DE3408839A1 - Niederschlagselektrode fuer staubabscheider - Google Patents
Niederschlagselektrode fuer staubabscheiderInfo
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Description
METALLGESELLSCHAFT AG ) 8. März 1984
Reuterweg 14 * * MLK/θΚϋ (1592P)
6000 Frankfurt/Main 1
Prov.Nr. 9170 L
Prov.Nr. 9170 L
Die Erfindung betrifft eine Niederschlagselektrode für vertikale Anordnung in horizontal durchströmten elektrostatischen
Staubabscheidern, bestehend in wesentlichen aus einer Mehrzahl profilierter, an der Dachkonstruktion aufgehängter
und an den vertikalen Längsrändern miteinander verhakter Blechstreifen und wenigstens einer unteren Querverbindung,
wobei je zwei benachbarte Niederschlagselektroden eine Gasgasse mit darin mittig angeordneten Sprühelektroden
bilden.
Derartige Niederschlagselektroden sind für trocken arbeitende elektrostatische Staubabscheider bekannt. Sie weisen
häufig wechselseitig und symmetrisch angeordnete Staubfangräume auf (vergl. DE-AS 11 07 203, DE-GM 18 48 928)
und sind vielfach an den vertikalen Längsrändern so ausgebildet, daß zwei aufeinanderfolgende Blechstreifen miteinander
verhakt werden können (vergl. DE-OS 17 71 478, DE-GM 0.8 51 222, DE-GM 18 69 720, AT-PS 277 400,
CH-PS 486 920). Darüber hinaus sind die bekannten Niederschlagselektroden am unteren Ende zum Teil direkt
kraftschlüssig an dem Klopfgestänge zu befestigen (DE-GM 18 51 222), das damit gleichzeitig als Querverbindung
dient.
Die bekannten Niederschlagselektroden weisen jedoch noch verschiedene Nachteile auf. So müssen beispielsweise bei
den Niederschlagselektroden der DE-AS 11 07 203 jeweils zwei profilierte Blechstreifen durch Schweißen miteinander
verbunden werden, was zu einem Verziehen der kaltprofilierten Blechstreifen führt und insbesondere bei sehr
großen Streifenlängen Maßabweichungen mit sich bringt, die im Hinblick auf die Einhaltung genauer Abstände zu den
Sprühelektroden nicht toleriert werden können. Außerdem wird es bei diesen bekannten Niederschlagselektroden als
nachteilig angesehen, daß den Sprühelektroden jeweils nur einseitig Staubfangräume gegenüberstehen, so daß diese
zweckmäßigerweise auch nur einseitig mit Sprühspitzen versehen sind. Die Niederschlagselektrodenflächen, denen
keine Sprühspitze gegenübersteht, sind daher für die Staubabscheidung weniger effizient und verursachen beim
Abreinigen der Niederschlagselektroden durch Klopfschläge ein erhebliches Wiederaufwirbeln des bereits abgeschiedenen
Staubes, der dann zum großen Teil mit dem Gasstrom ausgetragen wird und den Wirkungsgrad des Staubabscheiders
beeinträchtigt. Hinzu kommt, daß wegen der erforderlichen genauen Ausrichtung der Sprühspitzen auf die Staubfangräume
bei der Montage sehr sorgfältig vorgegangen werden muß, weil bei falscher Ausrichtung der Sprühspitzen die
Abscheideleistung zwangsläufig auf einen Bruchteil der normalen Leistung absinkt.
Bei der Niederschlagselektrode gemäß DE-GM 18 48 928 werden zwar schon einige der vorgeschilderten Nachteile vermieden,
jedoch können auch hier zwei aufeinanderfolgende Elektrodenstreifen nicht einfach durch Verhaken verbunden
werden. Die Ausbildung des Profils erlaubt auch keine direkte kraftschlüssige Verbindung mit dem Klopfgestänge.
Schließlich sind die Staubfangräume im Verhältnis zu ihrer Breite nur sehr flach ausgebildet, so daß beim Klopfschlag
die Gefahr besteht, daß ein Großteil des bereits abgeschiedenen Staubes wieder aufgewirbelt und durch den Gasstrom
mitgerissen wird. Dies wirkt sich insbesondere bei
. 6.
den letzten Elektrodenstreifen eines Staubabscheiders aus, weil nachfolgend keine Abscheidemöglichkeit mehr besteht
und somit der Staubgehalt im Reingas erhöht wird.
Für die Niederschlagselektroden nach der DE-OS 17 71 478 treffen die meisten der genannten Nachteile ebenfalls zu.
