ende mündet, ein zum Erzeugen einer schraubenförmig gewendelten Gas- oder Dampfströmung in dem Zwischenraum zwischen den beiden Zylindern dienendes Gebläse (53), zur mechanischen Zerstäubung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit und Abgabe eines Nebels aus größeren Flüssigkeitströpfchen in den zwischen den beiden Zylindern umgewälzten Gas- oder Dampfstrom dienende Zerstäuberdüsen (50) und durch von dem inneren Zylinder (41) vorstehende, zur Ionisierung und elektrostatxschen Zerstäubung des auf diesem Zylinder ausgebildeten Rieselstroms dienende Vorsprünge in Form von Leitblechen (42).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zylinder (40, 41) senkrecht angeordnet sind und der innere Zylinder (41) an seinem unteren Ende eineazur elektrostatxschen Zerstäubung dienenden Mantelring (43), und an seinem oberen Ende einen isolierenden Mantelring (47) trägt, welcher zusammen mit einem entsprechend ausgebildeten Bund (46) am oberen Ende des äußeren Zylinders (40) einen als elektrischen Zwischenraum dienenden Ringkanal (48) vorgibt, und daß der innere Zylinder im Inneren des äußeren Zylinders vermittels Isolatoren (45) aufgehängt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch wenigstens ein an Masse liegendes und als Sammelektrode dienendes Rohr (56) und wenigstens eine koaxial innerhalb des Rohrs angeordnete, an Hochspannung liegende Stange (60), welche als lonisierungs- und elektrostatische Zerstäuberelektrode für axial innerhalb des Rohrs im Zwischenraum y.wi r.r.hpn dies pm und dor dazu koaxialen und din Tnnisiornnqs-

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und Zerstäubungselektrode bildenden Stange (60) umgewälztes Gas ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede, als Ionisierungs- und elektrostatische Zerstäuberelektrode ausgebildete Stange (60) eine Reihe in gegenseitigen Abständen angeordneter, kegelstumpfförmiger Mantelringe (69) trägt, die mit Durchbrechungen (70), welche zum Durchlassen der Rieselströme von einem zum nächsten Mantelring dienen, und an ihrem Rand (71) mit zur elektrostatischen Zerstäubung und Ionisierung dienenden Auskehlungen (72) versehen sind.

^i„ Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Ionisierung und elektrostatischen.Zerstäubung dienende Elektrode (11) aus mehreren in senkrechter Richtung gestaffelt übereinander angeordneten waagerechten Leit- · blechen (21, 24) von jeweils V-förmigem Querschnitt, wobei die öffnung nach unten weist, und schachbrettartig zwischen den waagerechten Leitblechen angeordneten senkrechten Leitblechen (22, 25) besteht, wobei die waagerechten und die senkrechten Leitbleche jeweils mit Auskehlungen (23, 26) versehen sind.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-11, dadurch gekenn zeichnet, daß die zur Ionisierung und elektrostatischen Zerstäubung dienende Elektrode aus einem nichtleitfähigen Werkstoff hergestellt ist.

Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-zur Entstaubung von Gasen oder Dämpfen oder als chemisches Reaktionsgefäß.

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