Besonders ungünstig wirkt sich hier aus, daß an einem Blechstreifen jeweils nur ein Staubfangraum ausgebildet
ist und die Verhakung an den vertikalen Längsrändern nur ausführbar ist, wenn die Profilierung in diesem Bereich
mit sehr engen Fertigungstoleranzen ausgeführt wird, was bei den heute üblichen, bis zu 15 m langen Blechstreifen
kaum realisierbar ist. Die Folge sind Schwierigkeiten bei der Montage, die nur mit erhöhtem Aufwand und vielfach nur
mit unbefriedigendem Ergebnis überwunden werden können.
Bei den Niederschlagselektroden nach DE-GM 18 51 222,
DE-GM 18 69 720 und AT-PS 277 400 wird als Hauptnachteil die starke Verformung des Materials bei der Profilierung
angegesehen. Hierbei lassen sich Materialverfestigungen nicht vermeiden, die im Dauerbetrieb zu Rißbildungen infolge
dynamischer Beanspruchung durch die Klopfschläge bei der Abreinigung führen. Die Elektrodenstreifen nach den
genannten Druckschriften lassen sich zwar am unteren Ende mit dem Klopfgestänge kraftschlüssig verbinden (wie in
DE-GM 18 51 222 dargestellt), die Verbindung der einzelnen Elektrodenstreifen an den vertikalen Längsrändern durch
Verhakung ist für Dauerbetrieb mit Temperaturschwankungen aber nicht ausreichend, insbesondere bei den heute üblichen
großen Elektrodenlängen.
Es besteht somit die Aufgabe, bei einer gattungsmäßigen Niederschlagselektrode die genannten Nachteile zu vermeiden
und eine Querschnittsform für die Blechstreifen zu
entwickeln, die mit hoher Maßgenauigkeit leicht zu profilieren ist, bei der je nach Einlaufbreite der Blechstreifen
bzw. der Profilieranlage beliebig viele staubfangräume aneinander gereiht werden können, die eine optimale elektrische
Feldverteilung ermöglicht und außerdem eine sichere Verhakung an den vertikalen Längsrändern erlaubt. Ferner
sollen die Elektroden für große Gasgassenabstände und Feldhöhen bis zu 15 m und mehr einsetzbar sein, eine hohe
Quer- und Längssteifigkeit aufweisen und eine problemlose schnelle Montage erlauben. Schließlich sollen die einzelnen
Blechstreifen - wie bereits bekannt - am unteren Ende direkt starr und kraftschlüssig mit dem Klopfgestänge verbunden
werden können, wirksame Staubfangräume aufweisen und in ihrer Form auf die Anforderungen der Strömungstechnik,
der opitmalen Feldlinienverteilung und ties Schwingungsverhaltens beim Abreinigen abgestimmt sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Niederschlagselektrode
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die einzelnen Blechstreifen zur Ausbildung von
Staubfangräumen einen im wesentlichen flach-zickzack-förmig
profilierten Querschnitt aufweisen, bei dem zwischen den in wechselnder Richtung zur Gasströmungsrichtung
schräg angestellten Abschnitten parallel zur Gasströmungsrichtung verlaufende Abschnitte vorgesehen sind, die randseitigen
Abschnitte ebenfalls parallel zur Gasströmungsrichtung verlaufen und letztere endseitig zur Ausbildung
ü-förmiger Verhakungsstreifen um 180° umgekantet sind.
Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind den Unteransprüchen 2 bis 11 zu entnehmen.
Der Trend beim Bau trockenarbeitender elektrostatischer Staubabscheider geht in Richtung größerer Gassenabstände,
d.h. zu Abständen zwischen den Mittellinien zweiter benachbarter Niederschlagselektroden von 500 mm und mehr,
während die Gassenabstände bisher im Bereich von 200 bis 300 mm lagen. Durch die Verfeuerung schwefelarmer und
minderwertiger Kohlesorten, entstehen bei Kraftwerkseinheiten bis 700 MW und darüber hochohmige Flugaschen, die
sich nur sehr schwer abscheiden lassen und auf den Niederschlagselektroden eine Art Isolierschicht bilden, die zu
den bekannten Rücksprüherscheinungen führt und damit den Abscheidegrad negativ beeinflußt.
Diese Phänomen kann durch größere Gassenabstände nahezu
vollständig unterdrückt werden, wobei jedoch die Niederschlagselektroden durch entsprechend hohe Intensität der
Klopfschläge möglichst belagfrei abgereinigt werden müssen. Dazu ist eine direkte starre und kraftschlüssige Verbindung
der einzelnen Blechstreifen der Niederschlagselektroden mit dem Klopfgestänge am unteren Ende erforderlich.
Auch muß die Auflagefläche der Blechstreifen am Klopfgestänge ausreichend groß bemessen sein, um Klopfschläge
genügender Intensität auf die Niederschlagselektroden übertragen zu können. Weiterhin müssen die Staubfangräume
in Abhängigkeit von der Gasgassenbreite ausreichend tief ausgebildet sein, um ein Wiederaufwirbeln des Staubes weitestgehend
zu vermeiden. Darüber hinaus soll die elektrische Feldverteilung möglichst homogen und gleichmäßig
sein, um eine möglichst hohe Betriebsspannung erreichen zu können, wodurch der Abscheidegrad eines elektrostatischen
Staubabscheiders im wesentlichen bestimmt ist. An Stellen hoher Felddichte treten bevorzugt elektrische Überschläge
auf, wodurch die Betriebsspannung begrenzt und der Abscheidegrad vermindert wird.
Bedingt durch die immer größer werdende Kapazität der zu entstaubenden Anlagen, müssen auch immer größere elektrostatische
Staubabscheider eingesetzt werden. So sind Längen der Niederschlagselektroden von 15 m und mehr heute
.3-
üblich. Infolge ihrer Länge neigen die Blechstreifen jedoch zu vom Gasstrom angeregten Eigenschwingungen, was nur
durch eine ausreichende Verhakung an den vertikalen Längsrändern verhindert werden kann. Auch begrenzte lokale Erhitzungen
z.B. durch Glimmfeuer können zu Verformungen führen, die durch die Randverhakung ebenfalls verhindert
oder zumindest in Grenzen gehalten werden muß. Schließlich ist es wichtig, daß die einzelnen Blechstreifen eng aufeinanderliegend
stapelbar sind, um günstige Verpackungs-, Lager- und Transportkosten zu erzielen.
überraschenderweise wurde gefunden, daß mit der erfindungsgemäßen
Profilgebung der Blechstreifen für Niederschlagselektroden alle genannten Anforderungen erfüllt
werden können, ohne daß für die Profilgebung ein außergewöhnlich hoher Aufwand erforderlich war. Die erfindungsgemäße
Querschnittsform einschließlich der in den Unteansprüchen genannten Beziehungen zwischen den charakteristischen
Maßen der Blechstreifen, haben im Versuchsbetrieb alle Erwartungen bezüglich Abscheideleistung und Betriebssicherheit
erfüllt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand des in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Figur 1 zeigt einen horizontalen Teilschnitt durch zwei benachbarte Niederschlagselektroden.
Figur 2 zeigt den unteren Teil einer Niederschlagselektrode in der Seitenansicht.
Figur 3 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Teil des Querschnitts eines einzelnen Blechstreifens.
>ΛΟ·
Xn Figur 1 ist ein Teil einer Gasgasse eines Staubabscheiders dargestellt, die durch zwei benachbarte Niederschlagselektroden gebildet wird* Die Mittelebene der Niederschlagselektroden sind mit 4 bezeichnet. A'quidistant zu
diesen Mittelebenen 4 sind Sprühelektroden 15 in der Mitte der Gasgasse angeordnet. Die einzelnen Niederschlagselektroden bestehen aus profilierten Blechstreifen 5, bei
denen alternierend Staubfangräume 2 ausgebildet sind. Die einzelnen Blechstreifen 5 sind an ihren vertikalen Längsrändern 9 miteinander verhakt und bei 19 mit der unteren
Querverbindung 18 kraftschlüssig verbunden. Die untere Querverbindung 18 stellt gleichzeitig das Klopfgestänge
dar, an dem der Amboß 16 befestigt ist. Mit den Pfeilen 17 ist die Richtung der Klopfschlage angedeutet, während der
Pfeil 20 die Gasströmungsrichtung angibt.
Für die konkrete Ausbildung der Profilierung der Blechstreifen 5 wird gemäß den Unteransprüchen auf bestimmte *
charakteristische Maße Bezug genommen. Der senkrechte Abstand 1 zwischen den parallel zur Gasströmungsrichtung 20 verlaufenden Abschnitten 14 (vergl. Figur 3) oder
mit anderen Worten die Tiefe des Staubfangraumes beträgt zweckmäßigerweise 8 bis 13 % des Mittenabstandes 3
zwischen zwei benachbarten Niederschlagselektrodenwänden. Der Mittenabstand 6 zweier aufeinanderfolgender gleichsinniger Profilierungen beträgt vorteilhafterweise 40 bis
70 % des Mittenabstandes 3 zwischen zwei benachbarten Niederschlagselektrodenwänden. Ferner ist es günstig, wenn
die zwischen zwei schräg angestellten Abschnitten 13 liegenden parallelen Abschnitte 14 eine Breite 7 von 8 bis
13 % des Mittenabstandes 6 zweier aufeinanderfolgender gleichsinniger Profilierungen aufweisen. Der Winkel 12
zwischen den schräg gestellten Abschnitten 13 der Blechstreifen 5 und den parallelen Abschnitten 14,14a soll mindestens 150° betragen. Der Zwischenraum 8 bei der end-
seitigen 180°-ümkantung entspricht zweckmaBigerweise der
vier- bis fünffachen Dicke 10 des Blechstreifens 5. Eine wirksame Verhakung der vertikalen Längsränder wird erreicht,
wenn die Außenlänge 11 der 180°-Umkantung etwa 1 bis 1,2 χ so groß ist, wie die Breite 7 der parallelen Ab
schnitte 14. Alle genannten Maßverhältnisse ergeben sich aus Figur 1 in Verbindung mit Figur 3.
Figur 1 zeigt darüber hinaus, daß bei benachbarten Nieder
schlagselektrodenwänden die Profilierungen der Blechstrei fen 5 spiegelbildlich gegenüberliegend angeordnet sind,
daß jeweils im Bereich der größten Abstände zweier benach barter profilierter Blechstreifen 5 in der geometrischen
und elektrischen Mitte eine Sprühelektrode 15 angeordnet ist und daß die schräg angestellten Abschnitte 13 benachbarter
Niederschlagselektrodenwände tangential zu einem Kreis um die Sprühelektrode 15 als Mittelpunkt verlaufen.
Figur 2 zeigt in der Seitenansicht wie die einzelnen Blechstreifen 15 bei 19 mit der unteren Querverbindung
verbunden sind, die gleichzeitig den Amboß 16 für die in Richtung 17 geführten Klopfschlage trägt. Untere Querverbindung
18 und Klopfgestänge sind damit identisch.
Claims (11)
1. Niederschlagselektrode für vertikale Anordnung in horizontal durchströmten elektrostatischen Staubabscheidern,
bestehend im wesentlichen aus einer Mehrzahl profilierter, an der Dachkonstruktion aufgehängter
und an den vertikalen Längsrändern miteinander verhakter Blechstreifen und wenigstens einer unteren
Querverbindung, wobei je zwei benachbarte Niederschlagselektroden eine Gasgasse mit darin mittig angeordneten
Sprühelektroden bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Blechstreifen (5) zur Ausbildung
von Staubfangräumen (2) einen im wesentlichen flach-zickzack-förmig profilierten Querschnitt aufweisen,
bei dem zwischen den in wechselnder Richtung zur Gasströmungsrichtung (20) schräg angestellten Abschnitten
(13) parallel zur Gasströmungsrichtung (20) verlaufende Abschnitte (14) vorgesehen sind, die randseitigen
Abschnitte (14a) ebenfalls parallel zur Gasströmungsrichtung (20) verlaufen und letztere endseitlg
zur Ausbildung ü-förmiger Verhakungsstreifen (8,9)
um 180° umgekantet sind.
2. Niederschlagselektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (12) zwischen den
schräg gestellten Abschnitten (13) der Blechstreifen (5) und den parallelen Abschnitten (14,14a) mindestens
150° beträgt.
3. Niederschlagselektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der senkrechte Abstand (1)
zwischen den parallel zur Gasströmungsrichtung (20) verlaufenden Abschnitten (14) 8 bis 13 % des Mittenabstandes
(3) zwischen zwei benachbarten Niederschlagselektrodenwänden beträgt.
4. Niederschlagselektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittenabstand
(6) zweier aufeinanderfolgender gleichsinniger Profilierungen 40 bis 70 % des Mittenabstandes (3)
zwischen zwei benachbarten Niederschlagselektrodenwänden beträgt.
5. Niederschlagselektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen zwei
schräg angestellten Abschnitten (13) liegenden parallelen Abschnitten (14) eine Breite (7) von 8 bis
13 % des Mittenabstandes (6) zweier aufeinanderfolgender gleichsinniger Profilierungen aufweisen.
6. Niederschlagselektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum
(8) bei der endseitigen 180°-ümkantung etwa der vier- bis fünffachen Dicke (10) des Blechstreifens (5)
entspricht.
7. Niederschlagselektrode nach einem der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenlänge (11) der 180°-Umkantung etwa 1 bis 1,2 χ so groß ist, wie
die Breite (7) der parallelen Abschnitte (14).
8. Niederschlagselektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechstreifen
(5) im Bereich der parallelen Abschnitte (14) bei (19) mit der unteren Querverbindung (18) verbunden
sind.
9. Anordnung benachbarter Niederschlagselektroden nach einem der Ansprüche 1 bis 8/ dadurch gekennzeichnet,
daß die Profilierungen der Blechstreifen (5) benachbarter Niederschlagselektrodenwände sich spiegelbildlich
gegenüberliegen.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß
sich jeweils im Bereich der größten Abstände zweier benachbarter profilierter Blechstreifen (5) in der
geometrischen und elektrischen Mitte eine Sprühelektrode (15) befindet.
11. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die schräg angestellten Abschnitte (13) benachbarter Niederschlagselektrodenwände tangential zu einem Kreis
um die Sprühelektrode (15) als Mittelpunkt verlaufen.
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